利用身邊物品自制教具，提升物理教學(xué)效果

陳瑜

摘 要：在物理教學(xué)中利用學(xué)生身邊的一些物體開(kāi)發(fā)物理實(shí)驗(yàn)，可以讓學(xué)生很好地親近物理，拉近物理與生活的距離，也可以彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)儀器的不足，從而提升物理教學(xué)的效果，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：身邊物品；演示實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)資源；教學(xué)效果

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2015）2-0051-3

實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的基石，搞好物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以很好地提高課堂教學(xué)的效率，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)除了要重視學(xué)生的分組實(shí)驗(yàn)，還要重視演示實(shí)驗(yàn)。演示實(shí)驗(yàn)除了可以運(yùn)用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)器材，還可以根據(jù)實(shí)際情況和要求，利用生活中的存在物開(kāi)發(fā)。在物理教學(xué)中，教師要是能因地制宜地開(kāi)發(fā)出符合教學(xué)和學(xué)生實(shí)際的物理實(shí)驗(yàn)，可以使自己的教學(xué)更富有個(gè)性，充滿(mǎn)智慧。更重要的是讓學(xué)生親近生活，增強(qiáng)了感知和體驗(yàn)，可以起到激發(fā)學(xué)生興趣，提高教學(xué)效果，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)的目的，使物理課堂對(duì)學(xué)生更有吸引力和親和力。本文以牛頓第一定律教學(xué)為例，介紹筆者在教學(xué)各個(gè)環(huán)節(jié)中利用生活物品所開(kāi)發(fā)的演示實(shí)驗(yàn)，以期拋磚引玉。

1 利用身邊物品開(kāi)發(fā)演示實(shí)驗(yàn)，激發(fā)興趣導(dǎo)入新課

利用實(shí)驗(yàn)引入新課，可以起到激發(fā)學(xué)生興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的重要作用，從而為本節(jié)課奠定一個(gè)好的學(xué)習(xí)氛圍。而利用學(xué)生身邊的一些物品來(lái)做實(shí)驗(yàn)，會(huì)讓學(xué)生感覺(jué)到更親切，讓學(xué)生正真體驗(yàn)到物理與生活的緊密聯(lián)系，拉近生活與物理、學(xué)生與物理的距離，激起學(xué)生學(xué)習(xí)物理的熱情。

案例1 隔空滅火

在牛頓第一定律的教學(xué)中，我們可以利用學(xué)生比較常見(jiàn)的生活物品（茶葉罐、氣球、蠟燭等）做一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)來(lái)引入新課，可以起到出其不意的效果。

材料：茶葉罐、氣球、蠟燭、細(xì)鐵釘。

制作：用細(xì)鐵釘將茶葉罐底部打一個(gè)小孔，把氣球開(kāi)口部分減掉一截，將剩余部分套在茶葉罐灌口。（如圖1所示）

操作：將蠟燭點(diǎn)燃置于水平桌面，將茶葉罐罐底的小口對(duì)準(zhǔn)蠟焰，用手指彈或按橡皮膜。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：手指隔空可以將蠟燭彈滅。

教學(xué)效果：這是現(xiàn)實(shí)版的“炮打隔山”。在實(shí)驗(yàn)之前讓學(xué)生猜測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，埋下伏筆，營(yíng)造課堂氣氛。實(shí)驗(yàn)結(jié)果出乎學(xué)生的意料，起到出其不意的效果。在這里通過(guò)設(shè)問(wèn)，引導(dǎo)學(xué)生思考“為什么隔空可以彈滅蠟燭？”，“要科學(xué)合理地解釋這一現(xiàn)象就要學(xué)習(xí)牛頓第一定律”。這樣，可以最大限度地引起學(xué)生的探究興趣和學(xué)習(xí)激情。

2 利用身邊的物品開(kāi)發(fā)演示實(shí)驗(yàn)，過(guò)程凸顯物理思維

物理是一門(mén)十分注重思維含量的學(xué)科，肩負(fù)著培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，提升學(xué)生的思維能力的重要使命。所以，物理課堂的效果關(guān)鍵在于課堂是否讓學(xué)生的思維得到訓(xùn)練，思維品質(zhì)得到提升。在牛頓第一定律的教學(xué)中，牛頓第一定律的發(fā)現(xiàn)過(guò)程是教學(xué)的重點(diǎn)。牛頓第一定律的發(fā)現(xiàn)過(guò)程的教學(xué)，可以展示很多物理上的思想方法和物理學(xué)家的思維過(guò)程，尤其是伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)。在還原理想斜面實(shí)驗(yàn)時(shí)，也可以用身邊的一些器材開(kāi)發(fā)演示實(shí)驗(yàn)，把思維過(guò)程凸顯出來(lái)，使看不見(jiàn)的思維有了具體的載體，而不再抽象和難懂。

案例2 巧用木板探尋理想實(shí)驗(yàn)

牛頓第一定律的教學(xué)，難點(diǎn)之一在于讓學(xué)生理解伽利略理想實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)的重要意義、實(shí)驗(yàn)的思維過(guò)程，尤其是理想實(shí)驗(yàn)的合理外推的思維。

通過(guò)T型木板，利用生活中的常見(jiàn)物品可以巧妙地制作一個(gè)實(shí)驗(yàn)教具，把斜面實(shí)驗(yàn)和伽利略擺合二為一，在教學(xué)中可以很好地凸顯伽利略理想實(shí)驗(yàn)的思維過(guò)程。

材料：方木板、木條、小球（一大一小各一個(gè)，小的有孔）、細(xì)線(xiàn)、不同型號(hào)的鐵釘若干、線(xiàn)槽。

制作：將木板鋸成“T”型；在木板的“把手”從上端開(kāi)始依次選取5個(gè)等間距的點(diǎn)，用稍粗的鐵釘打5個(gè)小孔，小孔恰好可以用手把鐵釘插入。插入細(xì)鐵釘，如圖2所示。鋸一段木條，打磨光滑。用細(xì)鐵釘從線(xiàn)槽側(cè)邊的細(xì)縫將線(xiàn)槽釘在木條下方，再將線(xiàn)槽釘在木板背面以固定木條。實(shí)驗(yàn)時(shí)將細(xì)線(xiàn)穿過(guò)小孔，并懸掛在“把手”最上面小孔所插入的鐵釘上，如圖2所示。給木板制作兩個(gè)“腳”。

操作與現(xiàn)象 步驟1：按照?qǐng)D3所示單擺，小球從E點(diǎn)釋放后幾乎能到達(dá)與E等高的位置（1至4號(hào)孔中無(wú)鐵釘插入）。

推理1：如果沒(méi)有空氣阻力小球可以到達(dá)與A等高的點(diǎn)。

步驟2：將剩余小孔插入鐵釘，如圖3中小球從M點(diǎn)釋放，到了O點(diǎn)的右側(cè)半徑依次變大，小球幾乎到達(dá)與M點(diǎn)等高的A、B、C、D、E。

推理2：如果沒(méi)有空氣阻力的話(huà)小球能到達(dá)與M點(diǎn)等高的A、B、C、D、E。如果將軌跡換成光滑的圓弧軌道，如圖4所示，小球從M點(diǎn)釋放則能依次到達(dá)與M等高的A、B、C、D、E。隨著運(yùn)動(dòng)軌跡半徑的增大，小球由于要回到與釋放位置等高的地方，所要經(jīng)過(guò)更長(zhǎng)的路程，花費(fèi)更多的時(shí)間，而速度的減小也越來(lái)越慢。如果把圓弧軌道換成斜面，由圖4過(guò)渡到圖5。將小球從圖5的M點(diǎn)釋放，可推理出，如果斜面光滑小球?qū)?huì)滾到與M等高的位置。第二個(gè)斜面的傾角變小后小球?yàn)榱嘶氐降雀叩腂、C、D、E點(diǎn)而經(jīng)過(guò)更長(zhǎng)的路程花費(fèi)更長(zhǎng)的時(shí)間。如果第二個(gè)斜面水平，小球?yàn)榱嘶氐降雀叩奈恢茫?jīng)過(guò)無(wú)限長(zhǎng)的路程與時(shí)間，而一直運(yùn)動(dòng)下去[1][2]。這時(shí)把圖1所示的儀器反轉(zhuǎn)，換成圖6所示的儀器，并演示斜面傾角逐漸減小時(shí)，要經(jīng)過(guò)更長(zhǎng)路程的過(guò)程。

教學(xué)效果：凸顯了牛頓第一定律的發(fā)現(xiàn)過(guò)程的思維推進(jìn)，化解了學(xué)生思考的難度，而且與原來(lái)的純理論的講授相比，實(shí)驗(yàn)較好地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3 利用身邊物品開(kāi)發(fā)演示實(shí)驗(yàn)突破教學(xué)難點(diǎn)

教學(xué)難點(diǎn)的突破關(guān)系到一節(jié)物理課能否使學(xué)生的認(rèn)識(shí)上一個(gè)臺(tái)階，只有突破了教學(xué)難點(diǎn)，才能解決學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中“卡殼”的節(jié)點(diǎn)。如，在牛頓第一定律的學(xué)習(xí)中，雖然學(xué)生初中就知道質(zhì)量越大慣性越大，但很多學(xué)生還不能很好地理解，也仍然經(jīng)常犯錯(cuò)。利用演示實(shí)驗(yàn)，可以加深學(xué)生對(duì)“質(zhì)量越大慣性越大”的理解，從而突破慣性這一難點(diǎn)。

案例3 小小活動(dòng)突破大難題

質(zhì)量越大慣性越大，學(xué)生都記住了，而且在初中就記住了，但是卻不理解，也很難用理論去解釋。通過(guò)一個(gè)小小的探究活動(dòng)，可以很好地突破這一難點(diǎn)。

材料：廢紙若干。

操作：將兩張廢紙疊在一起撕一個(gè)小口，小口兩側(cè)一側(cè)較寬，一側(cè)較窄。叫班上力氣較大的男生用手抓住其中一張廢紙較寬的一側(cè)，老師抓住另一張紙較小的一側(cè)。兩人同時(shí)用力甩，比比看誰(shuí)先甩掉另一側(cè)的紙。

結(jié)果：教師抓住較小的一側(cè)，甩較大一側(cè)，先甩掉。

教學(xué)效果：師生同臺(tái)比賽能很好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，而這樣的情景學(xué)生會(huì)有更多的體驗(yàn)，得到的結(jié)論能夠保持更長(zhǎng)時(shí)間的記憶。

4 利用身邊物品演示物理知識(shí)在生活中的運(yùn)用

物理新課標(biāo)提出“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”的理念，這要求加強(qiáng)物理和生活的緊密聯(lián)系。運(yùn)用物理知識(shí)分析解決生活中的問(wèn)題，是物理與生活緊密聯(lián)系的重要部分。還是以牛頓第一定律教學(xué)為例，學(xué)習(xí)了牛頓第一定律和慣性后，可以讓學(xué)生列舉慣性在生活中的運(yùn)用。但是，如果教師能準(zhǔn)備幾件物品，演示慣性在生活中的運(yùn)用，將會(huì)獲得更好的教學(xué)效果。

案例4 小小錘子蘊(yùn)含大道理

為了加深學(xué)生對(duì)牛頓第一定律的理解，教師可以準(zhǔn)備一個(gè)手柄松動(dòng)的小錘，讓學(xué)生想辦法弄牢固，并解釋為什么。但是，解釋不能像初中時(shí)期那樣僅僅停留在“因?yàn)閼T性的緣故”這樣淺層的解釋上，而是要理性化、有序化地思考和表達(dá)，并能根據(jù)所學(xué)知識(shí)解決生活中的實(shí)際問(wèn)題，或預(yù)防生產(chǎn)生活中事故的發(fā)生。

材料：小錘。

操作與結(jié)果：

①將小錘的把手弄松。

②教師設(shè)問(wèn)：現(xiàn)在錘柄松了，請(qǐng)同學(xué)們幫忙解決這一問(wèn)題。

③學(xué)生給出方案：把錘柄豎直向下撞擊地面，并示范。

④教師設(shè)問(wèn)：請(qǐng)用所學(xué)知識(shí)解釋為什么錘柄豎直向下撞擊地面，原來(lái)松動(dòng)的小錘就套緊了？

⑤此時(shí)學(xué)生的答案，往往是“因?yàn)閼T性”，而沒(méi)有更進(jìn)一步地詳細(xì)解釋。

⑥學(xué)生在教師的引導(dǎo)下解釋?zhuān)哄N頭和柄原來(lái)靜止，在人施加的力的作用下，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變，一起向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)柄碰到地面時(shí)，受到很大的撞擊力，柄的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變?yōu)殪o止。而錘頭由于慣性要繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，但是會(huì)受到柄施加的力的作用（彈力、摩擦力）改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而最終停下。因?yàn)殄N頭沿錘柄向下運(yùn)動(dòng)一小段距離滑到錘柄上更粗的地方套緊，增大了錘頭和柄之間的彈力，從而增大了二者之間的最大靜摩擦力，而讓錘頭不易松動(dòng)。

⑦根據(jù)日常生活經(jīng)驗(yàn)，我們知道，剛才套緊的小錘在使用過(guò)程中很快就松動(dòng)了，松動(dòng)的小錘在使用過(guò)程中會(huì)有怎樣的危險(xiǎn)？如何做才能使松動(dòng)的小錘套緊后不易再次松動(dòng)？

⑧引導(dǎo)學(xué)生分析：松動(dòng)的小錘，使用過(guò)程中會(huì)因?yàn)閼T性導(dǎo)致錘頭飛出去，造成人或財(cái)物的傷害。要使錘頭不易松動(dòng)，就應(yīng)該在錘柄和錘頭接觸的地方墊一層牛皮或橡膠，或者在錘柄與錘頭之間加楔子，以增大二者之間的最大靜摩擦力。

教學(xué)效果：在這樣的情景中，得到的結(jié)論能夠保持更長(zhǎng)時(shí)間的記憶。同時(shí)，讓學(xué)生學(xué)習(xí)把簡(jiǎn)單的物理問(wèn)題理性化、有序化思考和表達(dá)，而不只是停留在回答“由于慣性”。

5 結(jié)束語(yǔ)

物理教學(xué)應(yīng)重視實(shí)驗(yàn)，以實(shí)驗(yàn)為物理教學(xué)的根基。但是，往往實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備不能完全滿(mǎn)足教學(xué)的要求。我們欣喜地看到現(xiàn)在政府和學(xué)校越來(lái)越重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，越來(lái)越多的現(xiàn)代化的數(shù)字實(shí)驗(yàn)進(jìn)入到越來(lái)越多的學(xué)校，給物理教學(xué)增添了活力。用身邊物體做演示實(shí)驗(yàn)，除了可以對(duì)學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的器材有一個(gè)較好的補(bǔ)充以外，還能起到很好的教學(xué)效果。與用電腦、各類(lèi)傳感器、軟件為主要組成部分的新實(shí)驗(yàn)相比，學(xué)生更能從身邊取材的物品所做的實(shí)驗(yàn)中看清楚實(shí)驗(yàn)過(guò)程，會(huì)有更多的情感體驗(yàn)，會(huì)對(duì)物理產(chǎn)生更多的親近感覺(jué)。

參考文獻(xiàn)：

[1]何賽君.牛頓第一定律教學(xué)的四點(diǎn)突破[J].物理通報(bào)，2011，（6）：28.

[2]鄭青岳.牛頓第一定律教學(xué)中的思維因素分析[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2011，（12）：13.

（欄目編輯 陳 潔）