物理學習需以生活實際為基礎,通過觀察、實驗建構物理模型,進而得出物質的基本結構、相互作用和運動規律。學習物理實驗時,我們不應只關注課內案例,還需從生活現象中挖掘物理實驗主題,利用生活用品自制實驗器材,根據物理理論完成生活實驗,將實驗知識與技能融入日常生活。
一、參與科普活動拓寬學習視野
物理學在日常生活、生產及科技前沿有著廣泛的應用。關注生活中的物理學應用實例,并及時進行反思,能使我們直觀感受到物理學的魅力。生活中,我們應多參加學校、社區組織的科普活動,如科技展覽、科普講座等,并嘗試用物理實驗知識解釋、解決現實問題,從而拓寬自身視野。
以人教版高一物理必修一“牛頓運動定律的應用”實驗學習為例,我們可以主動走進科技館,了解牛頓運動定律在生活、生產中的應用實例,感受物理實驗、實踐的特殊魅力。例如,科技館展出的四旋翼無人機是能夠垂直起降的小型遙控飛行器,質量是 2mg ,動力系統能提供的最大升力 F=36N ,運動過程中所受空氣阻力大小恒定。無人機在地面上從靜止開始,以最大升力豎直向上起飛,求無人機在t=5s 時離地面的高度( g 取 10m/s2 )。基于“牛頓運動定律的應用”,我們可以根據展出內容獲取更多信息。無人機上升時受到的空氣阻力可由‘ F-mg-f=ma ”得出;在已知無人機運動速度的情況下,我們可由4
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’求出無人機的高度。又如,利用科技館提供的實驗裝置,我們可以嘗試探究物體在靜止狀態下由高處下落時的速度、加速度變化情況,以及如何基于物體速度、加速度、質量等信息求出其垂直下落的距離等。
通過走進科技館和參與更多科普活動,我們可以養成主動參與物理實驗的習慣,為將物理知識融入生活奠定基礎
二、基于生活現象挖掘實驗主題
汽車剎車時人體向前傾、騎自行車時的轉彎平衡、燈泡明暗變化等現象均蘊藏著豐富的物理學知識。我們可將生活中的現象作為物理實驗學習的起點,結合已知的物理學原理分析具體現象,并由此提煉出實驗主題,實現生活實例與物理實驗問題的靈活轉化。
以人教版高一物理必修二“曲線運動”實驗學習為例。我們可以從校園生活入手,挖掘其中蘊藏的物理學知識,并提出探究性問題。例如,保齡球館中,當我們松手釋放保齡球時,它會沿著既定軌道作直線運動;籃球場上,我們用手拋接球,籃球會作曲線運動…結合這些現象,我們可以提出以下問題:同樣是受力,為什么有的物體受力作直線運動,有的物體受力作曲線運動?基于此,我們可以從物理實驗的角度出發,得到實驗探究的主題—一物體受到怎樣的力,才能作曲線運動?
我們需關注生活現象,分析不同現象的本質區別,并提出有價值的探究性問題,再結合物理實驗教學內容,對探究性問題進行延伸,挖掘生活化實驗主題。
三、利用生活用品自制實驗器材
應用生活中常見的工具自制物理實驗器材,不僅可加深我們對物理學原理的理解,還能鍛煉動手實踐能力。生活中,可根據物理實驗需求,利用塑料瓶、磁鐵、天平等常見的日用品制作簡單的實驗器材。
以人教版高一物理必修二實驗“探究平拋運動的特點”學習為例。教材給出如圖1所示的實驗裝置圖(平拋豎落儀),并說明用頻閃照相機記錄鋼球運動軌跡的實驗方法。然而,生活中平拋豎落儀、頻閃照相機并不常見,對此,我們可以根據實驗裝置圖,主動收集木塊、塑料塊、鐵球、繩子等常見的用品自制簡易的平拋豎落儀,再用智能手機錄制鋼球做平拋運動、下落運動的視頻,之后應用剪映等App將動態視頻轉化為數張照片,從而得到鋼球 ① 和鋼球 ② 的運動軌跡。
利用生活用品自制實驗器材,既能豐富實踐經驗,還能讓我們在此過程中領悟物理實驗的本質,培養科學思維。
圖1

四、根據物理理論開展生活實驗
物理實驗大致分為理解實驗原理、記錄實驗數據、分析實驗結果三部分。其中,實驗原理是物理實驗的理論支撐,可指導實驗方案的設計與優化;實驗數據是實驗現象的數字化體現,是后續實驗結果總結的重要依據;實驗結果是實驗現象的具象化體現,是總結抽象物理學原理的前提。生活中,我們可結合物理學理論設計生活化實驗方案,并應用科學方法記錄、整理實驗數據,基于實驗數據得出確切結論。
以人教版高一必修三實驗“導體電阻率的測量”學習為例。完成課上學習任務后,我們可以結合所學的物理公式
”與實驗內容,自主設計生活化實驗方案: ① 繪制測電阻的電路圖; ② 測量電阻、電阻絲有效長度、電阻絲直徑; ③ 將電阻絲連接到實驗電路中;④ 記錄數據并分析。再根據實驗方案需要,準備游標卡尺、鐵絲(或銅絲)導線、電壓表、電流表等常見器材,組裝實驗裝置,進行實驗操作。通過生活化實驗積累更多實驗設計、實踐操作、數據分析經驗,從而提升科學思維水平及實踐探究能力。
綜上所述,生活中的客觀現象和實際問題均可作為物理實驗探究的起點。從生活視角出發,圍繞具體實驗主題自制實驗器材并完成生活實驗,有助于我們解決缺乏實踐的問題,從而獲得優異成績。