倡導(dǎo)用身邊的器材做實(shí)驗(yàn) 提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)

戴同蘭 卜琴

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是物理教學(xué)的重要組成部分，是落實(shí)物理課程標(biāo)準(zhǔn)，全面提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要途徑.實(shí)驗(yàn)器材的選擇，決定了實(shí)驗(yàn)效果的好壞.壇壇罐罐當(dāng)儀器，拼拼湊湊做實(shí)驗(yàn).課程標(biāo)準(zhǔn)指出：“應(yīng)通過各種途徑開發(fā)實(shí)驗(yàn)課程資源.” 在初中物理教學(xué)中，教師可引導(dǎo)學(xué)生用已有的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，也可用效果更明顯、實(shí)驗(yàn)誤差更小的新實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，還可以讓學(xué)生了解一些新的實(shí)驗(yàn)技術(shù).同時(shí)，應(yīng)大力提倡用生活中常見物品做實(shí)驗(yàn).

1 利用同一器材做不同的物理實(shí)驗(yàn)

1.1 利用礦泉水瓶做不同的物理實(shí)驗(yàn)

1.1.1 演示聲音能傳遞能量

將礦泉水瓶從中間剪開，將瓶口一側(cè)的剪開處用橡皮膜和透明膠帶封成鼓面，瓶口對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)燃的蠟燭，用手拍打鼓面，聽到聲音的同時(shí)觀察到蠟燭火焰顫動(dòng)甚至熄滅.該實(shí)驗(yàn)說明聲音具有能量或聲音能傳遞能量.

1.1.2 演示光的直線傳播

將礦泉水瓶從中間剪開，點(diǎn)燃蚊香，用瓶尾一側(cè)的礦泉水瓶罩住蚊香，瓶?jī)?nèi)充滿煙霧，用激光手電筒照射，會(huì)清晰地看到光在空氣中沿直線傳播的路徑.該實(shí)驗(yàn)說明光在空氣中是沿直線傳播的.

1.1.3 證明大氣壓強(qiáng)的存在

將礦泉水瓶?jī)?nèi)裝少量熱水，擰緊瓶蓋，將瓶子搖晃一下，然后將熱水倒掉，再擰緊瓶蓋（或不把熱水倒掉，直接往瓶上澆上冷水），由于瓶?jī)?nèi)水蒸氣液化，瓶?jī)?nèi)氣壓降低，小于瓶外的大氣壓，礦泉水瓶就變癟了.該實(shí)驗(yàn)說明了大氣壓強(qiáng)的存在.

1.1.4 探究浮力產(chǎn)生的原因

將礦泉水瓶剪去底部，把一只乒乓球放在瓶?jī)?nèi)，從上面倒入水，觀察到有少量的水從乒乓球與瓶頸縫隙中流出，因?yàn)橹皇瞧古仪蛏媳砻媸艿剿蛳碌膲毫Γ云古仪虿⒉簧细?若用手堵住瓶口，乒乓球下表面受到水向上的壓力，乒乓球浮起.該實(shí)驗(yàn)說明浮力產(chǎn)生的原因是由于液體對(duì)物體上下表面的壓力差而產(chǎn)生的.

1.1.5 演示導(dǎo)體、絕緣體

將閉合電路的金屬夾放入礦泉水瓶的水中，發(fā)現(xiàn)小燈泡發(fā)光，該實(shí)驗(yàn)說明水是導(dǎo)體；將金屬夾夾住空礦泉水瓶，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，該實(shí)驗(yàn)說明塑料是絕緣體.

1.1.6 證明力的作用是相互的

用錐子在橡皮塞上鉆一個(gè)小孔，把打氣筒插入橡皮塞的小孔里，在礦泉水瓶?jī)?nèi)裝約四分之一的水，再把橡皮塞塞上，用手拿住礦泉水瓶倒過來，用鐵架臺(tái)夾住礦泉水瓶的瓶塞，人站在礦泉水瓶的側(cè)面用打氣筒向礦泉水瓶?jī)?nèi)打氣，當(dāng)?shù)V泉水瓶?jī)?nèi)的水噴出來時(shí)，礦泉水瓶就會(huì)飛出去.該實(shí)驗(yàn)說明物體間力的作用是相互的.

1.1.7 演示凸透鏡成正立、放大的虛像

將礦泉水瓶裝滿水，在瓶后放一只鉛筆，看到鉛筆錯(cuò)位了.該實(shí)驗(yàn)說明光的折射現(xiàn)象；同時(shí)看到瓶后的鉛筆變粗、變大，該現(xiàn)象說明凸透鏡能成正立、放大的虛像.

1.1.8 演示物態(tài)變化

將礦泉水瓶裝滿水放入冰箱，水結(jié)成冰是凝固現(xiàn)象；礦泉水瓶裝一部分水，敞開瓶口，過一段時(shí)間觀察到水變少了，這是汽化現(xiàn)象；將冷凍后的礦泉水瓶拿出冰箱，發(fā)現(xiàn)瓶壁上有水珠，這是液化現(xiàn)象；觀察冷凍室內(nèi)的礦泉水瓶，發(fā)現(xiàn)瓶壁上有白色的粉末狀物質(zhì)，這是凝華現(xiàn)象.

1.1.9 探究物體對(duì)外做功，物體的內(nèi)能會(huì)減少

往礦泉水瓶中裝入少量的水，用帶有導(dǎo)氣玻璃管的橡皮塞緊緊塞住瓶口，然后通過玻璃管用打氣筒往礦泉水瓶?jī)?nèi)打氣，發(fā)現(xiàn)塞子被快速?zèng)_出時(shí)，發(fā)出響聲，瓶?jī)?nèi)出現(xiàn)明顯的“白霧”.該實(shí)驗(yàn)說明氣體對(duì)外做功，內(nèi)能減少，溫度降低，瓶?jī)?nèi)的水蒸氣液化.

1.1.10 力的作用效果

用力捏礦泉水瓶可以改變其形狀；對(duì)礦泉水瓶施加力的作用可以改變其運(yùn)動(dòng)狀態(tài).說明力的作用效果.用兩只礦泉水瓶互相敲擊，都能感到力的作用，說明物體間力的作用是相互的.

1.1.11 演示滾動(dòng)摩擦此滑動(dòng)摩擦小得多

在同樣的條件下，滾動(dòng)摩擦比滑動(dòng)摩擦小得多.將礦泉水瓶放在水平桌面上，用力對(duì)著瓶的側(cè)面吹，瓶很容易滾動(dòng)；若用力對(duì)著瓶子的底部吹，用較大的力都不會(huì)使瓶子滾動(dòng).這個(gè)實(shí)驗(yàn)就說明了在同樣的條件下，滾動(dòng)摩擦比滑動(dòng)摩擦小得多.

1.2 利用注射器能做的常見實(shí)驗(yàn)

1.2.1 粗測(cè)大氣壓

將5毫升注射器的活塞推到底端，將出口密封，在活塞上掛1.25升 的空瓶，向瓶中緩慢注水直到活塞開始下滑，用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出此時(shí)瓶和水的總重，用刻度尺測(cè)出注射器刻度部分的長(zhǎng)度，再利用注射器的刻度算出注射器的活塞面積，根據(jù)壓強(qiáng)的計(jì)算公式可以估算出大氣壓的大小.

1.2.2 壓縮體積使氣體液化

用注射器吸取少量乙醚用橡膠塞將針口封閉，拉出活塞等一段時(shí)間后，用力推動(dòng)活塞可看到針管壁上有液態(tài)乙醚出現(xiàn)并流動(dòng).該實(shí)驗(yàn)說明用壓縮體積的方法可以使氣體液化.

1.2.3 證明人體內(nèi)存在與外界相等的壓強(qiáng)

將注射器去掉頂端，將其針管開口端用力推壓在手掌上，提起活塞，可看到針管內(nèi)皮膚向上凸起，由此可證明人體內(nèi)存在與外界相等的壓強(qiáng).

1.2.4 演示液壓機(jī)原理

選取一大一小兩個(gè)注射器，一個(gè)注射器中先吸取一定量的水，去掉針頭，用氣門芯將兩注射器相連，就成了簡(jiǎn)易的液壓機(jī).

1.2.5 演示連通器原理

將上面液壓機(jī)抽掉注射器活塞，就形成了連通器.

1.2.6 代替量筒

可測(cè)液體或固體的體積.

1.2.7 代替抽氣機(jī)

可進(jìn)行液體的低壓沸騰實(shí)驗(yàn).

1.3 橡皮筋做的常見實(shí)驗(yàn)

1.3.1 研究聲音的產(chǎn)生

將橡皮筋套在文具盒上，然后用手撥動(dòng)橡皮筋，可以聽到橡皮筋發(fā)出的聲音；停止撥動(dòng)時(shí)，發(fā)聲也停止，該實(shí)驗(yàn)說明聲音是由物體的振動(dòng)產(chǎn)生的.

1.3.2 研究力可以使物體發(fā)生形變

用力拉橡皮筋時(shí)，它的形狀就發(fā)生改變，相同條件下，力越大橡皮筋的形變就越大，該實(shí)驗(yàn)說明力可以使物體發(fā)生形變，且力越大形變就越大.

1.3.3 研究動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化

在橡皮筋下栓一小球，并將橡皮筋上端固定，用力向下拉小球，然后放手，可以看到小球來回上下運(yùn)動(dòng)，該實(shí)驗(yàn)說明橡皮筋的彈性勢(shì)能與小球的動(dòng)能和重力勢(shì)能之間可以相互轉(zhuǎn)化.

1.4 研究影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素

（1）用橡皮筋拉著木塊在水平木板上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，記下橡皮筋的長(zhǎng)度，再在木塊上放上鉤碼，拉動(dòng)橡皮筋，使木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，橡皮筋比原來長(zhǎng)，該實(shí)驗(yàn)說明滑動(dòng)摩擦力大小與壓力大小有關(guān).

（2）用橡皮筋拉著木塊在水平木板上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，記下橡皮筋的長(zhǎng)度，再在木板上鋪上毛巾，拉動(dòng)橡皮筋，使木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，橡皮筋比原來長(zhǎng)，該實(shí)驗(yàn)說明滑動(dòng)摩擦力與接觸面的粗糙程度有關(guān).

1.5 研究同一直線上二力的合成

在橡皮筋下掛兩個(gè)0.5N的鉤碼，記錄橡皮筋的伸長(zhǎng)量，然后只掛一個(gè)1N的鉤碼，記錄橡皮筋的伸長(zhǎng)量，發(fā)現(xiàn)兩者的伸長(zhǎng)量相同，該實(shí)驗(yàn)說明同一直線上方向相同的兩個(gè)力的合力，大小等于這兩個(gè)力的大小之和.

1.6 研究相同條件下滾動(dòng)摩擦比滑動(dòng)摩擦小得多

把一本厚厚的書放在桌面上，用一根橡皮筋拉動(dòng)它勻速前進(jìn)，記錄橡皮筋的長(zhǎng)度.然后在書和桌面之間墊幾支圓柱形的鉛筆，再拉動(dòng)它勻速前進(jìn)，發(fā)現(xiàn)橡皮筋比原來短，該實(shí)驗(yàn)說明在相同條件下，滾動(dòng)摩擦比滑動(dòng)摩擦小得多.

2 針對(duì)同一問題做不同的物理實(shí)驗(yàn)

如探究流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系時(shí)，我們可以做以下的探究：

（1）將兩個(gè)一次性紙杯倒扣放在水平桌面上，相距5厘米左右，用吸管輕輕一吹，兩紙杯中間的流速大，壓強(qiáng)小，在大氣壓的作用下，兩紙杯會(huì)向中間靠攏.如果把兩個(gè)紙杯的杯口都向上疊套起來后，用平行于杯口方向的力吹氣，上面的杯子會(huì)自動(dòng)跳出來.

（2）將可樂瓶?jī)?nèi)裝滿水，敞口放置于水平桌面上，左手拿一只吸管并插入水中，使吸管露出瓶口一小段，右手拿另一只吸管放到嘴里，靠近且與前一只吸管口垂直，然后用力吹氣，發(fā)現(xiàn)有水霧噴射而出.

（3）在水池中放半池水，調(diào)節(jié)水龍頭使流出的水變成細(xì)流狀后，把乒乓球放在靠近水流處的水面上，松開手后會(huì)發(fā)現(xiàn)，乒乓球移到水流的下方.

（4）用紙條做實(shí)驗(yàn)，將紙條的一端貼近嘴唇的下方，向前吹氣時(shí)，會(huì)看到紙條向上飄動(dòng)，這是因?yàn)闅怏w流速越大，氣體壓強(qiáng)越小.

（5）用漏斗做實(shí)驗(yàn)，將乒乓球放在漏斗的下面緊貼漏斗口，從漏斗口向上吸氣，乒乓球不掉下來，這是因?yàn)槲鼩庠龃罅似古仪蛳路綒怏w的壓強(qiáng)；從漏斗口向下吹氣，乒乓球也不會(huì)掉下來，該實(shí)驗(yàn)同樣說明流體流速越大的地方，壓強(qiáng)越小.

用身邊的物品自制實(shí)驗(yàn)器材做實(shí)驗(yàn)，這樣做既可以拉近物理學(xué)與生活的距離，讓學(xué)生深切地感受到科學(xué)的真實(shí)性，很好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手和思維能力，又能補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)課程資源，減少鋪張浪費(fèi)，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng).這樣做既有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，而且還有利于環(huán)保意識(shí)的教育.