淺談初中物理實驗的分類及教學

莫太勇

(廣西壯族自治區藤縣和平鎮第一初級中學 廣西 藤縣 543300)

模型在我們日常生活、工業生產以及科學研究中經常會見到，對我們的生活及生產有著很大的幫助。物理學研究的問題具有非常突出的特點，比如生活情景化，物理規律又有復雜多樣化的特點。所以初中物理教學中我們需要把物理問題所包含的情景及規律用建立模型的方法，把問題簡單化具體化，讓學生更容易理解和接受客觀現象背后所包含的復雜規律。

建立物理模型是研究物理學和物理教學的重要手段。教學中我們可以根據物理問題中涉及的因素進行分類來建立有效的物理模型。強調主要的因素，合理忽略次要因素，簡化復雜過程，把問題簡單化，理想實驗模型就是建立在這一思想基礎上的一種教學方法。物理教學中正確運用這一思想將可以極大提高教學效率。理想實驗模型在初中物理教學中應用廣泛，按照不同的分類作用及目的，大致可以分成以下幾類。

1.實驗形象化、場景化

例如研究磁場時引入磁感線，研究光的傳播時引入光線。把小磁針放在磁鐵的磁場中，小磁針受到磁場的作用，靜止時它的兩級指向確定的方向，在磁場中的不同點，小磁針靜止時指的方向不一定相同。說明磁場是有方向性的。光在傳播過程中我們肉眼無法看清光路，磁場和光的概念相對都是比較復雜和抽象的，所以利用建立的磁感線模型和光線的模型，用箭頭的方向來表示磁場方向和光的傳播方向，給予形象化的情景，又可以突出重點，讓抽象的問題變得生動而具體，有助于學生對基本概念的熟悉掌握。

2.實驗生活化、具體化

例如盧瑟福的原子核式結構模型。原子的內部結構微小而精密，無法用肉眼直接觀察。關于原子內部的結構，湯姆遜首先提出了棗糕模型，將電子比作棗子，蛋糕底座比作是原子核，后來盧瑟福提出了行星模型，就是將電子繞著原子核旋轉比作行星繞著太陽轉，不僅將轉動的概念具體化，還可以將原子核和太陽對應，電子與行星對應，強調微粒之間的大小關系。利用學生原本掌握的知識或常識加深對概念的理解，有助于學生更好的理解原子內部的構成以及電子和原子核的關系。

3.實驗突出重點、省略次要

例如探究二力平衡條件的實驗。假如選用小車作為觀察對象，分析原本小車的受力情況，重力和支持力平衡，豎直方向上確實對本實驗不會造成影響，但是水平方向上小車受到的摩擦力會影響到總結得出的二力平衡條件，所以水平方向的摩擦力是本實驗的主要矛盾，需要重點考慮，我們選擇用小卡片代替小車，既可以巧妙地避開摩擦力的影響，又可以盡量減少重力對本實驗的影響。實驗中小卡片左右兩邊掛上等重的物體時才能平衡，說明兩個力大小相等是要滿足的條件。將卡片旋轉一個角度將不能保持平衡，說明共線是一個條件，重物掛在卡片一邊不能保持平衡說明兩個力方向相反是一個條件。將卡片剪斷，不能保持平衡，說明同一個受力物體是一個條件。從而總結出二力平衡的條件：同體，等值，反向，共線。以上兩個實驗裝置都可以看作是一種理想實驗的模型，共同點是抓住實驗目的，考慮實驗主要的影響因素，完成教學目的。

4.實驗為輔、理論結合

例如探究聲音的傳播條件，利用抽氣機將密閉玻璃容器中的空氣逐漸抽出，比較容器中音樂卡片發聲的大小變化，得出聲音不能在真空中傳播的結論，事實上實際操作中由于抽氣機無法將空氣完全抽干凈，我們只能聽到逐漸變輕的聲音，是根據空氣越少，我們聽到的聲音越小的現象科學的推理得出如果沒有空氣，即真空了，我們將聽不到聲音，從而得出結論聲音不能在真空中傳播的。再比如伽利略的理想斜面實驗，讓小球從一個斜面上滾下到另一個斜面，小球可以滾上比原來稍低的位置，把斜面的表面變光滑，小球的高度就更高一點，所以假如沒有摩擦力，小球將滾到出發時相同的高度。利用實驗觀察到的現象，做出科學的推論，總結得出正確的規律。

牛頓第一運動定律：一切物體在沒有受到外力作用時總保持靜止或者勻速直線運動狀態。對于前者，物體不受外力保持禁止，學生容易理解。對于后者不受外力作用時物體將做勻速直線運動是理解的難點。小車從傾角相同的斜面上同一高度處由靜止滑下，滑到三個不同的接觸面上，分別是毛巾平面，棉布平面，木板平面。記下小車在不同平面上通過的距離，并將數據記錄在表格中。通過分析表格中的數據發現小車滑到越是光滑的接觸面上，通過的距離就越長，從運動到停下所要花的時間就越長，即速度的變化越慢。由此我們可以推測出假如小車滑到摩擦力更小的玻璃上，通過的距離將更長，從運動到停下所需時間也會越長。假如小車是滑到一個光滑水平面上，那么小車通過的距離是無限長的，速度變化是無限小的，即小車將做勻速直線運動，從而得到一切運動物體在不受外力時將做勻速直線運動的結論。

以上四類理想實驗模型在我們初中物理教學中經常會碰到，選擇適合的教學方式可以激發學生的形象思維能力，分析推理能力，這些能力的培養對學生今后的學習是至關重要的。此外具體的運用中我們可能還會碰到假設的一些場景，比如說一個光滑的水平面，意思是不要考慮摩擦力，兩種液體混合時，不需要考慮到由于分子間的空隙而帶來體積的變化等等都是假設的一些理想的狀態。正確理解這些假設的前提將更加有助于學生去解題，去掌握知識點。