如何做好中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)

李秀清

【摘要】物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，物理學(xué)習(xí)中實(shí)驗(yàn)是必不可少的部分，很多物理定律來源于物理實(shí)驗(yàn)。通過物理實(shí)驗(yàn)，不僅可以提高學(xué)生的動(dòng)手能力，而且可以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力和科學(xué)思維能力。

【關(guān)鍵詞】中學(xué)物理;實(shí)驗(yàn);探究

一、課前要準(zhǔn)備充分

要讓學(xué)生順利完成實(shí)驗(yàn)，教師應(yīng)做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，如設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，時(shí)間安排，準(zhǔn)備器材，對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器的檢查和調(diào)試，教師要親自做一下實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的問題或故障要預(yù)先考慮并能及時(shí)解決。在學(xué)生實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)先讓學(xué)生了解儀器的規(guī)格、結(jié)構(gòu)、使用方法和注意事項(xiàng)。

例如，觀察水的沸騰的實(shí)驗(yàn)，要先準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)器材，并準(zhǔn)備熱水，否則學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中燒開水就會(huì)用好長(zhǎng)時(shí)間。在做串并聯(lián)電路時(shí)，因?yàn)橛脤W(xué)生電源，所以要提醒學(xué)生電壓檔的選擇，電流表和電壓表正負(fù)極的連接，還要考慮小燈泡燒壞的情況，應(yīng)多準(zhǔn)備一些放著備用。

二、創(chuàng)設(shè)問題情境，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

愛因斯坦說，興趣是最好的教師。物理實(shí)驗(yàn)課對(duì)于學(xué)生來說要比正常的理論課更有趣味性。利用這一點(diǎn)，適當(dāng)引入新穎的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，可以充分激發(fā)學(xué)生的探索興趣，讓學(xué)生對(duì)于教學(xué)內(nèi)容產(chǎn)生好奇心，激發(fā)學(xué)生的求知欲和興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性和積極性。

如何讓學(xué)生喜歡上物理實(shí)驗(yàn)?zāi)兀课覀兛梢愿鶕?jù)物理教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)問題情境，讓學(xué)生通過動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、觀察和分析，理解物理規(guī)律。例如，在講重力時(shí)，讓小金屬片和紙張一起下落，小金屬片先落下，為什么？接著把小紙片揉成一團(tuán)，再做一次實(shí)驗(yàn)，有什么不同？然后也拿出真空管來做實(shí)驗(yàn)，有什么現(xiàn)象？通過創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)了學(xué)生的求知欲。

從生活走向物理，從物理走向社會(huì)，生活中很多常見的現(xiàn)象都與物理學(xué)相關(guān)。教師在教學(xué)過程中，創(chuàng)設(shè)一些生活中的物理實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生感受到實(shí)驗(yàn)的趣味性。如在講微小形變時(shí)，可用一空的扁形玻璃瓶，封口處帶一個(gè)細(xì)小的吸管，瓶里裝滿水，可加點(diǎn)紅色或黑色墨水，讓水有顏色，當(dāng)用手?jǐn)D壓瓶子時(shí)，水會(huì)從吸管溢出。此實(shí)驗(yàn)取材容易，效果明顯，學(xué)生可以自已完成。

又如，在講沸點(diǎn)和大氣壓強(qiáng)的關(guān)系時(shí)，可做如下實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生思考：將燒瓶裝水加熱至水沸騰后移去酒精燈，水會(huì)停止沸騰，迅速將燒瓶塞上瓶塞，把燒瓶倒置并向瓶底澆冷水，觀察到燒瓶?jī)?nèi)的水第二次沸騰起來，為什么？通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，學(xué)生會(huì)覺得不可思議，想要找出原因，這樣就激發(fā)了他們的求知欲。

三、在實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生的探究能力

中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中常用到驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和探究性實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是學(xué)生對(duì)已有的實(shí)驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力，使其掌握實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)結(jié)論。探究性實(shí)驗(yàn)是在不知道結(jié)果的情況下，先由教師啟發(fā)，提出問題和假設(shè)，再由學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，確定實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)步驟，這調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中遇到問題，通過分析、思考，動(dòng)手探索、解決問題，在這一過程中加深了對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解，也在內(nèi)心獲得一定的信心和成就感，更能激發(fā)學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的動(dòng)力，通過這種方式培養(yǎng)了學(xué)生的觀察能力、分析能力和科學(xué)探究能力。因此在學(xué)生的分組實(shí)驗(yàn)中，要讓學(xué)生多動(dòng)手、多動(dòng)腦，使其學(xué)會(huì)自主分析問題并解決問題。

例如在做電學(xué)實(shí)驗(yàn)測(cè)未知電阻R的阻值時(shí)，先啟發(fā)學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)的流程：明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹缹?shí)驗(yàn)原理—知道需要測(cè)量的物理量—實(shí)驗(yàn)所需要的器材—設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程—分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)—得出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。讓學(xué)生自己列出實(shí)驗(yàn)器材，畫出實(shí)驗(yàn)電路，并自己連接電路。在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生常會(huì)遇到一些問題，比如電流表、電壓表讀數(shù)太小，或電流表、電壓表不會(huì)轉(zhuǎn)，教師不要指出錯(cuò)誤的地方，而應(yīng)適當(dāng)引導(dǎo)，讓學(xué)生自己檢查電路問題，解決問題。有時(shí)教師還要故意設(shè)一些“關(guān)卡”讓學(xué)生去發(fā)現(xiàn)問題、分析問題，尋求辦法解決問題。如在講多用電表的原理與使用的實(shí)驗(yàn)時(shí)，可布置一個(gè)任務(wù)，將一個(gè)電流表（量程是600uA，內(nèi)阻為1000Ω）改成一個(gè)可測(cè)電阻的歐姆表。學(xué)生根據(jù)所學(xué)的知識(shí)，知道了實(shí)驗(yàn)原理——閉合電路的歐姆定律，于是設(shè)計(jì)了如下的電路圖A。

學(xué)生還列出了所需的實(shí)驗(yàn)器材。接著，教師提出更進(jìn)一步的問題：如果要把它改成中值電阻為800Ω的歐姆表，這樣的電路是否滿足要求？學(xué)生進(jìn)行思考和討論后回答：電表電阻比中值電阻大，所以這樣的電路不行，應(yīng)該再并聯(lián)一個(gè)電阻，于是修改成了電路圖B。接下來就是選擇器材的問題。教師提醒，電源是一節(jié)電池1.5V ，如果要知道所選器材的規(guī)格，我們最好計(jì)算出R和R1的阻值，如何算出R和R1的阻值？學(xué)生根據(jù)閉合電路歐姆定律和電流表滿偏和中值的情況分別列式，聯(lián)系方程求解，選擇了合適的實(shí)驗(yàn)器材。學(xué)生通過提出問題、分析問題和解決問題，加深了對(duì)萬用表原理的理解。

在實(shí)驗(yàn)課上，學(xué)生是活動(dòng)的主體，教師是主導(dǎo)，教師提出實(shí)驗(yàn)活動(dòng)內(nèi)容，讓學(xué)生主動(dòng)參與，動(dòng)手、動(dòng)腦，獨(dú)立完成或者協(xié)作完成實(shí)驗(yàn)操作。對(duì)于基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生，教師可個(gè)別指導(dǎo)，實(shí)驗(yàn)完成后，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)觀察到的物理現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納總結(jié)，得出相關(guān)的規(guī)律。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中全程參與，從實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、操作、觀察、分析到數(shù)據(jù)的處理，使學(xué)生的動(dòng)手能力和探究能力得到提高。

在引導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師可以在實(shí)驗(yàn)過程中滲透科學(xué)方法，讓學(xué)生學(xué)習(xí)在物理實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用科學(xué)方法。例如，在講牛頓第一定律時(shí)，不斷減小小車受到的阻力，根據(jù)小車的運(yùn)動(dòng)情況，推導(dǎo)出當(dāng)小車在不受阻力時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，用了理想模型法和極限法的科學(xué)方法;在講牛頓第二定律時(shí)，先控制小車質(zhì)量m不變，研究a與F的關(guān)系，再控制F不變，研究a與m的關(guān)系，再綜合起來，得出a與m和F的關(guān)系，用了控制變量法;在講串并聯(lián)電路的電阻、分力與合力時(shí)用了等效替代法;在講卡文迪許扭秤實(shí)驗(yàn)時(shí)，由萬有引力引起的微小轉(zhuǎn)動(dòng)形變轉(zhuǎn)移到光點(diǎn)的移動(dòng)，起到了化小為大的效果，是放大法;在講用單擺測(cè)量重力加速度時(shí)，用秒表測(cè)量50次全震動(dòng)的時(shí)間，再算出單擺周期，減少誤差，是累加法;在講密度時(shí)，測(cè)石塊的體積，通過測(cè)量將石塊放入量筒中排開水的體積，是轉(zhuǎn)化法。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中滲透科學(xué)方法，可以訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思維能力，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，從而培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力。

四、用信息技術(shù)輔助物理實(shí)驗(yàn)

一個(gè)成功的物理實(shí)驗(yàn)就是一個(gè)完整的物理情景，重現(xiàn)這些物理情景，可以使學(xué)生輕松認(rèn)識(shí)物理現(xiàn)象和理解物理規(guī)律。因此，我們不僅要做好演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，而且要在條件允許的情況下盡可能地將演示實(shí)驗(yàn)改成學(xué)生實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生有更多機(jī)會(huì)動(dòng)手實(shí)踐。但受到實(shí)驗(yàn)條件的限制，有的實(shí)驗(yàn)無法動(dòng)手完成，就可以借助信息技術(shù)輔助完成實(shí)驗(yàn)過程。

有些宏觀、微觀世界的物理現(xiàn)象， 無法在實(shí)驗(yàn)中直觀地看到，可利用flash制作課件進(jìn)行模擬展示。例如微觀粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律、天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，用flash做出的動(dòng)畫可以生動(dòng)、形象地展現(xiàn)它們的運(yùn)動(dòng)過程，將抽象的物理知識(shí)轉(zhuǎn)成具體的物理現(xiàn)象，呈現(xiàn)在學(xué)生面前。

對(duì)于實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行比較快的實(shí)驗(yàn)，可以先讓學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，了解實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，再通過多媒體課件呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程的慢鏡頭，讓學(xué)生仔細(xì)觀察。例如：先讓學(xué)生做平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生只能大致知道它的運(yùn)動(dòng)軌跡，而通過多媒體呈現(xiàn)慢鏡頭，學(xué)生可以知道某一瞬間物體的位置和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，便于學(xué)生分析物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

對(duì)于一些復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)，可用微課來協(xié)助實(shí)驗(yàn)教學(xué)。微課時(shí)長(zhǎng)在5～10分鐘之間，主要講解實(shí)驗(yàn)的原理、步驟和注意事項(xiàng)，指導(dǎo)學(xué)生規(guī)范地操作實(shí)驗(yàn)儀器，特別是一些復(fù)雜實(shí)驗(yàn)，基礎(chǔ)較薄弱的學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前可以反復(fù)觀看，掌握其實(shí)驗(yàn)過程和知識(shí)要點(diǎn)，提高獨(dú)立操作的能力。

對(duì)于因?qū)W校設(shè)備欠缺而無法開展實(shí)驗(yàn)的問題，可采用仿真實(shí)驗(yàn)室，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。如NB物理實(shí)驗(yàn)軟件，專門為中學(xué)物理而設(shè)計(jì)的仿真實(shí)驗(yàn)室。教師可利用仿真實(shí)驗(yàn)室讓學(xué)生先模擬實(shí)驗(yàn)，了解實(shí)驗(yàn)過程和調(diào)試，做實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作前的預(yù)習(xí)，也可以在實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作后用仿真實(shí)驗(yàn)室對(duì)一些問題做進(jìn)一步的探究，還可以在課后根據(jù)自己的興趣，在家里建自己的實(shí)驗(yàn)室，盡情發(fā)揮想象力，自由設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，而不用擔(dān)心實(shí)驗(yàn)器材問題和安全問題。學(xué)生在仿真實(shí)驗(yàn)中可以看到實(shí)驗(yàn)過程的相關(guān)數(shù)據(jù)，比如，做電學(xué)實(shí)驗(yàn)，可看到電流流向，在實(shí)驗(yàn)操作出錯(cuò)時(shí)，還會(huì)指出錯(cuò)誤的地方，讓學(xué)生改正錯(cuò)誤，掌握相關(guān)知識(shí)。通過仿真實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生的思維可以自由發(fā)揮，培養(yǎng)了創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。

總之，物理實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的重要部分，能培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力和實(shí)驗(yàn)探究能力。我們應(yīng)該盡可能讓學(xué)生多做實(shí)驗(yàn)，做好每一次實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中滲透科學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。并且，在無法開展實(shí)驗(yàn)的條件下，可以利用信息技術(shù)輔助學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)，用仿真實(shí)驗(yàn)室讓學(xué)生自由實(shí)驗(yàn)。通過“做中學(xué)”，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中體驗(yàn)科學(xué)探究過程，學(xué)習(xí)科學(xué)方法，掌握物理規(guī)律。

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