例談初中物理實驗教學的創新設計

王亞芹

[摘? ?要]物理學科作為一門自然科學，它的實驗性非常強，眾多物理規律的發現、物理現象的揭示和物理原理的闡述都需要物理實驗。而教材中部分演示實驗設計的理想化和實踐中部分教師實驗設計的隨意性、懶散性和消極性都嚴重地影響了學生創新思維的形成和科學探究態度的建立。文章就初中物理教學過程中三個實驗的改進和創新，探討初中物理實驗教學的創新設計。

[關鍵詞]物理實驗;改進;創新

[中圖分類號]? ? G633.7? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2020）29-0044-02

2012年蘇科版物理教材中富含大量實驗，在新教材中，實驗的設計不拘于形式，演示實驗、分組實驗、學生實驗和課外活動，應有盡有，為教師提供了更為廣闊的教學空間。但在實際教學過程中，部分實驗的設計觀念陳舊，不能與時俱進;部分實驗的操作步驟煩瑣，不夠簡潔;還有部分實驗的器材陳舊，沒能及時更新，再加上部分教師的慣性思維和懶散情緒，使得部分實驗的實驗現象不明顯，課堂效果不理想。因此，我們要通過深度思考、潛心研究和大膽的創新設計來彌補這些不足?，F以“壓縮氣體做功”、“氣體慣性”和“電源短路”為例，談初中物理實驗教學的創新設計。

一、壓縮氣體做功

在蘇教版教材九年級物理“機械能與內能的相互轉化”小節中，學生會學到“對物體做功可以使物體的內能增加”這一知識。教材中的演示實驗是這樣設計的：如圖1所示，準備一個配有活塞的厚壁玻璃筒，一小團棉花，鑷子，盛有乙醚的玻璃瓶。打開玻璃瓶，用鑷子夾取棉花，在玻璃瓶中將棉花浸濕，再將其放到厚壁玻璃筒中，旋緊筒塞，迅速下壓，觀察筒中的現象。

筆者剛開始教學時，對課本知識和教材內容深信不疑，從不挑戰權威，絕對信任教材。但隨著教學經驗的積累和對教材的反復思考，筆者發現，這樣的實驗設計確實存在缺陷：（1）浸有乙醚的棉花不容易燃燒，需要教師反復實驗，方可看到筒中出現了“煙霧”。（2）從得出實驗結論的環節看，僅僅根據筒中出現了“煙霧”就判定是棉花燃燒起來，有點牽強附會。因為迅速下壓后，筒中原有的水蒸氣也有可能發生液化現象，從而出現“白霧”。（3）到底筒中出現的是“煙”還是“霧”，或是“煙霧”共生，不好判定。當然，也有學者提出，用硝化纖維代替棉花，實驗的效果要明顯些，筆者也切身嘗試過，使用硝化纖維后的實驗操作要容易一點，但是學生看到的依然是白色氣體，上述第（3）點的困惑依然得不到解決。

既然從可燃物的改進方面入手，不能解決問題，那么，我們就可以從助燃物的角度思考，看能否找到解決問題的突破口。為此，筆者對此實驗進行了改進。

實驗器材：配有活塞的厚壁玻璃筒，一小團棉花，盛有乙醚的玻璃瓶，內部封有氧氣的注射器，膠頭滴管。

實驗步驟：

（1）將少許蓬松的棉絮放入厚壁玻璃筒中。

（2）用膠頭滴管吸取少量的乙醚，并滴入1滴乙醚到玻璃筒中。

（3）用注射器迅速地通入足量的氧氣到玻璃筒中（如圖2）。

（4）迅速將厚壁玻璃筒筒蓋旋緊，并用手加速下壓活塞，可觀察到瓶中乙醚燃燒的現象（如圖3）。

實驗創新之處：加大了玻璃瓶中的氧氣濃度，使瓶中浸有乙醚的棉花更容易燃燒，瓶中出現的是火焰，而不是白色的氣體，直接說明了活塞對瓶中氣體做功后，使瓶中氣體的內能增加，溫度升高，達到乙醚的著火點后，使乙醚燃燒起來，從而帶動絮狀棉花燃燒。該實驗的精要之處在于提高了筒中氧氣的濃度。另外還要注意棉花的量要少，且盡量散開，以增大與氧氣的接觸面積，從而保證實驗更容易進行。

二、氣體的慣性

我們知道慣性是物體具有保持運動狀態不變的一種性質。也就是說，如果物體原來是運動的，那么失去外力以后，這個物體將做勻速直線運動;如果物體原來是靜止的，那么失去外力以后，這個物體仍然將保持靜止。知識的傳授不是特別困難，關鍵是知識的傳授方法。筆者聽過關于慣性的多種類型的課，它們有的是公開課，有的是觀摩課，但是不管是什么課型，教師大部分采用了歸納法。他們先通過一個實驗（演示實驗或者分組實驗）說明固體具有慣性，然后再從生活中列舉一些實例加以驗證;再通過一個實驗（演示實驗或者分組實驗）說明液體也有慣性;最后歸納得出“固體有慣性，液體也有慣性”，如何證明氣體也具有慣性的呢？

前不久，筆者有幸聆聽了重慶雙福育才中學李建老師的一堂展示課，他的課讓筆者眼前一亮。李老師設計的實驗方法新穎，不但具有創新意識，而且極具觀賞性，特別容易激發學生的學習興趣和探究熱情。

實驗器材：2個完全相同的紅色氣球，打氣筒1個，細線1根，大空紙盒1個。

實驗步驟：

（1）將大的空紙盒放在展示臺上。

（2）將沒有充氣的紅色氣球以較大的力投向空紙盒，空紙盒稍微抖動了幾下，沒有倒下（如圖4）。

（3）用打氣筒向氣球內充氣，并用細線扎緊。

（4）在相同的位置，以相同的力和方向將充氣的氣球推向紙盒，紙盒應聲倒下（如圖5）。

實驗創新之處：采用了對比法和轉換法。在圖4中，將沒有充氣的氣球投向紙盒時，離手后的氣球（固體）由于具有慣性，要保持原來的運動狀態，所以氣球繼續向前運動，從而擊中紙盒，使紙盒抖動了幾下;圖5中的充氣氣球，在李老師的操作之下，將紙盒擊中后，紙盒轟然倒下。造成前后不同效果的原因是氣體具有慣性，讓人稱絕的是李老師將大量的空氣封閉在氣球內，由于這部分空氣的質量較大，所以它的慣性就大，因而才產生了意想不到的效果。

三、電源短路

在蘇科版九年級物理《13.1 初識家用電器》的教學中，學生經過學習知道“短路”是常見的電學現象，短路有兩種情況：（1）電源短路;（2）局部短路。對于局部短路，教師通常會采用分組實驗的方法，讓學生自主閱讀課本，并根據教師出示的電路圖，采取同伴合作的方法，參與實踐，體驗過程，從而從小組活動中感受學習物理所帶來的無窮樂趣。但在介紹電源短路這一概念時，絕大多數教師會說“電源短路就是指導線不經過用電器而直接與電源的正負極相連的電路”，接著通過黑板或者幻燈片來板書電源短路的定義，最后利用多媒體播放電源短路的視頻，讓學生感受電源短路會給人們的生活帶來不便，甚至有時會付出生命的代價。

如此設計也無可厚非，別說是以前，就是現在，這樣的課堂也比比皆是。演示實驗也好，分組實驗也罷，教師總不能真的將導線直接與電源的正負極相連，并讓學生動手感受一下電源短路后會有什么危害。如果每個小組、每個班都這樣做，那一個循環下來，要損耗多少電池?。?/p>

那么，有沒有一種新的實驗方法，通過這種方法，既能讓學生體驗電源短路現象，又能不浪費電源呢？有。一次偶然的機會，筆者在電視中看到西方有人在歡慶圣誕節時，手頭會揮舞著一條繩子，這條繩子，只要用干電池劃一下，就可以燃燒起來。歡慶的人們在漆黑的夜晚揮舞著這條繩子，就如同揮舞著一條火龍，場面宏大，很是壯觀。驚奇之余，靜心思考，用干電池劃一下，就燃燒起來，這肯定是與電路有關的物理現象。于是，筆者上網搜索，很快掌握了它的工作原理。這種神秘的繩子其實就是鋼絲棉燃燒的現象，更準確地說就是電源短路，于是筆者心中竊喜，這不正好可將其作為課程資源，引入物理課堂，以解燃眉之急嘛！

實驗器材：1塊干燥的鋼絲棉，1節9號新干電池，1個盤子。

實驗步驟：

（1）取適量干燥的鋼絲棉，將其拉開成網狀分布，置于干燥的盤子中（如圖6）。

（2）打開9號干電池的正負極保護帽，將其兩極輕觸鋼絲棉約1秒鐘，觀察其燃燒的現象（如圖7）。

實驗創新之處：這樣設計的電源短路實驗效果非常好，既安全又環保，還能節省材料，更重要的是實驗現象明顯，學生通過觀察，自然明白電源短路產生的后果，不需要教師的過度講解分析就知道短路的危害。

綜上所述，在課前預設、日常教學和課后教研的過程中，教師要考慮實驗方案是否合理，要考慮實驗現象是否明顯，還要考慮實驗過程是否妥當，能不能揭示物理規律，需要改進的一定要改進。經過這樣的努力，物理課堂教學一定會取得良好的教學效果。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1]? 李群.初中物理實驗探究器材的改進與創新策略[J].物理教學，2014（8）：25-27.

[2]? 王燕紅.初中物理實驗的改進與創新[J].物理教師，2017（9）：47-49.

（責任編輯 易志毅）