低成本實驗在高中物理教學中的應用

陳鐘勤

（重慶市萬州沙河中學 重慶萬州 404000）

高中物理具有較強的實驗性，通過實驗可以幫助學生更好的理解知識，有利于學生的創新和實踐能力培養，同樣是科學素養培養的重要環節。然而當前物理教學中的實驗內容并不多，很多的規律以及概念都是推導得到或是教師直接展示的，之所以會這樣，受多方面因素影響，最終影響了學生的學習興趣和效果。為了改善現狀，在物理教學中就可以采取低成本實驗的方式，其雖然成本低，但是物理內涵、聰明智慧、社會要求、教育價值和技術含量都不低，具有很大的應用空間。

一、低成本物理實驗的開發原則和設計過程

（一）低成本物理實驗的開發原則

在開發中要遵循有關的原則，主要包括：第一，直觀、明顯性原則。直觀就是要從實驗中直接觀察到物理過程，不用推理就可以展現物理本質；明顯性就是實驗效果要讓所有學生都能看清。第二，安全性原則。實驗前應該做好準備，熟悉器材和操作，消除影響因素，思考實驗中可能產生的意外，防止產生事故。第三，科學性原則。在開發中要明確實驗中的物理原理，有針對性的實施開發及設計[1]。實驗中也許會產生一定的誤差，但是不可以有科學性的錯誤。第四，針對性原則。開發和運用應該建立在清楚的教學目標基礎上，仔細的分析和目標有關的低成本材料，把握材料的物理特點以及性質。教師還應該結合學生的認知情況及年齡情況，合理的開發實驗，和學生的發展需求相適應。第五，簡單、可靠性原則。這就要求開發的低成本實驗使用的儀器以及操作流程要做到簡單明確。第六，啟發性原則。實驗選用生活中容易獲得的材料作為器材，通過實驗形象具體的展示抽象的知識，目的就是要對學生的思維進行啟發，讓其深入的把握物理本質。當產生的物理現象讓學生意外，就會形成認知方面的沖突，讓學生積極的思考。

（二）低成本物理實驗的設計過程

低成本實驗中的材料不僅具有生活用途，還有相應的物理特征，比如，外觀形狀、導電性、透光性、規則特性等。在設計實驗時，應該先具體的分析材料的物理特征，合理的進行利用，優化實驗方案的設計。方案設計好之后，就需要進行驗證，演示實驗，最終進行實驗總結。

二、低成本實驗在高中物理教學中的應用策略

（一）探究“不均勻物體的重心”實驗

重心是物理教學中的一個知識點，很多教師在教學中會通過懸掛法對物體的重心進行探究，但是這樣的方式下，學生的探究學習興趣較低，無法引發學生的認知沖突。通過運用低成本實驗，教師可以選擇常見的易拉罐以及水開展實驗，學生在生活中會有相應的經驗，空的易拉罐無法側立在桌子上，向其中注入一定量的水之后，側立到桌子上，其可以在桌子上保持平衡，這樣的現象能夠調動學生的求知欲望，提升其學習興趣。

（二）實驗的現象描述

空的易拉罐可以正常的靜止放到桌面上，這時其處在平衡的狀態；而空的易拉罐無法正常側立到桌面上，其會向一邊倒去，無法平衡；將空易拉罐中裝入一定量的水，可以側立到桌面上，其處在平衡的狀態[2]。

（三）實驗現象解釋

空的易拉罐在桌子上時，其重心在幾何中心，這時桌面對于易拉罐有支持力，和其承受的重力屬于平衡力，所以，易拉罐是平衡的狀態。反之，空的易拉罐無法側立在桌面上，其重心也不在易拉罐的幾何中心，支持力與重力沒有在一條直線，處于不平衡狀態。加入水之后，易拉罐就會變成質量分布不均勻的體系，將其側立到桌面上，里面的水的質量可以改變重心位置，把重心的位置調節到和罐底接觸到支持力方向保持一致，二者符合平衡條件，所以，我們能夠看到其側立靜止在桌面，并沒有倒下。

（四）實驗特點及作用

在這個實驗中，選用的材料就是水以及易拉罐，這兩樣都是很容易得到的，成本很低，還可以循環利用，避免浪費資源。利用簡單的實驗裝置，學生會發現和自己的經驗相沖突，形成認知沖突，進而調動其探究的積極性。

（五）教學建議

在學習不均勻物體重心時，在學生不知道原理的情況下，看到易拉罐側立到桌面的現象，學生都會感到吃驚，這和其生活經驗有沖突，進而活躍學生的思維，學生會思考為什么，并產生探究欲望，想要動手實際操作[3]。在教師沒有講解知識時，學生可能會盲目的操作，很難讓易拉罐側立在桌面上，這時學生都會思考原因，教師要把握好引導的時機，讓學生意識到和水有關，明確是水讓易拉罐的質量分布發生了變化，引起體系重心改變，通過對水量的多少以及易拉罐傾斜的角度進行調整，讓其符合物體平衡的條件，這樣學生們也能讓易拉罐側立在桌面上。之后教師可以讓學生以小組為單位開展實驗，實際探究多少水才能符合平衡條件，對其科學探究能力進行培養。

三、結束語

綜上所述，高中物理教學中，教師要全面的利用和開發低成本實驗，選擇身邊常見的普通物品做實驗，可以有效的降低實驗準備的難度，減少實驗成本，拉近學生和物理之間的距離，讓學生感受到生活和物理之間的緊密聯系，這有利于提升學生的學習興趣和探究積極性。所以，教師日常應該積極的開發積累有益于學生理解知識的低成本實驗，幫助學生深入的理解知識，讓其從中獲得感性認識，并對學生的多方面能力進行培養，促進學生的全面發展。