淺談初中物理實驗的改進

眾所周知，物理是一門實驗科學，物理實驗是研究物理問題、學習物理知識的主要手段和方法。對我們來說，物理實驗的成敗直接影響這節(jié)物理課的成敗，而且物理新教材的主要特色是突出學生主體作用，通過探究學習，增強學生的求知欲，它很注重使學生養(yǎng)成實事求是的科學態(tài)度，提高其利用物理知識解決日常生活中的常見現(xiàn)象的能力，實際動手能力、觀察能力、分析能力、概括能力等。在這方面，物理實驗是大有作為的。一個原理清楚易懂，效果明顯的實驗給學生帶來的不僅有獲得知識的喜悅，更有如何獲得知識的啟迪，這些知識特別是獲得它的方法將構(gòu)成學生打開未來之門的鑰匙，極利于學生的創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。那么如何改進一些物理實驗，使其效果更好，作用更大呢?經(jīng)過幾年的探索，筆者總結(jié)了以下改進方法。

一、物理實驗改進方法框圖如下

確定目的要求——檢查——制定改進方案——重新實驗——配置儀器。

二、說明如下

1.進行物理課教學時，通過對教材的研究確定教學目的和要求，以利于檢查和制定改進方案。

2.檢查，一個好的實驗，應有較好的直觀性，使學生盡可能多獲得感性認識，使教學中的物理現(xiàn)象和規(guī)律清晰的展現(xiàn)在他們面前，使學生對所學的物理規(guī)律和原理能做到水到渠成的一點即透。從而生動形象的把教學目的轉(zhuǎn)化為學生的學習目的。檢查結(jié)果可行，就配置儀器，供教師使用。否則，應先采取相應步驟確定改進方案。

3.弄懂實驗原理，了解實驗的設(shè)計思想和方法是否正確，是否可行，然后進行肯定或修改。在此基礎(chǔ)上根據(jù)以下條件來選擇適當?shù)膬x器，確定相應的實驗步驟:①實驗的效果必須有明顯的提高，反映物理現(xiàn)象和規(guī)律的實驗的設(shè)計思想和表現(xiàn)形式必須簡單易懂。②設(shè)備的狀態(tài)要穩(wěn)定，實驗得出的數(shù)據(jù)和結(jié)果要正確。③儀器必須要能重復使用。④操作過程要簡單快捷，以滿足課堂45分鐘的限制。⑤設(shè)備必須要經(jīng)濟，能和其他的實驗儀器通用，以提高設(shè)備的利用率，和有限的資金建立更加完善的物理實驗室。

4.根據(jù)改進方案選擇儀器重新試驗，如果可行就配置儀器以便使用，如果不可以則重復第3步，直到滿意為止。

三、舉例說明

[例 1]物理教材“焦耳定律實驗”

1.實驗目的，利用電阻絲通電發(fā)熱來研究Q和I、R、T的關(guān)系，即焦耳定律。

2.該實驗經(jīng)檢查有兩大缺陷，其一，瓶子太大，瓶子水太多，加熱時間過長，研究Q和I的關(guān)系時，要重復做一次，一節(jié)課的45分鐘根本不夠用。其二，如果要節(jié)約時間，必然要減少瓶子中的水，那么效果明顯的管子就不能用了，只能用效果不明顯的溫度計，但由于燒瓶過多溫度計的示數(shù)處位于瓶內(nèi)或瓶塞處，讀數(shù)也相對較困難。

3.改進方法:利用原來的設(shè)計思想采取以下3條改進方法。

(1)將燒杯舍去，采用萘的熔解器中的粗短試管代替，解決了水必須多的問題。

(2)利用混聯(lián)的方式?jīng)Q解了兩次加熱的問題。(電路圖見下圖)

(3)在做顯示的小玻璃管中放幾粒高錳酸鉀或幾滴紅墨水，使試管中的水因受熱膨脹的現(xiàn)象更明顯，經(jīng)過上述改進，該實驗7分鐘即可完成，我們可明顯的觀察到三個試管中的小玻璃管中的紅色液面所顯示的高度是不同的，分析如下:

1)①②試管中的電阻絲為串聯(lián)，所以通過他們的電流相等，它們的加熱時間也相同，試管中的水也相同，所以小玻璃管紅液面升高的不同，說明試管內(nèi)電阻絲產(chǎn)生的熱量是不同的，而且當其他條件不變時，電阻越大，它產(chǎn)生的熱量越多。

2)①③試管電阻絲是相同的，即電阻值相等，通電時間也相同，試管中的水也相同，而流過①③管中的電流由電流表可知是不相等的，所以小玻璃管中的紅液面所升的高度的不同說明，試管內(nèi)電阻絲產(chǎn)生的熱量不同，其他條件相同時，通過的電流越大，它產(chǎn)生的熱量越多。

3)觀察①試管，當其他條件不變時，加熱時間越長，它產(chǎn)生的熱量越多。

總結(jié)上述三條可得出焦耳定律。

[例 2]物理物體的沉浮

1.教學目標:掌握物體的沉浮條件。

2.課本中只畫了幾個圖，使學生理解困難，經(jīng)常出現(xiàn)各種錯誤，我采用將圖改為實驗的方法來改進。

3.改進方法

該實驗最困難的是懸浮實驗，我利用了一個五毫升的注射器，先吸入1毫升的紅墨水，調(diào)節(jié)推管推入的深度，堵住入口放入玻璃水槽中，沒有懸浮則拿出打開入口，調(diào)節(jié)推管，注意注射器內(nèi)紅墨水不能擠出，再堵住入口，放入水槽中，反復幾次，直到注射器豎直的懸浮在水中，再推管上做好記號，即可運用。

4.使用方法

(1)先請同學們分析懸浮實驗時的條件，即F=G。

(2)用另一注射器從入口注入紅墨水，用手將它按在水中，請同學分析結(jié)果并說明，然后松手加以驗證，可見注射器沉入水底，即F

(3)將注射器內(nèi)紅墨水全部擠出，再將推管恢復到原來位置，重復b中后面的步驟，得出F>G2時物體上浮，直到注射器水平的靜止在水面上即F=G2可見此時的重力G已不是懸浮時的G，F(xiàn)也不是懸浮時的F。

[例 3]物理壓力和壓強

1.教學目的:通過壓力效果與其大小及受力面積的關(guān)系掌

握壓強的概念和公式。

2.該實驗有兩大缺陷:其一效果不明顯，尤其是后排的學生根本看不見;其二，學生只看不動，只好機械的死記硬背，影響其學習興趣及多項能力的培養(yǎng)。

3.改進方法

將演示實驗改為學生實驗，器材有小木塊，兩個圖釘，一個鉚釘若干組，這些材料便宜，且取材方便。

4.使用方法

(1)教師講完壓力后，利用小黑板或投影儀出示，“請問同學們分別用很小的力和很大的力將兩個圖釘垂直釘入木塊，它的壓力效果即釘?shù)纳顪\有什么不同，為什么?”引導學生得出壓力效果與其大小成正比。

(2)同樣出示:“請同學們用幾乎相同的力分別將圖釘和鉚釘垂直釘向木塊，他的壓力效果如何，為什么?”引導同學得出壓力效果與受力面積成反比。

[例 4]電 流

1.實驗目的:了解電流的形成和特點。

2.該實驗效果不明顯有兩大缺陷:其一金屬桿太粗;其二金屬桿裸露太多，直接影響實驗效果。

3.改進方法

(1)我用一個膠質(zhì)線代替金屬桿，且一頭接在驗電器上。

(2)利用電吹風吹干毛皮和玻璃棒或絲綢和玻璃棒。

4.使用方法

(1)將摩擦過后的玻璃棒接觸接有膠質(zhì)線的驗電器，使其金屬箔張開一定的角度，然后用膠質(zhì)線接到另一個驗電器②上，可以看到驗電器②的金屬箔張開了，同時第一個驗電器的金屬箔張開的角度變小了，充分的說明了電荷從第一個驗電器經(jīng)過膠質(zhì)線流到第二個驗電器上，形成了電流。

(2)用膠質(zhì)線將驗電器①②連接起來，用摩擦過的橡膠棒或玻璃棒接觸驗電器①，可以看見驗電器①的金屬箔張開了，同時驗電器②的金屬箔也張開了，說明棒上的電荷不僅到了驗電器①，還通過膠質(zhì)線流到了驗電器②上了，形成了電流。

[例 5]空氣壓縮引火儀

演示實驗，課本是這樣介紹的:在一個厚壁的玻璃筒放一塊浸過乙醚的棉花，把活塞迅速壓下去，棉花就會燃燒起來，在這個實驗中如果有乙醚自然會收到較好的實驗效果，但乙醚市面少見，特別是邊遠山區(qū)中學買不到乙醚從而影響演示實驗的開展。在實際教學中分別用煤油、汽油、火柴頭代替乙醚實驗，總結(jié)出用火柴頭效果最好，因為火柴頭是硫化銻(SB2S3)和氯酸鉀(KClO3)配制而成，著火點較低，取干燥火柴頭2～3粒放入空氣壓縮引火儀中，用力迅速將活塞壓下去，此時火柴頭中，KClO3受壓縮空氣而產(chǎn)生熱能的影響，分解放出O2及熱量，2KClO3=2KCl+3O2，加熱量進而很快引燃了SB2O3，于是火柴頭燃燒放出明亮火花，為防止引爆火柴頭一次僅能放2～3粒，不宜過多，此實驗成本極低，取材十分方便，適合多數(shù)鄉(xiāng)村中學的物理實驗條件。