妙用實(shí)驗(yàn)提高物理課堂教學(xué)有效性

呂培紅

(南京大學(xué)附屬中學(xué)，江蘇 南京 210008)

?

妙用實(shí)驗(yàn)提高物理課堂教學(xué)有效性

呂培紅

(南京大學(xué)附屬中學(xué)，江蘇 南京 210008)

有效教學(xué)是教師不斷追求的目標(biāo)，本文結(jié)合高中物理教學(xué)實(shí)例,說(shuō)明如何在課堂教學(xué)中巧妙地運(yùn)用實(shí)驗(yàn)，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的功能，從而提高課堂教學(xué)的有效性.

高中物理；物理實(shí)驗(yàn)；有效教學(xué)

物理學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，實(shí)驗(yàn)在中學(xué)物理教學(xué)中占有重要位置，高中物理教學(xué)應(yīng)促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，讓學(xué)生積極參與、樂(lè)于探究、勇于實(shí)驗(yàn)、勤于思考.如何借助實(shí)驗(yàn)提高物理教學(xué)的有效性，是物理教師不斷探索的問(wèn)題.

1 創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境，幫助學(xué)生突破重、難點(diǎn)

物理教學(xué)中很多概念的建立是以學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，我們往往展示大量的圖片或文字來(lái)喚醒學(xué)生的記憶，為何不讓學(xué)生實(shí)際體驗(yàn)一下呢？

圖1

以“圓周運(yùn)動(dòng)”教學(xué)為例，本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)是知道圓周運(yùn)動(dòng)，知道描述圓周運(yùn)動(dòng)快慢的物理量.借助于日常生活中圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例以及演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生很容易理解圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，但描述圓周運(yùn)動(dòng)快慢的物理量以及物理量之間的關(guān)系是學(xué)生理解的難點(diǎn).我們可以利用課外活動(dòng)時(shí)間，組織學(xué)生到操場(chǎng)依次排開(kāi)，繞桿的一端做圓周運(yùn)動(dòng)(如圖1)，然后設(shè)問(wèn)：這幾位同學(xué)中誰(shuí)運(yùn)動(dòng)得比較快？同學(xué)們各抒己見(jiàn)，外圈的同學(xué)認(rèn)為自己跑得快，因?yàn)橄嗤瑫r(shí)間里自己走得多；而內(nèi)圈的同學(xué)認(rèn)為大家跑得一樣快，因?yàn)橄嗤臅r(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的角度相同.那么如何比較圓周運(yùn)動(dòng)的快慢呢？學(xué)生通過(guò)討論，歸納：在相同時(shí)間里比路程、相同時(shí)間里比角度、轉(zhuǎn)一圈所需時(shí)間、相同時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)的圈數(shù)，這樣線速度、角速度、周期、頻率這些物理量也就呼之欲出了，學(xué)生也通過(guò)運(yùn)動(dòng)實(shí)際體驗(yàn)了物理量之間的關(guān)系，化解了教學(xué)難點(diǎn).

2 精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生尊重科學(xué)的習(xí)慣

課堂教學(xué)中實(shí)驗(yàn)的效果有時(shí)也跟魔術(shù)表演一樣，講究過(guò)程，環(huán)節(jié)和順序不能顛倒.例如在閉合電路歐姆定律的教學(xué)中，可做以下演示實(shí)驗(yàn).

實(shí)驗(yàn)器材：電池盒、四節(jié)一號(hào)干電池(其中一節(jié)干電池比較舊)、“3.8V 0.3A”的小燈泡、導(dǎo)線、開(kāi)關(guān).

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：先將兩節(jié)新的干電池與小燈泡串聯(lián)組成閉合電路，提醒學(xué)生觀察小燈泡的亮度，設(shè)問(wèn)：如果三節(jié)干電池與燈泡串聯(lián)，燈泡亮度如何變化？學(xué)生憑經(jīng)驗(yàn)異口同聲回答燈泡變亮，實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，燈泡確實(shí)變亮，猜測(cè)準(zhǔn)確，學(xué)生情緒高漲，興奮無(wú)比.教師繼續(xù)追問(wèn)：如果四節(jié)干電池與燈泡串聯(lián)呢？此時(shí)同學(xué)們相爭(zhēng)不下，部分同學(xué)認(rèn)為燈泡會(huì)變得更亮，另一部分同學(xué)認(rèn)為燈泡會(huì)被燒毀.如何知道哪個(gè)同學(xué)的觀點(diǎn)正確？同學(xué)們異口同聲回答：實(shí)驗(yàn).此時(shí)在三節(jié)電池的基礎(chǔ)上再增加一節(jié)舊電池(學(xué)生看不出是舊電池)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果令同學(xué)們傻眼了，兩個(gè)觀點(diǎn)都不對(duì)，燈泡既沒(méi)變亮，也沒(méi)燒毀，而是變暗了，此時(shí)關(guān)于內(nèi)電路、外電路以及閉合電路的教學(xué)也就水到渠成了.教師再適時(shí)地進(jìn)行情感態(tài)度價(jià)值觀的教育，提醒學(xué)生一切不要憑直覺(jué)、憑經(jīng)驗(yàn)，要尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí)，尊重科學(xué).

3 多方設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力

圖2

通過(guò)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，可讓學(xué)生觸類旁通，培養(yǎng)學(xué)科思維能力.例如，在摩擦起電實(shí)驗(yàn)中，除了驗(yàn)電器或驗(yàn)電羽外，怎樣讓學(xué)生直觀地感受到產(chǎn)生的電荷呢？用毛皮或絲綢來(lái)回摩擦空心吸管幾次，然后將驗(yàn)電筆中的氖泡一個(gè)電極沿著空心吸管的表面慢慢移動(dòng)，氖泡會(huì)斷斷續(xù)續(xù)的發(fā)出橙色閃光，同時(shí)也發(fā)出噼啪放電聲(如圖2).盡管氖泡發(fā)出的橙色輝光滯留時(shí)間不長(zhǎng)，但只要房間內(nèi)光線較暗，就能看清氖泡內(nèi)橙色的閃爍光.

再如，在演示電荷間相互作用時(shí)可設(shè)計(jì)如下幾個(gè)實(shí)驗(yàn)方案.

方案一

實(shí)驗(yàn)器材：鐵架臺(tái)、細(xì)線、毛皮、絲綢、橡膠棒、有機(jī)玻璃棒.

圖3

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：(1) 如圖3所示，將橡膠棒懸掛在鐵架臺(tái)上，用毛皮摩擦懸掛在鐵架臺(tái)上的橡膠棒.

(2) 用毛皮摩擦另一根橡膠棒，將其靠近懸掛在鐵架臺(tái)上的橡膠棒，觀察懸掛在鐵架臺(tái)上的橡膠棒的轉(zhuǎn)動(dòng)情況.

(3) 用絲綢摩擦有機(jī)玻璃棒，將其靠近懸掛在鐵架臺(tái)上的橡膠棒，觀察懸掛在鐵架臺(tái)上的橡膠棒的轉(zhuǎn)動(dòng)情況.

圖4

方案二

實(shí)驗(yàn)器材：絲綢、帶有底座的燈泡、圓珠筆筆芯、有機(jī)玻璃棒、塑料袋.

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：(1) 如圖4所示，用塑料袋摩擦筆芯，將其平放在燈泡上.

(2) 用塑料袋摩擦另一筆芯，將其靠近燈泡上的筆芯，觀察燈泡上的筆芯的轉(zhuǎn)動(dòng)情況.

(3) 用絲綢摩擦有機(jī)玻璃棒，將其靠近燈泡上的筆芯，觀察燈泡上的筆芯的轉(zhuǎn)動(dòng)情況.

方案三

實(shí)驗(yàn)器材：吸管、細(xì)線、毛皮、絲綢.

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：(1) 如圖5所示，用細(xì)線將兩根吸管的一端纏住，拎起細(xì)線的中間，觀察兩根吸管的相對(duì)位置.

(2) 如圖6所示，用毛皮(絲綢)來(lái)回摩擦兩根吸管，拎起細(xì)線的中間，觀察兩根吸管的相對(duì)位置.

(3) 如圖7所示，用手接觸吸管，使吸管不帶電，再用毛皮摩擦一根吸管，用絲綢摩擦另一根吸管，拎起細(xì)線的中間，觀察兩根吸管的相對(duì)位置.

方案四

實(shí)驗(yàn)器材：電子起電機(jī)、電學(xué)實(shí)驗(yàn)底板、電源適配器、導(dǎo)線、通用底座、電容極板、掛桿、泡沫球、細(xì)線、箔片.

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：(1) 如圖8所示，用箔片將泡沫球包住，將掛桿、電容板、通用底座安裝到電學(xué)實(shí)驗(yàn)底板上.

圖8

(2) 用導(dǎo)線將兩個(gè)電容極板連接到電子起電機(jī)上，打開(kāi)電子起電機(jī)開(kāi)關(guān)，觀察泡沫小球在兩板間的運(yùn)動(dòng)情況.

(3) 斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，用導(dǎo)線消除兩板上的剩余電荷.

實(shí)驗(yàn)原理：帶電體可以吸引輕小物體，當(dāng)兩電容極板連接電子起電機(jī)的兩極時(shí)，兩電容板帶相反的電荷，兩板間的泡沫球會(huì)被近處帶電荷的極板吸引，泡沫球帶與該電容板帶相同的電荷，由于電荷間的相互作用，泡沫球向另一電容板靠近，當(dāng)接觸另一電容板時(shí)，泡沫球又帶與該電容板相同的電荷，又飛向另一電容板，以此類推，泡沫球就一直在兩板間運(yùn)動(dòng)，并與板碰撞發(fā)出聲響.

方案五

實(shí)驗(yàn)器材：電子起電機(jī)、電學(xué)實(shí)驗(yàn)底板、電源適配器、導(dǎo)線、植絨盒、泡沫球、箔片.

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：(1) 如圖9所示，將植絨盒安裝在實(shí)驗(yàn)底板上，將泡沫小球用箔片包住并放入植絨盒中，蓋上盒蓋.

圖9

(2) 用導(dǎo)線將植絨盒的上下兩極板連接到電子起電機(jī)上，并接通電源，調(diào)節(jié)電子起電機(jī)輸出電壓，觀察泡沫小球的運(yùn)動(dòng)情況.

(3) 斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，用導(dǎo)線消除兩極板上的剩余電荷.

該實(shí)驗(yàn)原理類似于方案四的原理，但現(xiàn)象更明顯，當(dāng)調(diào)高電子起電機(jī)上的電壓時(shí)，泡沫球運(yùn)動(dòng)加劇，并看到較強(qiáng)的電火花，對(duì)學(xué)生的視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)沖擊較大，吸引了學(xué)生的注意力，激發(fā)了學(xué)生的好奇心.

在傳統(tǒng)教學(xué)中，教師往往會(huì)拘泥于教材，只做教材中現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)，其實(shí)，我們可以利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件，積極地創(chuàng)造條件，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)與教學(xué)內(nèi)容水乳交融，讓學(xué)生在啟發(fā)中思索，充分調(diào)動(dòng)其主觀能動(dòng)性，從而達(dá)到有效教學(xué)的目的.

[1] 陳愛(ài)國(guó).芻議高中物理課堂演示實(shí)驗(yàn)的有效性[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2013，(1-2).

[2] 劉玲，姜曉梅.對(duì)高中物理演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新的幾點(diǎn)思考[J].物理教師，2016，(2).