例析創(chuàng)新演示實(shí)驗(yàn)在物理課堂教學(xué)中的應(yīng)用

摘 要：物理演示實(shí)驗(yàn)的引入有助于提高物理課堂學(xué)習(xí)效率，對物理課堂教學(xué)起到“生疑、引趣、解惑”等積極作用。結(jié)合物理教學(xué)工作實(shí)際探討創(chuàng)新演示實(shí)驗(yàn)在高中物理教學(xué)中的積極作用。

關(guān)鍵詞：演示實(shí)驗(yàn)；信息技術(shù)；創(chuàng)新作用

高中物理實(shí)驗(yàn)通常可以分為三種：觀察型實(shí)驗(yàn)、測量型實(shí)驗(yàn)及驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)。物理演示實(shí)驗(yàn)主要針對觀察型實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計，在物理教學(xué)中起著訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)思維，培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、分析能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛣?chuàng)造能力的重要作用，在實(shí)際的物理教學(xué)中將信息技術(shù)手段與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)演示結(jié)合創(chuàng)新，將它們有機(jī)融入高中物理課堂，倡導(dǎo)學(xué)生通過體驗(yàn)學(xué)習(xí)過程掌握學(xué)習(xí)方法，學(xué)會觀察現(xiàn)象、收集信息、提出問題，提高分析處理、概括創(chuàng)新等綜合能力。

一、利用演示實(shí)驗(yàn)創(chuàng)造有利于學(xué)生學(xué)習(xí)物理的環(huán)境

合理創(chuàng)設(shè)情境，讓演示實(shí)驗(yàn)可以有更多的學(xué)生參與其中，調(diào)動大部分學(xué)生的注意力，觀察演示實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，逐步思考現(xiàn)象背后的本質(zhì)。

案例一：在“波的形成和描述”的課堂教學(xué)中采用3個連續(xù)的課堂演示實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生觀察波形成的過程。首先讓一個同學(xué)上臺做10組起立蹲下，并用相機(jī)錄像（如圖1）；然后請10個同學(xué)分開站立，模擬人浪（如圖2）；最后讓剛才的10個同學(xué)緊密的搭肩，再次演示人浪（如圖3），將這些過程分別用相機(jī)拍攝下來。用多媒體設(shè)備將攝錄下來的影片播放出來，讓學(xué)生細(xì)致地觀察，討論這三個實(shí)驗(yàn)與波形成的關(guān)系。這樣的演示實(shí)驗(yàn)易于觀察，課堂氣氛好，并且很容易切入課堂重點(diǎn)——波的形成。圖1演示表示波源：同學(xué)模擬一個質(zhì)點(diǎn)做豎直方向的簡諧運(yùn)動。其他同學(xué)很容易觀察到?jīng)]有波產(chǎn)生。實(shí)驗(yàn)2讓一組同學(xué)模擬人浪，波源仍然是同一個同學(xué)，其他的同學(xué)作為介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)。實(shí)際操作中并不容易形成較成形的人浪。穿插提問學(xué)生為什么不易形成如課本后的插圖顯示的波形？不急于回答這個問題，組織學(xué)生完成第三個演示實(shí)驗(yàn)，搭肩后人浪的波形非常明顯。討論后總結(jié)并得出形成機(jī)械波的條件：一是產(chǎn)生振動的波源；二是能夠使機(jī)械波傳播的物質(zhì)——介質(zhì)。通過三個連續(xù)的實(shí)驗(yàn)，同學(xué)們自然而然地能夠描述出機(jī)械波的形成過程：由于相鄰質(zhì)點(diǎn)的彈力的作用，當(dāng)介質(zhì)中某一質(zhì)點(diǎn)發(fā)生振動時，就會帶動周圍的質(zhì)點(diǎn)振動起來，從而使振動向遠(yuǎn)處傳播。順利達(dá)成教學(xué)目的。

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二、演示實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生觀察分析及實(shí)踐能力

實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的重要途徑。教師準(zhǔn)備演示實(shí)驗(yàn)總是有目的的，這些教學(xué)目的需要學(xué)生通過觀察和分析來認(rèn)知。演示實(shí)驗(yàn)的一個重要特點(diǎn)是要求準(zhǔn)確，教師在精心準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)的同時在課堂教學(xué)上也需要把實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備中的種種需要考慮到的問題通過不同的方式呈現(xiàn)到學(xué)生面前。通過提問讓學(xué)生分析得出這些實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備中的一些細(xì)節(jié)。演示實(shí)驗(yàn)有示范作用，在教師做演示實(shí)驗(yàn)的時候自身要重視，操作需規(guī)范。這些是對教師的要求同時也應(yīng)讓學(xué)生通過觀察知道教師操作的每個步驟是否規(guī)范以及教師操作的目的。演示實(shí)驗(yàn)中教師應(yīng)該善于利用實(shí)驗(yàn)中獲得的感性材料，啟發(fā)學(xué)生的積極思維：“去粗取精，去偽存真，由表及里”。教師盡量做好演示實(shí)驗(yàn)，也可根據(jù)教學(xué)需要，將一些演示實(shí)驗(yàn)改為學(xué)生實(shí)驗(yàn)或?qū)W生課外實(shí)驗(yàn)。

案例二：如，在“斜拋運(yùn)動”的課堂教學(xué)中，教師先用玩具手槍和空Excel表格演示射高射程和拋射角關(guān)系。將玩具手槍射出的紅筆芯當(dāng)成初速度一定的斜拋物體，改變拋射角，觀察在投影屏幕中筆芯擊中表格的高度，可以讓學(xué)生觀察分析出筆芯的射程與射高。進(jìn)而將演示實(shí)驗(yàn)儀器改進(jìn)為彈出的皮筋，這樣可以達(dá)到讓學(xué)生自己動手詳細(xì)分析的良好的教學(xué)效果。（如圖4）

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圖4

又如在，“向心力的實(shí)例分析”中，分發(fā)氣球與小鐵珠，在吹氣的氣球中裝上鐵珠，輕輕搖動氣球，讓鐵珠在球內(nèi)壁做圓周運(yùn)動。通過學(xué)生觀察演示斜面上支持力和重力合理提供向心力的圓周運(yùn)動，由學(xué)生共同

探討并分析得到這種類型水平圓周運(yùn)動的受力特點(diǎn)。（如圖5）

三、演示實(shí)驗(yàn)提高學(xué)生興趣學(xué)習(xí)，循序漸進(jìn)地突破難點(diǎn)

因材施教，善于引導(dǎo)，激疑設(shè)問，啟發(fā)求知。在一節(jié)課的開始，如果能夠針對本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計一系列相關(guān)的實(shí)驗(yàn)來引發(fā)學(xué)生對內(nèi)在規(guī)律的思考，不僅可以兼顧各個層次的學(xué)生因?qū)嶒?yàn)產(chǎn)生共同的懸念和猜想，而且可以誘發(fā)他們在不同層次的思考，在這樣課堂授課過程中往往能收到奇效。

案例三：在“光的全反射”的課堂教學(xué)中筆者采用兩個連續(xù)的小魔術(shù)實(shí)驗(yàn)來激起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，并引發(fā)問題。實(shí)驗(yàn)一：出現(xiàn)的硬幣；紙質(zhì)水杯中放入一枚硬幣，由于杯壁較高阻擋硬幣發(fā)出進(jìn)入眼睛的光線。所以，通常無法直接看到硬幣。往杯中灌水當(dāng)光線折射后可以進(jìn)入眼睛。讓學(xué)生觀察，板演展示入射角和折射角關(guān)系，進(jìn)一步講解光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)，達(dá)到實(shí)驗(yàn)為教學(xué)服務(wù)，通過實(shí)驗(yàn)突破教學(xué)重難點(diǎn)。接著演示消失的硬幣——全反射實(shí)驗(yàn)，在燒瓶中放入一枚硬幣，同學(xué)們可以直接觀察到，對燒瓶注水，一會兒以后硬幣消失不見。這兩個實(shí)驗(yàn)學(xué)生們直觀地看到都是通過注水完成的，但是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象截然不同。兩個實(shí)驗(yàn)效果都極其明顯，課堂氣氛大為活躍。適時引導(dǎo)學(xué)生通過入射角和折射角的大小關(guān)系發(fā)現(xiàn)當(dāng)光從光密介質(zhì)到光疏介質(zhì)時如果折射角大于90°，發(fā)生光的全反射現(xiàn)象。整個課堂教學(xué)水到渠成。教師教得輕松，學(xué)生學(xué)得愉快。（如圖6）

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圖6

四、演示實(shí)驗(yàn)促進(jìn)物理學(xué)與生活和新科技的緊密聯(lián)系

大部分演示實(shí)驗(yàn)成本低、效果好，是精華、是傳統(tǒng)。但是，這并不是演示實(shí)驗(yàn)的全部，物理學(xué)科發(fā)展迅速、日新月異，許多以前難以實(shí)現(xiàn)的手段在今天可以通過高科技來協(xié)助實(shí)現(xiàn)。比如，現(xiàn)在很多學(xué)校實(shí)驗(yàn)室里配備光電門和氣墊導(dǎo)軌來演示光滑水平面，來測量和驗(yàn)證牛頓運(yùn)動定律，這些在以前的課堂上是很難實(shí)現(xiàn)的。合理運(yùn)用先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)器材來進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，可以促進(jìn)物理與生活和新科技的緊密聯(lián)系，讓學(xué)生更好地認(rèn)識發(fā)展的物理學(xué)科。

案例四：如，在“平拋運(yùn)動”這節(jié)課中通過視頻手段定性地判斷出平拋小球水平方向可能做勻速直線運(yùn)動。那么，這個小球水平方向是不是真的做勻速直線運(yùn)動呢？我們借助于dis實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行驗(yàn)證。請同學(xué)們注意看實(shí)驗(yàn)裝置的投影。

投影介紹dis儀器，點(diǎn)開dis專用表格，轉(zhuǎn)播到學(xué)生機(jī)（如圖7）

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圖7

目的：對比實(shí)驗(yàn)之后用dis儀器突破平拋物體初速度難求的難點(diǎn)，把初速度，運(yùn)動時間記錄下來，提示學(xué)生模仿以前做過的實(shí)驗(yàn)類比驗(yàn)證平拋物體水平方向的運(yùn)動是勻速直線運(yùn)動。讓學(xué)生從理論上更進(jìn)一步認(rèn)識平拋運(yùn)動水平方向的規(guī)律，自然而然地把規(guī)律教學(xué)融入其中。

另外，在通常課堂實(shí)驗(yàn)中無法把平拋軌跡留下來，通過先進(jìn)儀器，平拋小球發(fā)射紅外線，dis儀器可以在電腦上記錄平拋軌跡，泰戈?duì)栒f：天空沒有留下飛鳥的痕跡，但我們已經(jīng)飛過。我們能通過講臺上的這個dis二維平拋演示儀把平拋軌跡留下來?。ㄈ鐖D8）

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圖8

投影介紹dis儀器，點(diǎn)開dis專用表格，轉(zhuǎn)播到學(xué)生機(jī)：

通過擬合曲線（如圖9），讓學(xué)生進(jìn)一步更明確地認(rèn)識平拋物體水平和豎直方向的運(yùn)動規(guī)律。

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圖9

總之，作為直觀教學(xué)手段——演示實(shí)驗(yàn)，是幫助學(xué)生理解教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)質(zhì)量的必不可少的途徑之一。在物理教學(xué)過程中，教師應(yīng)創(chuàng)造和利用每個演示實(shí)驗(yàn)，讓演示實(shí)驗(yàn)在整個課堂教學(xué)中起到畫龍點(diǎn)睛的作用，使每位學(xué)生在輕松、愉悅的氛圍中掌握物理學(xué)知識和物理實(shí)驗(yàn)技能。通過演示實(shí)驗(yàn)更好地培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、思維能力、分析問題和解決問題的能力。

（作者單位 福州三中金山校區(qū)）

編輯 王亞青