淺談《大氣壓強(qiáng)》的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

郭忠鶴

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是物理教學(xué)實(shí)施創(chuàng)新教育的重要基礎(chǔ)和手段，在做實(shí)物實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師往往只按照教材中規(guī)定好的步驟和方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，教師很少去進(jìn)行創(chuàng)新。其實(shí)在物理教學(xué)的實(shí)驗(yàn)中，教師可以不拘泥于教材或教參的安排，進(jìn)行一些創(chuàng)新設(shè)計(jì)，通過大膽的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生始終保持對物理的學(xué)習(xí)興趣。更重要的是通過實(shí)驗(yàn)提高實(shí)踐能力，而且也是學(xué)生創(chuàng)設(shè)創(chuàng)新氛圍，培養(yǎng)創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力，提高科學(xué)素養(yǎng)的有效途徑。

如何使實(shí)驗(yàn)教學(xué)充滿生機(jī)和活力，使之成為學(xué)生學(xué)習(xí)的推進(jìn)器？筆者通過《大氣壓強(qiáng)》這節(jié)課的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，收到了良好效果。

一、精心設(shè)計(jì)，大膽改進(jìn)演示實(shí)驗(yàn)

由于氣體是看不見的，大氣壓強(qiáng)的知識相對于前面所學(xué)過的固體壓強(qiáng)、液體壓強(qiáng)來說更加抽象。所以，本節(jié)課我把重點(diǎn)放在了“大氣壓強(qiáng)的存在”及“大氣壓強(qiáng)的大小”這兩個(gè)內(nèi)容上。這兩個(gè)問題我通過設(shè)計(jì)新奇的演示實(shí)驗(yàn)給學(xué)生直觀的感受，使學(xué)生學(xué)習(xí)富有新鮮和實(shí)在的氣息。

在證明“大氣壓強(qiáng)的存在”這一教學(xué)環(huán)節(jié)時(shí)，我精心選擇了2個(gè)演示實(shí)驗(yàn)：“巧斷筷子”和“瓶吞雞蛋”。課前在辦公室做“巧斷筷子”這一實(shí)驗(yàn)時(shí)，旁邊同事們認(rèn)為筷子能斷是理所當(dāng)然的，如果學(xué)生也有同樣的感覺，那我的實(shí)驗(yàn)就沒有了讓學(xué)生新奇的效果。于是為提高實(shí)驗(yàn)的難度，我將一根筷子換成了一雙筷子，為了提高實(shí)驗(yàn)成功率，我將報(bào)紙的面積增大，砸筷子的速度加快。果然這個(gè)“不可能”的實(shí)驗(yàn)極大地吸引了學(xué)生的注意，學(xué)生們都對成功產(chǎn)生質(zhì)疑，但實(shí)驗(yàn)成功了，給學(xué)生很大的震撼，對大氣壓強(qiáng)的存在有了深刻的認(rèn)識。

適合“瓶吞雞蛋”實(shí)驗(yàn)的雞蛋很難找，而且一個(gè)雞蛋只能做一次實(shí)驗(yàn)，每個(gè)班都做此實(shí)驗(yàn)的話，需要4個(gè)雞蛋，成功率也不高。實(shí)驗(yàn)成功后如何把雞蛋取出也是比較麻煩的問題。我將雞蛋換成水氣球，水氣球的尺寸可以根據(jù)瓶口的大小隨意調(diào)節(jié)，而且可以重復(fù)使用，克服了雞蛋難以選擇和不易取出的難題，實(shí)驗(yàn)成功率達(dá)到了100%。

大氣壓強(qiáng)是很大的，但我們平時(shí)生活在大氣的環(huán)境中，感受不到大氣的壓力，如何能讓學(xué)生意識到大氣壓的力量呢？在準(zhǔn)備“覆杯實(shí)驗(yàn)”時(shí)我突然想到：既然大氣壓能托住水，那么究竟能托住多少水呢？我在辦公室找來個(gè)大杯子裝滿水做“覆杯實(shí)驗(yàn)”，并給同事演示，但同事的反應(yīng)比較平淡。我突然間想到托住水的紙片下端如果能負(fù)重，那么效果會不會更好？根據(jù)F=PS杯口面積越大，能承受的拉力也越大。于是我將本實(shí)驗(yàn)的紙片改裝成能掛鉤碼的塑料板。并選擇了口徑較大的玻璃杯，通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)塑料板能掛5kg的重物，也就是說能掛100個(gè)50g的鉤碼！我反復(fù)試驗(yàn)并改進(jìn)實(shí)驗(yàn)器材和細(xì)節(jié)，增加試驗(yàn)的成功率，課堂上做此實(shí)驗(yàn)時(shí)覆杯下掛了26個(gè)500g的鉤碼，鉤碼一直從杯口垂到地面，驚險(xiǎn)的場面給學(xué)生很大的視覺沖擊力。接下來的“大氣壓的大小”進(jìn)行得極為順利，這個(gè)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生對大氣壓的大小有了非常直觀的感受。在整個(gè)初中階段，學(xué)生對這個(gè)實(shí)驗(yàn)印象最深刻。

二、創(chuàng)設(shè)環(huán)境，啟發(fā)思維

本節(jié)課剩下的時(shí)間，我利用生活中常見的器材合理設(shè)計(jì)了探究實(shí)驗(yàn)，增加了教材中沒有的“合作探究”環(huán)節(jié)。將學(xué)生分成實(shí)驗(yàn)小組利用準(zhǔn)備好的吸盤、針筒、氣球、熱水、光碟、試管等器材，讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，證明大氣壓強(qiáng)的存在，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個(gè)相對開放的環(huán)境，對其探究形式不要求得過死，開放實(shí)驗(yàn)的必然結(jié)果會帶來百花齊放的局面。學(xué)生合作設(shè)計(jì)出了“氣球提試管”、“自動喝水的杯”、“吸不起來的光碟”、“針筒掛重物”等。還有一組同學(xué)，通過對本組失敗的“覆杯實(shí)驗(yàn)”分析，總結(jié)出了失敗的原因，與其他小組交流使實(shí)驗(yàn)成功的細(xì)節(jié)，學(xué)生通過自主探究，對大氣壓強(qiáng)的認(rèn)識有了升華。

總之，初中生正處于從經(jīng)驗(yàn)型抽象邏輯思維向理論型抽象邏輯思維的轉(zhuǎn)變過程中，經(jīng)驗(yàn)型抽象邏輯思維在很大程度上仍然是直接與感性經(jīng)驗(yàn)相聯(lián)系的，仍然需要由直觀的形象來支持，因此需要眼觀、手動獲得他們所需要的經(jīng)驗(yàn)。