創新驅動下的物理實驗教學

肖德合

摘要：物理是一門以實驗為基礎的自然學科，物理知識大多抽象難懂，但先通過實驗演示再去理解物理知識就容易的多了。隨著物理學科核心素養的提出，初中物理實驗教學也需要不斷創新。通過研讀滬科版物理教材，發現教材中的一些實驗設計在改進后，更便于實際操作，本文就對這些實驗提出自己的一些見解。

關鍵詞：創新;滑輪實質;質量;狀態

探究一：定滑輪和動滑輪的實質

定滑輪和動滑輪實質是初中物理的難點，我在講授中，先以學生的原有認知為基礎，巧妙的設計器材，通過“減法”和“加法”一步一步的問題引領，使學生輕松的認識了定滑輪和動滑輪的實質，具體做法如下：實驗器材：自制定、動滑輪的實質演示器一套（主要包括：一字型框架、十字型框架、米字型框架、兩端帶掛鉤的扁長方形框架、扇形泡沫）、支架、繩子、重物。

演示1：用“減法”演示定滑輪實質

1、教師出示自制定滑輪（米字型框架并填充泡沫），組裝完畢并拉動繩子，使重物上升。

提出問題：定滑輪的實質是什么？學生觀察并思考。

2、教師把泡沫去掉后。提出問題：泡沫去掉后它能提升重物嗎？教師演示：拉動繩子，重物上升不是很順暢。學生思考并觀察。

3、教師依次把十字型框架和一字型框架與長方形框架組裝。

4、提出問題：現在它還能再提升重物嗎？教師依次演示十字型框架和一字型框架提升重物，學生思考并觀察。

5、教師利用一字型框架提升重物，邊來回拉動繩子邊提出問題：這個杠桿支點在哪里？

找出動力臂和阻力臂，并思考它們的關系呢？學生觀察并思考。

6、教師總結：我通過給定滑輪“瘦身”，發現它實質上是一個等臂杠桿，其支點就在滑輪的軸上。

演示2：用“加法”演示動滑輪實質

1、教師演示：把一字型框架和扁長方形框架組裝后，向上拉動繩子。

提出問題：在重物上升時，杠桿的支點在哪里？重物能否連續上升嗎？

學生觀察并思考。

2、教師提出問題：如何使杠桿連續上升呢？

教師演示：把十字型框架和扁長方形框架組裝后，向上拉動繩子。

學生觀察重物是否連續上升？上升是否順暢？

3、教師提出問題：如何使重物上升的更順暢呢？

學生思考，教師依次把米字型框架和填入泡沫后的滑輪與扁長方形框架組裝后，拉動繩子，提升重物。

4、教師利用最后一步，給出動滑輪的定義后，提出問題：動滑輪的支點在哪里？找出動力臂和阻力臂，并思考它們的關系？

學生觀察并思考。

5、教師總結：我們通過給杠桿“增肥”發現了，動滑輪實質上是一個省力杠桿，其支點就在滑輪右端與繩子的切點處。

教學反思：在教學中發現，通過觀察和演示學生很容易理解定滑輪的定義，但對定滑輪是一個杠桿很難理解。我的做法是：給定滑輪一步一步的“瘦身”，從而發現它是一個杠桿，通過找杠桿的支點和力臂，從而發現定滑輪的實質是一個等臂杠桿。

學生有了對定滑輪是個杠桿的認識，就容易猜想到動滑輪也可能是一個杠桿，但是很難找到動滑輪的支點。我的做法是：通過演示圖3-a先找到杠桿的支點，然后就以能否連續上升和上升是否順暢進行問題引導，給杠桿一步一步的“增肥”。最終使同學們發現：動滑輪的實質也是一個杠桿，通過對支點和力臂的判斷，得出動滑輪是一個省力杠桿。

探究二：證明“質量與物體的狀態無關”

在探究“質量與物體的狀態是否有關”的實驗中，滬科版教材中采用了冰的熔化和凝固，那么生活中還有那些例子能夠證明這個問題呢？對這個問題進行思考和創新，想出了以下兩個方法。

方法1：碘錘加熱冷卻法

實驗器材：碘錘、酒精燈、電子秤（0.1g）

實驗步驟：①用電子秤測碘錘的總質量為m1;②用酒精燈給碘錘加熱，使固態碘變成液態和氣態，即有紫色的液態和氣態碘出現為止。③把碘錘放到電子秤的同一位置，測量其質量為m2;④等待幾分鐘直至紫色的碘消失，碘由液態和氣態變成固態，然后讀其質量為m3;⑤觀察到m1=m2=m3

實驗結論：質量與物體的狀態無關

方法2：天平蠟燭熔化法

實驗器材：自制天平（兩端帶激光筆）、大試管、粉紅色蠟燭粉末、酒精燈、槽碼（帶托盤）

實驗步驟：①安裝調試器材，打開橫梁兩端的激光筆。調節天平兩端的平衡螺母，觀察橫梁或激光筆的亮點，直至天平平衡。②增減粉紅色蠟燭粉末的質量，直至天平再次平衡。③用酒精燈給粉紅色蠟燭粉末加熱大約1分鐘，同時觀察橫梁是否轉動或亮點是否移動。實驗現象：發現蠟燭顏色由粉紅到大紅，狀態由固態到液態，但橫梁和亮點位置不動。④等待大約5分鐘，發現蠟燭由液態到固態，但橫梁和亮點位置仍然不動。

實驗結論：質量與物體的狀態無關