巧設趣味雞蛋實驗 提升學生物理核心素養

白友鈺 彭朝陽 郭杰

摘? ?要：實驗是初中物理教學的重要內容，是落實教學目標、提升學生物理核心素養的關鍵途徑。利用貼近學生生活的實驗進行教學，既可化枯燥為生動、變抽象為具體，又有利于學生隨時隨地動手做實驗，不受時間和空間條件的限制。本文以學生熟悉的雞蛋為例，探討如何改進和利用密切聯系生活的物品，設計系列趣味實驗，豐富教學資源的同時提升學生的物理核心素養。

關鍵詞：初中物理;實驗教學;物理核心素養

物理課程是一門自然科學基礎課程，實驗是該課程不可或缺的一部分，是全面提高學生核心素養教學目標的重要途徑。部分學生對物理的學習仍停留在背誦記憶、刷題、考高分的現狀，不會運用學過的知識解釋自然界和生活中的現象，不能解決現實世界遇到的問題。教師可借助密切聯系生活的物品，如易拉罐、蠟燭、雞蛋等，開發一系列針對某一物品的趣味實驗[ 1 ]，有效解決理論學習與生活相脫離的問題。雞蛋貼近學生生活，是人們餐桌上常見的食物，容易取材、成本低。利用低成本的雞蛋設計趣味實驗，可培養學生從物理視角運用科學的思維方式認識事物和解決問題。形成科學的基本思想、方法、觀點，規范自身行為，養成實事求是的科學態度，樹立為社會做出力所能及的貢獻意識。能激發學生動手動腦學物理的熱情，同時對提升學生的物理核心素養具有至關重要的作用[ 2 ]。

1? “瓶吞雞蛋”，提煉物理概念，樹立物理觀念

大氣對浸在它里面的物體產生的壓強叫大氣壓強，簡稱大氣壓或氣壓。空氣里面，各個方向都存在大氣壓，但人們并不能感受到它的存在。因為大氣壓看不見、摸不著，對于初中生來說，學習“大氣壓強”一節存在一定的困難。人教版《物理》課本“大氣壓強”一節給出鐵桶變扁實驗，即往桶內注入少量水，用火將水加熱至沸騰，然后堵住桶口，澆冷水，鐵桶變扁，從而驗證大氣壓的存在。雖然該實驗現象明顯，但需要將水加熱至沸騰，再澆冷水，存在一定的安全風險，不利于學生重現實驗過程、親自動手操作。改做瓶吞雞蛋實驗安全，可讓學生親自動手，重現實驗過程。

實驗器材：廣口瓶、兩個燒杯、熱水、冷水、熟雞蛋

實驗過程：①廣口瓶放入裝有熱水的燒杯中，一段時間后，將熟雞蛋去殼，放在廣口瓶上;②將廣口瓶立即放入裝有冷水的燒杯中;③通過兩次實驗現象的對比，學生分析并討論其原因。

理論解釋：放入熱水中的廣口瓶受熱，將瓶內部分空氣排出，氣體減少，立即放上雞蛋，使得大氣不能進入瓶子。廣口瓶放入冷水，瓶內所剩空氣遇冷液化，變成小水珠，導致瓶內大氣壓低于外界大氣壓，熟雞蛋在大氣壓的擠壓下被瓶“吞”入。

拓展提問：被瓶“吞”了的雞蛋該如何完好無缺的“吐”出來？

小結：筆者認為在課堂教學中可將“瓶吞雞蛋”做為新課導入的演示實驗，在這種有趣、新奇的物理學習環境中，可以激發學生的求知欲。演示該實驗可讓學生產生直觀印象，有助于學生理解“大氣壓”這一抽象概念。學生學習并理解大氣壓后，教師趁熱打鐵進行課堂檢測，讓學生思考如何“吐”出來的問題，可培養學生運用課堂所學知識解決實際問題的能力，潛移默化中樹立物理觀念，從而提升物理核心素養。

2? “判斷生熟雞蛋”[ 3 ]，引發質疑精神，培養科學思維

“慣性”對于初中生來說是一個抽象概念。義務教育物理課程標準要求：學生會利用慣性知識解釋現實生活中的現象。人教版《物理》課本在“動手動腦學物理”欄目也設置了許多與慣性有關的問題：解釋某些生活現象發生的原因;根據生活現象，分析其是如何利用慣性的。足以看出將知識與生活相聯系的重要性。

實驗器材：生雞蛋和熟雞蛋（1號：熟雞蛋、2號：生雞蛋）

實驗過程：①將生熟雞蛋做好標記，用大小相同的力同時旋轉兩個雞蛋，引導學生觀察雞蛋的轉速;②用手快速按一下兩雞蛋，然后立即松手，再觀察兩雞蛋的運動狀態。

理論解釋：首先，同時轉動的兩雞蛋，緩慢轉動的是生蛋，靈活快速轉動的是熟蛋。生蛋殼內的蛋清及蛋黃都是液態的，當受到外力作用時，殼旋轉，但液態的蛋清和蛋黃具有慣性，仍保持原來的靜止狀態，在蛋殼的帶動下，才會慢慢的開始轉動，此外蛋殼、蛋清、蛋黃三者間存在相對運動，相互間存在著一定的摩擦力，導致能量損失，所以生雞蛋轉動緩慢。相反，熟蛋的蛋殼、蛋白和蛋黃已經成為一個整體，相互之間沒有摩擦力，可以靈活快速轉動。其次，用手按一下，立即松手，生蛋還會繼續轉動，熟蛋則會立即停止。生蛋中蛋清和蛋黃由于慣性不會立即停止轉動，會帶動蛋殼繼續轉動，所以“按而不停”。相反，熟蛋“一按即停”，見圖1所示。

拓展提問：思考并討論其他判斷生熟雞蛋的方法，并動手驗證這些方法的可靠性？

小結：在學習了慣性知識后，教師演示“旋轉法”正確判斷生熟雞蛋的實驗，從而引起學生的質疑，因為材料易得、操作簡單，學生在半信半疑的情況下親自試試，基于事實證據、科學推理，學生運用物理知識解釋該實驗現象。此外，學生在思考并討論其他判斷生熟雞蛋的方法時，思維獲得發散。可以幫助學生鞏固和運用物理知識，培養學生的觀察與動手操作能力，訓練學生思維，培養科學思維，進而提升物理核心素養。

3? “雞蛋的沉與浮”[ 4 ]，設計實驗方案，培養科學探究能力

義務教育物理課程標準要求“探究浮力大小與哪些因素有關”這一實驗是學生必做實驗。在“探究浮力大小與液體密度”有關的實驗時，可采用雞蛋在清水和鹽水中的沉浮情況來進行判斷。

實驗器材：燒杯、食鹽、清水、雞蛋

實驗過程：①往燒杯中注入一定量的清水，放入雞蛋，觀察雞蛋所處位置。②向燒杯中不斷的加入食鹽，觀察雞蛋的位置變化。

理論解釋：剛放入清水中的雞蛋沉入杯底，逐漸加入食鹽后，液體的密度增大，雞蛋慢慢浮起來，直至漂浮在水面上，這說明浮力的大小與液體的密度是有關系的。

拓展提問：如何定量探究浮力大小與密度的關系？

小結：教師可播放一些與生活緊密聯系的視頻做為課堂導入，如：死海中的人能漂浮在水面上，而在一般河水中，往往會發生溺水事故。在此基礎上，引導學生觀察與思考，形成猜想與假設：浮力大小與液體的密度有關。然后根據現有實驗器材，自主設計實驗方案，進行定性探究，驗證猜想，全班一起交流討論，培養了學生的觀察能力、動手操作能力、語言表達能力等，從而培養學生的科學探究能力，進而提升物理核心素養。定量探究可做為課后思考，學生自主設計實驗方案，攜同家長一起完成實驗探究，共同感受物理的魅力。

4? “踩不碎的雞蛋 ”[ 5 ]，轉變前概念，培養科學態度與責任

學生在學習新知識前，腦袋中存在著一些前概念，其中錯誤的前概念會對學生的學習造成干擾。生活中用雞蛋碰石頭，會發現雞蛋碎裂的現象，學生會形成蛋殼很薄，是易碎品的前概念。通過“踩不碎的雞蛋”實驗，可糾正學生錯誤的前概念，形成正確的科學概念。

實驗器材：雞蛋、蛋盒、石頭

實驗過程：①將雞蛋與石頭輕輕相碰，觀察實驗現象;②人站在雞蛋上，再次觀察實驗現象;③通過兩次實驗現象的對比，學生正確分析其原因。

理論解釋：雞蛋與石頭輕碰，發現蛋碎裂，而人站在雞蛋上，蛋卻完好無損。雞蛋與石頭輕碰就碎了，是因為雞蛋與石頭碰撞時，接觸面積小，壓強大，蛋易碎，而不是因為雞蛋是易碎品。當人一只腳踩四個雞蛋時，接觸面積大，壓強小，蛋不碎。蛋殼具有特殊圓頂薄殼結構，能夠把壓力均勻的分散到其它部分，因此，蛋殼雖然很薄，但很堅固。

拓展提問：解釋建筑設計中的“薄殼結構”？

小結：在教學中，面對學生的前概念，教師不能采取回避的態度，學生在學習中不能鉆牛角尖，要養成嚴肅認真，實事求是的科學態度。在事實證據面前，糾正錯誤的前概念，形成正確的科學概念。此外，通過提問：建筑學中的“薄殼結構”，讓學生體會到將物理知識遷移到社會生活中，從而形成為社會做出力所能及貢獻的意識，培養學生的科學態度與社會責任感，從而提升物理核心素養。

5? 總結

我們常說只要留心觀察，生活處處皆物理。與雞蛋有關的趣味實驗還有很多，如：演示分子運動現象;演示熱脹冷縮現象;演示物體的穩定平衡;演示液體蒸發吸熱等等[ 5 ]。初中物理有很多類似于“雞蛋”的簡單有趣、低成本、易取材的實驗，有利于學生聯系生活實際，提高學生學習物理的激情，最終提升學生的物理核心素養。理論學習不能與生活脫軌，否則學生會產生學物理并沒用的想法，從而產生厭物理的情緒。因此，教師應多留心觀察，多開展貼近學生生活的實驗教學。

參考文獻：

[1] 張家琪，吳偉.淺談初中物理系列實驗開發——以蠟燭為例[J].物理教師，2017，38（10）：28-30.

[2] 尤愛惠，陳顯盈，柳冠凡.真的是重力減小了嗎？——重力趣味系列實驗的開發與演示[J].物理教學探討，2020，38（10）：46-49.

[3] 潘鎮高.物理教學中神奇的“雞蛋”[J].學習月刊，2010（6）：67.

[4] 于琴，陳怡.用雞蛋進行的浮力實驗[J].中學物理，2016，34（16）：49-50.

[5] 王茂東.揭開雞蛋中的物理秘密[J].理科考試研究，2018，25（18）：54-55.