瓶瓶罐罐做學具 “土”實驗進課堂
——開發高中分組小實驗初步探索

史鴻耀 郝 英 鄭晨旭(邢臺市第一中學 河北 邢臺 054000)

物理學是一門實驗科學，物理理論的建立、規律的發現都需要實驗的檢驗.高中物理教學中僅僅靠學校實驗器材，會在一定程度上限制學生的想象力，抑制學生的個性發展，難以激發他們獨立思考的興趣.教師如果在教學過程中引導學生利用生活中常見的物品來自制學具進行實驗，會使學生感受到物理與日常生活聯系的緊密性，同時學生在自制學具并用其實驗的過程中會對物理概念、規律的認識更加深入，激發對物理的熱愛.我們在教學過程指導學生從以下幾方面開展了一些小制作、小實驗，并取得了很好的效果.

1 物理小制作普及化

高中物理新教材十分重視小制作，我們及時安排學生動手去做.比如在完成了自由落體的教學之后，啟發學生根據自由落體下落高度與時間的關系制作“人的反應時間測量尺”(圖1).

圖1 人的反應時間測量尺

再比如卡尺的讀數原理每次教學時都會反復講解，但后續考查讀數仍有多位學生出現錯誤，原因是很多學生死記硬背讀數規則，對錯位對齊原理理解不透，為此課后安排學生自制卡尺，并測量物體長度，取得了很好的效果.又比如靜電學實驗現象不易觀察，學習“靜電場及其應用”時我們安排學生自制了驗電器(圖2)，上課時再利用筆或刻度尺，做摩擦起電和感應起電的小實驗，學生可以近距離觀察現象.同時學生還自制了固定電容器和可變電容器，這不僅可以幫助學生理解電容器的構造，還可以通過測量電容器的電容值，讓學生進一步理解影響電容的因素.并且我們還用自制電容器一起體驗了萊頓瓶放電的電擊過程，在后續黑箱實驗時，利用歐姆表觀察了自制電容器的充放電現象，實現了一器多用.

圖2 自制驗電器

2 物理實驗生活化

物理來源于生活，學習物理就是學習觀察生活，學會使用生活中的物品做實驗，并用物理知識去解釋現象.比如網購和快遞成為生活的一部分，學生利用課余時間收集包裝物品的材料，然后利用這些材料，在動量定理的學習前我們安排了投蛋比賽，設計一個雞蛋保護裝置，讓雞蛋從5層的窗口落下而不破裂.學生或者用泡沫、海綿等包住雞蛋，或用彈性架子固定(圖3)進行緩沖、避震，或用塑料袋做成降落傘起到延時作用，所有小組都取得了成功，這樣就能更好理解動量定理了.

圖3 自制驗電器

再比如小型電機生活中處處可見，自制電動機也很簡單，每個小組配置兩小塊強磁鐵、兩節電池、一小段銅絲，就可以動手做微型電機了.又比如浸潤和不浸潤實驗，課本上提供了水和玻璃、水銀和玻璃的浸潤和不浸潤現象，日常生活中液體、固體多種多樣，我們讓學生收集家中的液體，例如食用油、酒精、汽油等和各種常見固體一一進行了實驗，并進行了展示，引起了學生很大的興趣.

3 實驗過程視頻化

有些物理實驗過程短暫，不易觀察到明顯現象，現在智能手機普及且功能強大，可以讓學生利用視頻小程序，把實驗拍攝下來，再進行慢放觀察實驗現象.比如超失重的教學中，瓶中的水落體過程不會從小洞流出，因為演示時間短暫，不易觀察，學生可以在家中錄制視頻，隨后慢放，效果就很好.再比如彈簧波無論是縱橫波的傳播過程，還是縱橫波的疊加過程，都可以提前錄制好視頻，借助慢放功能，讓學生進行更好的觀察.又比如牛頓第二定律的瞬時性不易觀察，教師借助手機的慢放功能使得學生更加清楚地觀察到彈簧彈力不能突變(圖4).或者利用連拍功能進行數據處理，比如學生用這種方法做過自由落體運動加速度的測量和平拋運動初速度的測量實驗，都取得了很好的效果.

圖4 牛頓第二定律的瞬時

4 物理習題實驗化

高中物理很多習題的編制來源于實驗，這些實驗器材簡單，可操作性強，可以在教學過程安排利用自制的器材仿照習題內容進行分組實驗.

案例1：滴水法測重力加速度.讓水龍頭的水一滴一滴地滴在其正下方的盤子里，調整水龍頭，讓第1滴水滴到盤子里時第3滴水恰離開水龍頭．測出從第1滴水離開水龍頭到第n滴水落到盤子里的總時間為t，用刻度尺量出水龍頭到盤子的高度差為h，則重力加速度的計算式為g=________.

案例2：測水的折射率.如圖5所示，水面上漂浮著一半徑R的圓木板，圓木板中央插著一根大頭針，且在水中部分長為h．若從圓木板四周恰好看不到大頭針的頂尖P，則水的折射率n多大？

圖5 插針法測水的折射率

案例3：細繩牽連速度分解.如圖6所示，用汽車吊起重物，汽車以速度v勻速前進，當牽繩與豎直方向夾角為θ時，重物上升速度為( )

圖6 繩牽連速度情境圖

案例1和案例2我們安排了分組實驗，案例3分小組自制了運動的分解演示器(圖7)，都取得了很好的效果.

圖7 運動的分解演示器

新的教育理念倡導讓學生在自主探究活動中獲取知識，我們在教學中積極實踐，抓住適宜時機，利用生活中的瓶瓶罐罐，引導學生自制學具，開發“土”實驗，充分放手讓學生自己操作，注重學生的親身經歷和體驗，讓學生去獨立制作或合作完成，培養學生的各種能力，形成良好的探究實驗習慣.當然這種“自主”并非不要教師的指導，另一方面要在學具的設計制作、操作規范上給予指導，在學生遇到困難時，給予方法、策略上的點撥；另一方面要對學生的小制作、小實驗進行及時評價和評比，讓學生充分享受到實驗給他們帶來的快樂.總之，教師安排自制學具活動時機要適宜，讓操作活動成為學生自身所需，切實提高活動的實效性，讓學生在活動中經歷知識的形成過程，促進學生思維和個性的健康發展.