高中物理演示實驗探究

文 劉明勝 趙亞均

高中物理演示實驗探究

文 劉明勝 趙亞均

物理學是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學，在物理教學中，演示實驗是學生認識物理規(guī)律的感性基礎(chǔ)，是學生加深對物理概念理解的重要環(huán)節(jié)。在教學中做好演示實驗，既可以使抽象的物理知識變得形象直觀，又可以培養(yǎng)學生的思維能力。

一、增加課堂教學新穎性、趣味性、刺激性

一堂別開生面的物理課會讓學生終生難忘，驚、險、奇、怪的趣味實驗可點燃學生智慧的火花，產(chǎn)生對自然科學規(guī)律探究的強烈愿望。作為物理教師，要有意識地創(chuàng)設(shè)、改進實驗，有目的、有意識地做好演示實驗。

演示一：在講授“電容器、電容”一課時，選擇一只耐壓450 V的洗衣機啟動電容，然后將220 V交流變成直流對其充電（如圖1所示），最后斷開電源，用螺絲刀對其放電，讓學生看到強烈的火花放電現(xiàn)象，驚喜之余的學生一看就知道電容器在充電時兩極板分別聚集了大量的正電荷和負電荷，也容易理解電容器具有儲存電荷的本領(lǐng)，其本領(lǐng)大小用什么表示呢？這時可順利地引入“電容”的概念以及比值法對電容下的定義。

圖1

演示二：在講授“自感”一課時，筆者先做了圖2所示的通電自感和斷電自感演示實驗，學生觀察到了明顯的通電自感和斷電自感現(xiàn)象。隨后，取下燈D2，從燈座處引出兩根導線，讓學生猜想：此刻若將教師的兩只手分別接入電路代替小燈泡，通電和斷電時有什么感覺？多數(shù)學生根據(jù)電源電壓和以前小燈泡的亮暗而認為應(yīng)該沒有什么感覺。

圖2

這時筆者讓3名學生手拉手串聯(lián)起來代替代小燈泡D2，讓學生感受通電和斷電時，3名學生會感受到在斷電的一瞬間被強烈地刺激了一下。

這時提出問題：“高壓”肯定產(chǎn)生了，那么高壓從何而來？學生有了被高壓電觸的深度體驗，非常想知道高壓的產(chǎn)生原理，學生的求知欲望就表現(xiàn)得非常的強烈。

二、幫助學生建立物理模型 提高學生分析物理問題的創(chuàng)新能力

著名物理教育家朱正元教授說過：“對于物理概念、物理規(guī)律等一些理論性的東西，往往是千言萬語說不清，一看實驗就分明”。在一些問題中所描述的物理過程往往比較抽象，學生不易清楚。若設(shè)計相應(yīng)的演示實驗，使物理過程展現(xiàn)在學生面前，學生一看就明白。

在等量同種電荷的電場中，帶電粒子有可能做勻速圓周運動，學生很不容易建立起這一物理模型，為此可設(shè)計演示模型如圖3所示。在等量同種電荷中垂線中點處放一圓盤，讓學生對帶電粒子位于圓盤邊緣各處時進行受力分析，學生很容易得出帶電粒子有可能滿足做勻速圓周運動的條件。

圖3

又如在進行力的分解時，學生對于兩個分力的大小隨它們夾角的變化而變化，并且可能還比合力大不能理解。為此設(shè)計演示實驗，先直接用一橡皮筋將重物懸吊，將橡皮筋的伸長量記下。隨后用兩根相同的橡皮筋將重物提起，讓兩根橡皮筋的夾角由0°逐漸增加（如圖4所示），學生就會觀察到兩根橡皮筋的長度變長，分力還可能比合力大，通過演示實驗加深了學生對這一物理規(guī)律的理解，有助于學生對物理過程的分析。

圖4

三、利用生活中的器材設(shè)計演示實驗 提高學生學習興趣

1.利用激光筆設(shè)計物理演示實驗

演示一：用激光筆照射一燒杯中盛有的懸濁液體，讓學生觀察光的直線傳播和光的折射現(xiàn)象，實驗現(xiàn)象明顯。

演示二：研究光的反射規(guī)律時，用它作入射光，效果明顯。

演示三：研究光的衍射和光的干涉時，用它作光源，可在屏幕上清晰看見單色光的衍射和干涉圖樣，實驗可見度高。

2.利用生日賀卡設(shè)計傳感器演示實驗

打開生日賀卡，發(fā)出美妙的生日祝福歌，借此向?qū)W生介紹光敏元件的特性以及它在生活、現(xiàn)代生產(chǎn)中的應(yīng)用，引導學生思考，用過的哪些東西可用來探索自然規(guī)律。

四、突破教材的重難點 增強學生感性認識

教育性、科學性、趣味性、創(chuàng)新性、簡易性、安全性是自制優(yōu)秀教具的標準。當我們要去設(shè)計構(gòu)思一個教具時，均要考慮這六大原則，但更重要的是我們花大力氣制作出的教具是為解決什么問題，是否有必要去研究制作。在設(shè)計時，我們也應(yīng)當以突破教材的重難點為目標，這樣設(shè)計才更有價值和意義。如在探究安培力大小的影響因素時，不少學校和教師感到無從下手，如果我們在這一難點地方找到突破口，我們的研究便很有價值。圖5是探究安培力大小的演示實驗原理圖。圖6是實驗裝置圖。

圖5

圖6

特點與功能：

（1）緊扣教材，突出突破教材重難點。

（2）該教具可定量研究安培力大小與電流的關(guān)系，定性研究安培力大小與磁場強弱、有效長度的關(guān)系。

具體演示方法：

（1）開啟數(shù)字電表開關(guān)和電子秤電源開關(guān)，將滑動變阻器調(diào)到最大阻值處。閉合電鍵，調(diào)節(jié)滑動變阻器阻值，觀察電流表及電子秤的示數(shù)，數(shù)據(jù)記錄表如表1所示。

表1 數(shù)據(jù)記錄表

讓學生在圖7中做出F—l圖像，從而得出在B，L一定時，安培力與通電導線線中的電流成正比。

圖7

（2）保持l，L一定，改變磁感應(yīng)強度，發(fā)現(xiàn)磁場越強，通電導體所受的安培力越大。

（3）保持B，l一定，改變通電導體位于磁場中的有效長度，發(fā)現(xiàn)通電導體位于磁場中的有效長度越長，其所受安培力越大。

五、結(jié)束語

演示實驗教學在物理教學中起著非常重要的作用，應(yīng)盡可能讓演示實驗發(fā)揮應(yīng)有的效果，盡可能在演示實驗中體現(xiàn)物理學科的特點、操作的規(guī)范性，實驗的創(chuàng)造性、趣味性和科學性，在演示實驗中突出、突破教學的重難點，培養(yǎng)學生的觀察能力、邏輯思維能力和創(chuàng)新能力，激發(fā)學生探求科學規(guī)律的欲望，激發(fā)學生學習高中物理的興趣。

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作者信息

劉明勝，本科，中教高級。趙亞均，本科，中教二級。四川省雙流縣棠湖中學，610200