初中物理實(shí)驗(yàn)優(yōu)化研究

陳加晉

[摘要]實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的主要內(nèi)容，也是基本教學(xué)策略，得到廣大物理教師的重視 但一些實(shí)驗(yàn)本身還存在許多值得改進(jìn)的地方，而對(duì)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化和改進(jìn)過(guò)程往往也是發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維的好載體。文章從關(guān)注實(shí)驗(yàn)方案的科學(xué)性、操作的可行性、思維的邏輯性三方面優(yōu)化入手，談?wù)勌岣呶锢韺?shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性

[關(guān)鍵詞]初中物理;實(shí)驗(yàn)優(yōu)化;有效策略

[中圖分類號(hào)] G633.7，

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A

[文章編號(hào)] 1674-6058（2020）14-0047-02

初中物理是建立在實(shí)踐基礎(chǔ)上的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)與理論的有效結(jié)合，讓學(xué)生在手腦并用中發(fā)展科學(xué)思維，促進(jìn)學(xué)科關(guān)鍵能力的培養(yǎng)和核心素養(yǎng)的提升。我們尤其倡導(dǎo)緊密聯(lián)系學(xué)生生活實(shí)際、自主開(kāi)展成本低、時(shí)間效益高、材料隨手可得的小實(shí)驗(yàn)，甚至還可以讓學(xué)生在家就能體會(huì)到物理的樂(lè)趣，這樣會(huì)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)產(chǎn)生積極而深遠(yuǎn)的影響。因此，在物理教學(xué)中可以利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)，激活學(xué)生的思維，通過(guò)提高學(xué)生在課堂上的觀察和動(dòng)手能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生思維能力的提高，提高學(xué)生物理知識(shí)儲(chǔ)備及科學(xué)素質(zhì)。

然而，有些實(shí)驗(yàn)可操作性不強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)方案不夠科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，實(shí)驗(yàn)分析中思維的邏輯性不強(qiáng)，有較大的改進(jìn)空間，下面做些分析探討。

一、關(guān)注實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中方案的科學(xué)性

在進(jìn)行“聲音的傳播需要介質(zhì)”這一知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)中，關(guān)于“聲音在真空中能否傳播的實(shí)驗(yàn)”，有的教師將電鈴直接放在玻璃鐘罩內(nèi)（如圖1），通電后聽(tīng)到電鈴發(fā)聲，然后將玻璃鐘罩內(nèi)的宰氣逐漸抽出，發(fā)現(xiàn)聽(tīng)到的鈴聲逐漸變輕了，然后向?qū)W生解釋，假如抽氣機(jī)真能將鐘罩內(nèi)的空氣抽走，抽成真空，應(yīng)該聽(tīng)不到鈴聲，據(jù)此就得出結(jié)論：真空不能傳聲。

這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)在科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性方面存在明顯問(wèn)題：由于電鈴直接放在鐘罩的底座上，而底座又直接與桌面接觸，因此在本實(shí)驗(yàn)中，即便抽氣機(jī)真的將玻璃鐘罩抽成真空，固體傳聲的路徑仍然存在，還是能聽(tīng)到微弱的鈴聲，從實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的科學(xué)性和嚴(yán)密性上考慮，本實(shí)驗(yàn)應(yīng)該盡可能切斷固體傳聲的路徑或盡量減弱固體傳聲。

我們應(yīng)該這樣來(lái)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)：用泡沫、海綿等吸聲性能較好的材料將聲源與底座隔離（如圖2）或用線將聲源懸掛在鐘罩內(nèi)（如圖3），盡可能減弱固體傳聲，將其對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響減到最小，在這樣的實(shí)驗(yàn)環(huán)境下進(jìn)行探究，抽氣后聽(tīng)到的鈴聲減弱，甚至基本聽(tīng)不到鈴聲，而固體傳聲的途徑基本隔絕，此時(shí)推理真，，真空不能傳聲就較為嚴(yán)密和科學(xué)了。

二、關(guān)注實(shí)驗(yàn)教學(xué)中操作的可行性

在學(xué)習(xí)“滑動(dòng)摩擦力”這一知識(shí)點(diǎn)時(shí)，為了探究影響滑動(dòng)摩擦力的因素，我們通常會(huì)演示下面的實(shí)驗(yàn)（如圖4），在圖4乙中木塊上加重物，在圖4丙中換用粗糙的接觸面，利用控制變量法，分別探究壓力和接觸面粗糙程度對(duì)滑動(dòng)摩擦力的影響。

但在實(shí)驗(yàn)中我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，為了讓彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)（即拉力）等于摩擦力，必須保證木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，而這在實(shí)際操作中是很難實(shí)現(xiàn)的，稍有偏差，拉力和摩擦力就會(huì)不等，導(dǎo)致學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中觀察到彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)是不斷變化的，甚至?xí)寣W(xué)生誤以為木塊在滑動(dòng)過(guò)程中，摩擦力與運(yùn)動(dòng)速度大小有關(guān)，這在一定程度上佐證了錯(cuò)誤結(jié)論，而相關(guān)的二力平衡原理學(xué)生又還沒(méi)學(xué)，導(dǎo)致教師很難向?qū)W生解釋清楚其中的原因。

該實(shí)驗(yàn)可以這樣改進(jìn)：將彈簧測(cè)力計(jì)固定在墻壁上，木塊下方為一長(zhǎng)木板（如圖5所示），實(shí)驗(yàn)時(shí)，讓一學(xué)生拉著長(zhǎng)木板前行，上方木塊相對(duì)桌面靜止，此時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)即為木塊所受滑動(dòng)摩擦力大小。此實(shí)驗(yàn)改良后，只比原實(shí)驗(yàn)多了一塊長(zhǎng)木板和滾輪，但巧妙地將木塊運(yùn)動(dòng)改為接觸面（即長(zhǎng)木板）運(yùn)動(dòng)，無(wú)論接觸面是否勻速，木塊始終靜止，處于平衡狀態(tài)，使木塊受到的摩擦力與拉力始終相等，從而方便學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作和觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，便于讀取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。另外，該實(shí)驗(yàn)還可以通過(guò)改變木板的運(yùn)動(dòng)速度，探究滑動(dòng)摩擦力是否與運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，可謂小小改進(jìn)，一舉多得。

三、關(guān)注實(shí)驗(yàn)教學(xué)中深度學(xué)習(xí)的發(fā)生

為了加強(qiáng)學(xué)生對(duì)“牛頓第一定律”及“慣性”的理解，教師經(jīng)常會(huì)帶一個(gè)木柄松動(dòng)的錘子做實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行如下教學(xué)：

第一步，向?qū)W生展示木柄松脫的錘子，詢問(wèn)學(xué)生敢不敢用，為什么？學(xué)生答：不敢用，因?yàn)殄N頭很容易在使用過(guò)程中飛出去，造成危險(xiǎn)。

第二步，請(qǐng)學(xué)生拿出方案，解決木柄松動(dòng)的問(wèn)題。學(xué)生經(jīng)過(guò)討論，聯(lián)系生活經(jīng)驗(yàn)，提出將木柄豎直向下撞擊地面，使其與錘頭緊密結(jié)合。

第三步，教師向?qū)W生解釋這是“慣性”現(xiàn)象。

很多教師在教學(xué)中往往到這一步就結(jié)束了，沒(méi)有就這一現(xiàn)象進(jìn)行深入、詳細(xì)地解釋，學(xué)生只是了解到這是慣性現(xiàn)象，記憶既不深刻，也不長(zhǎng)久，遇到相關(guān)問(wèn)題解釋起來(lái)只會(huì)講：由于慣性。這里教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生在此基礎(chǔ)上一起進(jìn)行條理化的理性思考，訓(xùn)練學(xué)生分析問(wèn)題時(shí)思維的深刻性和邏輯性。過(guò)程如下：

首先，引導(dǎo)學(xué)生分析撞擊過(guò)程，剛開(kāi)始錘子整體向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)木柄碰到地面時(shí)，速度迅速減為零;但錘頭由于慣性，會(huì)繼續(xù)保持向下運(yùn)動(dòng)，沿著木柄下滑至更粗的地方卡住，因此能讓錘頭不再容易松動(dòng)。這樣的分析能提升學(xué)生思維的邏輯性。

其次，教師可以提出問(wèn)題，思考解決方法。根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)，松動(dòng)的錘子即使撞擊卡緊了，也容易再次松脫，有什么好方法可以避免呢？學(xué)生經(jīng)過(guò)思考和討論后提出，可以在木柄和錘頭接觸的地方墊一層布或橡膠，以增大最大靜摩擦力。通過(guò)這個(gè)簡(jiǎn)單的小實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生深入、理性地思考，能使實(shí)驗(yàn)不僅僅停留在“這是慣性現(xiàn)象”的淺層教學(xué)上，可以有效訓(xùn)練學(xué)生思維的深刻性和邏輯性。

通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，可以使實(shí)驗(yàn)教學(xué)更科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)，也能讓實(shí)驗(yàn)教學(xué)更關(guān)注思維的深刻性和邏輯性，同時(shí)拉近物理學(xué)習(xí)與生活的距離，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生的參與度，促進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中深度學(xué)習(xí)的發(fā)生。

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（責(zé)任編輯 易志毅）