玩中學物理 做中出真知

趙瀾斌

(江蘇省南京市金陵匯文學校，江蘇 南京 210036)

1 趣味物理實驗的特點

物理學源于生活，用于生活，學習物理需要在理解物理知識的基礎上提高實際應用的能力。為了打牢學生的知識基礎，增強他們在生活實際中的運用能力，教師從激發學生的學習興趣出發，設計一些趣味實驗，能夠幫助學生高效學習，尋找趣味實驗帶給學生的興趣點就顯得非常重要。

1.1 新穎有趣，貼切生活

《普通高中物理課程標準(2017年版2020年修訂)》指出：物理課程應遵循教育教學規律和學生身心發展規律，貼近學生的思想、學習、生活實際，充分反映學生的成長需要，促進每個學生主動地、生動活潑地發展。[1]實驗的取材和設計來源于學生的生活實際，能夠讓學生運用所學知識，理解實驗現象及原理，最終在理論知識和實際生活之間產生聯結。新穎奇特的實驗現象能有效激發學生的探究欲和好奇心，讓他們自發地思考：為什么隨手可見的生活用品能夠通過組合產生這種現象？

1.2 簡單易懂，鍛煉操作

簡單易操作的實驗能夠降低學生實際操作的門檻，減少時間和經濟成本，反映物理課堂上所學的物理知識，人人都能取材、做成功的實驗能夠提升學生的成就感，激勵他們去探究生活中其他有趣物理現象背后蘊含的原理。物理教學培養學生的動手能力是非常重要的，對動手能力的培養，最好的方法就是親手做實驗。[2]提升學生的物理學科核心素養，不僅要在理論上重視，更要從物理實驗方面加強。

2 電磁感應趣味實驗案例

2.1 電磁感應小風扇

如圖1所示，用圓形磁鐵壓住導線的一端并吸附在電池的負極，在另一個圓形磁鐵下方安裝扇葉，在磁鐵上方吸附一個螺絲釘或者鐵釘，被磁鐵磁化的螺絲釘能夠吸附在電池的正極上。捏住電池并讓導線輕輕觸碰下方的磁鐵使其形成閉合回路，可以觀察到扇葉在轉動。這個小實驗適用于安培力概念的引入，能產生較好的教學效果。

圖1

問題1：為什么小風扇會旋轉？

學生回答：風扇在力的作用下旋轉，這時教師可順勢引出安培力這一概念，安培力看不見摸不著，學生很難根據書中的圖示想象出安培力的作用，利用直觀的實驗現象可以幫助學生加深對安培力的理解。

將電池反轉，發現風扇旋轉的方向改變了。

問題2：為什么風扇旋轉方向會改變？

學生回答：風扇受到力的方向改變了。教師由此自然地引入“影響安培力方向因素”的課題。

在高中物理教學中，受時間以及實驗條件的限制，教師一般會播放視頻進行引入，而學生只能“看實驗”，這樣就限制了學生動手能力的發展，一些教師也會用實驗室的導體棒、磁鐵連接學生電源或者用電動機、電磁炮來進行新課的引入，這些實驗的效果雖然不錯，但是實驗前期準備的工作量大、實驗器材也比較復雜，電磁炮與學生的日常生活聯系不大，而且在一節課有限的時間內并不能讓所有學生都動手體驗，使用圖1所示的小風扇引入，學生不僅能直觀地看到安培力的作用效果，還能讓每個學生都有動手實驗的機會。并且該實驗在材料上只需要電池、扇葉、磁鐵這些易于獲得的物品，越是使用簡單的物品做出現象明顯的實驗，教學效果就會越好。

2.2 會動的螺母

如圖2所示，用手捏住螺栓的一端，可以發現螺母能夠順著螺紋滑出螺栓，為什么螺母能自行滑出呢？教師在安培力這一節課堂中可以給學生展示這樣一個“小魔術”，通過這個“魔術”引起學生的好奇，讓他們思考究竟是什么力使得螺母運動。

圖2

在學習了“電與磁”后，學生能夠猜想使螺母運動的力可能是磁力或者安培力，這時教師展示隱藏在螺栓尾端的紐扣電池以及附著在手指上的磁鐵(圖3)，讓學生做出進一步的推理，可以得知螺母是在安培力的作用下運動的。將紐扣電池正極與螺栓尾端相連接，同時用細銅線連接紐扣電池負極與螺桿，使得螺栓、螺母與電池之間產生閉合回路，將手中的磁鐵靠近螺母，作為通電導體的螺母在磁場中受到安培力的作用，就能夠向外轉動，對調紐扣電池正負極，可以發現螺母開始向內反向轉動，教師在這時可以引導學生思考“電流方向的改變”是引起螺母所受安培力方向變化的原因。

圖3

給物理實驗披上魔術的外衣進行演示，既有趣又好玩，能夠有效地激發學生的探索欲和學習的主動性，讓學生感到在玩，但是在玩的過程中又學到了知識，并且運用剛學到的知識解釋實驗現象。[3]學生最終能夠在探索過程中運用所學知識解決問題，讓知識有“用武之地”。該實驗材料易于獲取，耗時短、效果好，能夠作為很好的教學素材運用到課堂教學當中。

2.3 搖晃點燈

如圖4所示，選取圓珠筆的筆管(或塑料管)以及直徑稍微小于管內直徑的磁鐵，使磁鐵恰好能在管中自由運動，將磁鐵放進管中，用膠帶封住兩端管口，防止磁鐵掉出，在管中央纏繞若干圈漆包線，打磨漆包線的兩端后與LED相連接，并將其固定，將筆管水平放置，左右迅速晃動，可看到LED發光。

圖4

筆管中的磁鐵磁場分布如圖5所示，磁鐵從管口向線圈的中間運動時，穿過線圈的磁通量增加，磁鐵從中間向管口移動時則磁通量減少，由法拉第電磁感應定律可知：穿過閉合導體的磁通量發生變化時，閉合導體的回路中會產生感應電流，因此線圈與LED所構成的閉合回路中會產生感應電流，使得LED發光。

圖5

學生在學習完電磁感應后已經對感應電流的產生條件、影響感應電流大小的因素有了一定了解，使用“搖晃點燈”裝置則能夠讓學生通過操作改變磁通量快慢，從看到燈發光來確信磁通量的變化，教師也能在課堂中利用小實驗展開以下探究活動，進行鞏固小結。

3 結語

以上有關“電和磁”的小實驗能夠吸引學生的注意，實驗成本低，動手操作的難度也不大，可作為物理教學的補充內容在課堂上給學生演示。在教學過程中融入趣味實驗，讓學生在玩的過程中學到知識，既鍛煉了學生的動手能力，又激發了學生的興趣，還培養了學生的核心素養。