簡易小實驗 課堂好效果

摘 要：針對常規演示實驗中出現效果不理想的情況，從學生實際出發，利用身邊常見的材料，設計簡易的小實驗，取得了良好的演示效果，以期為一線教師的課堂教學提供一些參考。

關鍵詞：器材簡易;效果明顯;物理實驗

在物理學習過程中，很多概念和規律的學習往往需要借助物理實驗來幫助理解。課堂上有效的演示實驗，可以使學生對物理概念和規律的理解層次得到提升。因此，效果好的演示實驗無疑是學生學好物理知識的助推劑，但是，在實際的教學過程中，教師往往苦惱于實驗器材難找，演示實驗效果也常常感覺不滿意。筆者在多年的物理教學實踐過程中，積累了一些實驗方面的經驗，利用身邊非常簡單易得的器材，就可以設計出效果非常好的演示實驗，下面挑選幾個與大家共享。

實驗一：體驗重力在斜面上的作用效果

在“力的分解”這一節課中，演示重力在斜面上的作用效果，通常是在斜面方向和垂直斜面方向各放一塊海綿，引導學生觀察海綿被壓凹陷的效果，根據力的實際作用效果得出：重力在斜面上可以分解為沿斜面方向和垂直斜面方向的兩個分力。但是，學生因為初學力的分解，對重力在斜面上的實際作用效果沒有切身體會，理解起來格外吃力，而且僅憑兩塊海綿的凹陷，如何就能看出作用效果沿兩個互相垂直的方向的？學生疑慮重重。針對這種情況，我們可以利用一些常見的材料，設計一個簡易的實驗，引領學生體驗重力的實際作用效果。

實驗材料：多功能平板（含附件）、小車、斜面小槽、小桶（兩個）、沙、滑輪、細線。

實驗步驟：

1.安裝斜面：按照圖1裝置搭建好豎直平板，固定兩個滑輪和斜面小槽;

2.斜面方向上的平衡：將小車側面的細線繞過滑輪，先調節斜面和滑輪的位置，使細線平行于斜面，再調節下掛小桶內的沙量，使小車靜止在斜面上;

3.調節垂直細線的方向：將小車頂部的細線繞過另一個滑輪，下掛小桶，調整小車位置，使細線沿著垂直于斜面的方向;

4.垂直斜面的平衡：調整桶內的沙量，使小車恰好被吊離斜面，不依靠斜面的支撐仍然靜止在原來的位置上;

5.撤去斜面的平衡：移去斜面，小車仍然靜止在原位置不動。

經過這個實驗，學生體驗到了重力沿斜面向下和垂直斜面向下的兩個作用效果，此時將重力分解為沿斜面向下和垂直斜面向下的兩個分力就不難理解了。

兩個說明：

1.為方便比較兩根細線是否垂直，可在斜面上貼上量角器。

2.限于實驗儀器，本實驗的滑輪不能連續移動，故通過調整斜面使細線方向符合要求。

實驗二：共點力的平衡

在研究共點力的平衡條件時，我們往往從研究兩個力的平衡入手，然后逐步延伸到多力的平衡。演示二力平衡，通常直接將物體受到的兩個力置于同一直線上，一步到位地滿足平衡條件，學生被動接受，失去了探究思考的過程。其實，我們可以利用身邊常見的易拉罐，設計一個簡單的對比實驗。

實驗材料：一個空的易拉罐、一杯水。

實驗步驟：

1.嘗試將空的易拉罐傾斜地放在桌面上，易拉罐倒下;

2.將水加至易拉罐約三分之一罐，然后將易拉罐傾斜地放在桌面上（大約450），易拉罐不倒。此時用手戳一戳易拉罐，它還可以保持傾斜姿勢在桌面上轉圈而不倒下。

實驗說明：水能調節易拉罐的重心位置，使傾斜易拉罐受到的重力和支持力處于同一條直線上，重力和支持力保持平衡，所以易拉罐不倒。

這樣一個有趣的對比實驗，使學生在實驗的過程中不斷地產生疑問，而這些疑問又牽引著學生進一步思考、分析，使得學生對二力平衡的條件有了較為深刻的認識，并且為進一步研究多力平衡條件提供了思考的方向。

實驗三：探究重力的方向

重力的方向問題，歷來都令初學者們非常頭疼，原因之一，是因為我們對重力的認識全憑想象，對于這樣一個看不見、摸不著的力，卻要研究它的方向，難上加難。為了得出重力的方向，通常會設計一個簡單的實驗：懸掛著的物體，由懸繩的方向得出重力的方向。但是，學生往往會產生這樣的疑問：重力的方向一直這樣嗎？這次實驗會不會是一個特例？為此，我們設計了如下實驗。

實驗材料：懸掛在鐵架臺橫桿上的重垂線、教學用的大三角板。

實驗步驟：

1.準備好懸掛在鐵架臺橫桿上的重垂線，并將這個裝置放置于水平桌面上;

2.將大三角板的一個直角邊緊貼在水平桌面上，然后豎起另外一個直角邊慢慢地貼近重垂線，發現重垂線和水平桌面互相垂直;

3.將鐵架臺底座的一端墊高，待繩子停止擺動，仍然用三角板的一個直角邊緊貼桌面，另一直角邊慢慢貼近重垂線，可以看到重垂線仍然垂直于水平桌面;

4.改變不同的傾角，重復上述實驗，可以看到重垂線總是垂直于水平桌面。

通過實驗，學生親眼看到，重垂線的方向總是保持不變，總是和水平面相互垂直。我們把垂直于水平面的方向稱為豎直方向，結合所學知識，學生很容易就得出這個正確的結論：重力的方向總是豎直向下。

實驗四：“上滾”的圓錐

演示重心與穩定的關系，實驗室往往沒有現成的器材，我們通常會自制器材完成實驗：找兩個空飲料瓶，剪去下半截，對接成一個雙錐體。再取兩根細木棍，擺成八字形傾斜軌道。將雙錐體放在軌道更低的一端，發現雙錐體會自動地向軌道的高端滾去。實驗做到這里，我們往往就開始分析實驗現象，得出重心與穩定的關系。其實，單憑這個實驗現象，就得出重心與穩定的關系，證據未免單薄了些，如果能加上一個對比小實驗，可信度會提高許多。具體操作如下：取一個圓柱狀的易拉罐，放在軌道更高的一端，易拉罐自動地從軌道高端往低端滾下。通過分析這兩個小實驗中滾動物體重心高度的變化，進而得出重心與穩定的關系，相信更有說服力。

實驗五：靜電“金絲菊”（摩擦起電，電荷間的相互作用）

實驗材料：干燥的羊毛一塊、黃色的塑料絲（撕成細條，一端捆扎在一起），PVC塑料管一段（家里的噴壺也可以），絲綢一塊，玻璃棒一根。

實驗步驟：

1.將塑料絲平放在絕緣桌面上，用干燥羊毛（干燥毛巾、衛生紙也可以）多次往同一方向摩擦塑料絲;

2.用羊毛摩擦PVC塑料管;

3.提起塑料絲迅速拋向空中，塑料絲在空中成金絲菊狀散開。接著用剛才摩擦過的PVC管靠近塑料絲，在塑料管的排斥下，“金絲菊”飄浮在空中，如圖2。此時若有一位同學用絲綢摩擦過的玻璃棒靠近塑料絲，可以看到空中的“金絲菊”向著玻璃棒飄了過來！

比起常規的用玻璃棒、橡膠棒加上驗電器進行演示，這樣一個有趣而且可見度很大的演示實驗，效果不言而喻。

實驗六：楞次定律——來拒去留

實驗材料：用漆包線繞成的線圈一個、透明塑料管一根、強磁鐵一塊、led燈泡一個

實驗步驟：

1.如圖3，將線圈套在透明塑料管上;

2.使線圈兩端斷開，讓強磁鐵從塑料管上端落下，可以看到磁鐵的下落幾乎沒有受到任何阻礙;

3.將線圈兩端接觸，使整個線圈形成閉合回路，再讓磁鐵從塑料管上方落下，可以看到磁鐵的下落受到明顯的阻礙作用，體現為“來拒去留”：磁鐵從上方靠近閉合回路時，導致線圈的磁通量增大，感應電流的磁場要阻礙磁通量的變化，從而對磁鐵產生排斥作用;而當磁鐵從下方遠離閉合回路時，線圈的磁通量減小，因而感應電流的磁場要阻礙磁通量減小，從而對磁鐵產生吸引作用;

4.給線圈兩端接上一個led燈泡，再次讓磁鐵從塑料管上端落下，可以看到小燈泡發光。由于燈泡的電阻很大，因此感應電流很小，從而使得阻礙作用并不明顯。

這個演示實驗器材簡單，但卻讓學生觀察到明顯的“來拒去留”作用，直觀地“看到”了楞次定律，教學效果非常好。

以上所述是筆者在平時的教學過程中得到的一些收獲，寫出來與同行交流，希望對同行有所幫助，也希望借此交流機會能得到同行更多的寶貴經驗。

參考文獻

[1]普通高中課程標準實驗教科書物理必修1[M].山東：山東科學技術出版社，2011.

[2]普通高中課程標準實驗教科書物理選修3-1[M].山東：山東科學技術出版社，2011.

[3]普通高中課程標準實驗教科書物理選修3-2[M].山東：山東科學技術出版社，2011.

[4]周鵬.幾個簡單效果明顯的課堂演示實驗[J].中學物理教學參考，2017（6）：38-39.

作者簡介：吳必柳.女，1971年12月生，福建永安人，畢業于福建師范大學物理系物理教育專業，主要從事高中物理教學，中學一級教師，永安市學科帶頭人。曾獲三明市高中物理片段教學比賽一等獎、永安市教學比武一等獎、永安市優秀教研組長、永安市優秀教師等榮譽。