“充水玻璃管中氣泡的運(yùn)動規(guī)律”實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

李正華

“充水玻璃管中氣泡的運(yùn)動規(guī)律”是蘇科版物理教材八年級上冊《直線運(yùn)動》中的一個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn).此實(shí)驗(yàn)是這節(jié)課的重中之重，可以這么說，這個(gè)實(shí)驗(yàn)的成敗直接決定這節(jié)物理課的成敗.那么如何對這個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，使其效果更明顯、直觀性更強(qiáng)、得到的數(shù)據(jù)更精確，本文結(jié)合教學(xué)實(shí)際談?wù)劰P者的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì).

1關(guān)于實(shí)驗(yàn)器材的改進(jìn)

教材選用了一個(gè)兩端開口的，內(nèi)徑約1 cm，長約60～100 cm的玻璃管.在玻璃管中注滿水，管內(nèi)留一個(gè)小氣泡.用塞子將兩端管口塞住，然后將玻璃管翻轉(zhuǎn)后豎直（或傾斜）放置，觀察管內(nèi)小氣泡的運(yùn)動情況.學(xué)生可以清楚地看到氣泡運(yùn)動的軌跡是一條直線，氣泡運(yùn)動的速度是怎樣變化的.這里采用的方法是：測出小氣泡通過相等的路程（比如10 cm）所用的時(shí)間，然后利用公式v=s/t算出氣泡通過各段路程的速度，由此總結(jié)出氣泡的速度變化規(guī)律.實(shí)驗(yàn)證明，由于水的粘滯度較小，所以管中氣泡的運(yùn)動速度很快，再加上所用的玻璃管不是很長的話，會導(dǎo)致氣泡從玻璃管底端運(yùn)動到頂端的時(shí)間較短，氣泡的運(yùn)動情況很難觀察，這樣不利于學(xué)生感知勻速直線運(yùn)動；另外，學(xué)生也來不及記錄數(shù)據(jù)；最后由于實(shí)驗(yàn)誤差太大而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗.鑒于以上問題，筆者對實(shí)驗(yàn)做了以下改進(jìn).

1.1玻璃管的選擇

在實(shí)際教學(xué)中，選擇一端開口的玻璃管，其內(nèi)徑約1 cm、長為80 cm.為了便于對路程和時(shí)間進(jìn)行讀數(shù)，在玻璃管的下端（離管底稍遠(yuǎn)一點(diǎn)的地方）用紅色橡皮筋做標(biāo)記作為零刻度，向上每隔10 cm用紅色橡皮筋各做一個(gè)標(biāo)記，共有5個(gè)標(biāo)記，這5個(gè)標(biāo)記依次命名為：0位置、1位置、2位置、3位置、4位置.

1.2管內(nèi)液體的選擇

往水中注入適量的洗衣液，讓水和洗衣液充分混合，以增加水的粘滯度，使玻璃管中氣泡的運(yùn)動速度變慢，這樣學(xué)生就很容易觀察氣泡的運(yùn)動情況，有利于感知勻速直線運(yùn)動.因?yàn)椴ＡЧ艿膬?nèi)徑很小，所以將混合液注入玻璃管時(shí)要緩慢注入，防止混合液從管中溢出.注入完畢后將玻璃管外壁用干抹布擦拭干凈，防止手滑摔碎玻璃管，造成安全事故.

2關(guān)于實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)

2.1合理分組、明確分工

學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)最容易形成渙散局面.最常見的情況就是有的人干，有的人不干，有的人坐在那兒看.如果教師管理不善的話還會形成亂哄哄的局面.“管而不死、活而不亂”的課堂形成也就是既能調(diào)動學(xué)生的積極性、主動性，又讓學(xué)生動腦動手，有條不紊地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最大限度地減少“旁觀者”.合理分組、明確分工就至關(guān)重要了.根據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn)以及與一些優(yōu)秀的前輩老師的交流，對實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行了改進(jìn)：根據(jù)強(qiáng)弱組合、以強(qiáng)帶弱的原則，全班學(xué)生分成若干小組，每組6人.這6人充當(dāng)?shù)慕巧来螢橹笓]員、1號計(jì)時(shí)員、2號計(jì)時(shí)員、3號計(jì)時(shí)員、4號計(jì)時(shí)員與記錄員.指揮員的任務(wù)：將玻璃管翻轉(zhuǎn)后豎直（或傾斜）放置，并報(bào)數(shù)“0、1、2、3、4”；1號計(jì)時(shí)員的任務(wù)：聽到報(bào)“0”時(shí)按下秒表，聽到報(bào)“1”時(shí)停止計(jì)時(shí)，讀出示數(shù)；2號計(jì)時(shí)員的任務(wù)：聽到報(bào)“0”時(shí)按下秒表，聽到報(bào)“2”時(shí)停止計(jì)時(shí)，讀出示數(shù)；3號計(jì)時(shí)員的任務(wù)：聽到報(bào)“0”時(shí)按下秒表，聽到報(bào)“3”時(shí)停止計(jì)時(shí)，讀出示數(shù)；4號計(jì)時(shí)員的任務(wù)：聽到報(bào)“0”時(shí)按下秒表，聽到報(bào)“4”時(shí)停止計(jì)時(shí)，讀出示數(shù)；記錄員的任務(wù)：負(fù)責(zé)記錄四個(gè)計(jì)時(shí)員測出的時(shí)間.這樣明確分工、責(zé)任到人之后，實(shí)驗(yàn)中紀(jì)律不亂，每個(gè)學(xué)生得到機(jī)會均等的練習(xí)，全員參與，學(xué)生積極性高，因此收到了良好的教學(xué)效果.

2.2進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、收集數(shù)據(jù)

學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，教師要注意巡視，全面觀察學(xué)生的操作情況，發(fā)現(xiàn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作中存在的困難和錯(cuò)誤要及時(shí)指出和糾正.要告訴學(xué)生將實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象，測得的數(shù)據(jù)及時(shí)記錄下來，要教育學(xué)生記錄的原始數(shù)據(jù)不能隨意改動，以培養(yǎng)他們實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度.另外，做實(shí)驗(yàn)之前，教師要提醒學(xué)生需要注意的細(xì)節(jié)問題.利用教室的多媒體投影時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：

（1）為了減小測量誤差，一律以氣泡上端到達(dá)相應(yīng)標(biāo)記作為按表的時(shí)機(jī).

（2）秒表測時(shí)間之前，讓管中氣泡運(yùn)動幾次，對其運(yùn)動快慢情況有一定了解，以便有的放矢地測量運(yùn)動時(shí)間.

（3）多測幾組數(shù)據(jù)，選擇一組最佳的填入表格中.

3關(guān)于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理

如何處理這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，不少基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生犯了難，無從下手.本著啟發(fā)式教學(xué)的宗旨，對于這一環(huán)節(jié)，筆者是這樣改進(jìn)的：先播放這個(gè)實(shí)驗(yàn)的演示動畫（氣泡從玻璃管底部開始運(yùn)動，當(dāng)氣泡運(yùn)動到0位置時(shí)計(jì)時(shí)開始，運(yùn)動到1位置時(shí)，所用時(shí)間為T1；運(yùn)動到2位置時(shí)，所用時(shí)間為T2；運(yùn)動到3位置時(shí)，所用時(shí)間為T3；運(yùn)動到4位置時(shí)，所用時(shí)間為T4），這樣可以重現(xiàn)一下整個(gè)實(shí)驗(yàn)的過程，然后向?qū)W生提問.

師：為了研究問題的方便，我們把氣泡運(yùn)動的路程等分成4個(gè)區(qū)間，氣泡通過各區(qū)間的時(shí)間分別為多少？

生1：氣泡通過0～10 cm區(qū)間所用時(shí)間為T1.

生2：氣泡通過10～20 cm區(qū)間所用時(shí)間為T2-T1.

生3：氣泡通過20～30 cm區(qū)間所用時(shí)間為T3-T2.

生4：氣泡通過30～40 cm區(qū)間所用時(shí)間為T4-T3.

師：如何計(jì)算氣泡通過各區(qū)間的速度？

生5：用各區(qū)間的路程除以氣泡通過各區(qū)間的時(shí)間，這樣就可以求得氣泡通過各區(qū)間的速度.

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理完畢之后，教師要引導(dǎo)學(xué)生以路程s為縱坐標(biāo)、時(shí)間t為橫坐標(biāo)，在圖中畫出氣泡運(yùn)動的s-t圖像.首先，根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)，在平面直角坐標(biāo)系中描出五個(gè)相應(yīng)的點(diǎn)，再用一條光滑的線將這五個(gè)點(diǎn)連起來，這樣就形成了氣泡運(yùn)動的路程-時(shí)間圖像.從圖像中我們可以看出，這近似是一條過原點(diǎn)的直線.由此學(xué)生可以歸納出氣泡的運(yùn)動規(guī)律：氣泡向上運(yùn)動一段路程后，通過的路程和所用的時(shí)間近似成正比，氣泡運(yùn)動的速度可以看成是固定不變的，從而引入勻速直線運(yùn)動的概念.

實(shí)驗(yàn)的任何改進(jìn)，都是進(jìn)步.在新課程理念的指導(dǎo)下，教師要利用現(xiàn)代化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備， 轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)理念和教學(xué)方法，還要想方設(shè)法改進(jìn)與創(chuàng)新物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量.在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要努力激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效率，全面提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng).誠然，隨著新課改的不斷深入，初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)必將會遇到越來越多的問題.教師要不斷地學(xué)習(xí)，不斷地研究，努力提高自身的專業(yè)素養(yǎng)，克服教學(xué)實(shí)踐中的盲目性和片面性，多花些精力在培養(yǎng)學(xué)生上面，定能在教學(xué)工作中取得豐碩的成果.