高中物理演示實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)創(chuàng)新方法探討

胡承榮

【摘 要】高中物理演示實(shí)驗(yàn)可以讓教材中的理論知識(shí)變得生動(dòng)形象，直觀而易懂；可以讓學(xué)生們?cè)谟H自動(dòng)手的過(guò)程中提升觀察能力和理解能力。但演示實(shí)驗(yàn)也要在教師的引導(dǎo)下不斷地推陳出新，才能發(fā)揮其作用。

【關(guān)鍵詞】高中 物理 演示實(shí)驗(yàn) 設(shè)計(jì)創(chuàng)新

中圖分類(lèi)號(hào)：G4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2017.09.166

物理演示實(shí)驗(yàn)對(duì)加強(qiáng)學(xué)生的理解能力至關(guān)重要，也是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的最佳途徑，物理教學(xué)不能脫離開(kāi)演示實(shí)驗(yàn)這一重要的教學(xué)形式。那么，如何讓演示實(shí)驗(yàn)切實(shí)有效地發(fā)揮它的作用呢？這就需要物理教師在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方面多下工夫，多結(jié)合生活中常見(jiàn)的問(wèn)題，增加一些教材上學(xué)不到的內(nèi)容，拓寬學(xué)生們的思路，才能進(jìn)一步激發(fā)出來(lái)自于學(xué)生們的創(chuàng)新思維。因此只有教師先創(chuàng)新，才能帶動(dòng)和引導(dǎo)學(xué)生們?nèi)?chuàng)新。

一、加深演示實(shí)驗(yàn)的知識(shí)層面

首先，高中生雖然已經(jīng)開(kāi)始學(xué)習(xí)較高難度的物理知識(shí)，但是相對(duì)于物理這門(mén)學(xué)科的深度和廣度而言，還是具有很強(qiáng)的片面性和局限性的；另外，物理教材在演示實(shí)驗(yàn)方面也偏于單一和淺顯。從提升學(xué)生知識(shí)層面的角度來(lái)看，需要物理教師給學(xué)生開(kāi)辟一條了解物理學(xué)科全貌的途徑，對(duì)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容進(jìn)行拓展和填充，讓實(shí)驗(yàn)的過(guò)程變得豐富起來(lái)，盡量讓學(xué)生能夠深層次、多角度、全方位的了解物理學(xué)知識(shí)。

比如，在以往的“超重和失重”這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，物理教師會(huì)拿一個(gè)易拉罐，然后在靠近其底部的側(cè)面做一個(gè)出水的小孔，然后用手指按住這個(gè)小孔，在易拉罐里面裝滿水；隨后將手指快速地移開(kāi)，水則立即從小孔射出來(lái)。這時(shí)將拿著易拉罐的手松開(kāi)，易拉罐就會(huì)變一個(gè)自由落體，在下落過(guò)程中，從小孔中射出的水也瞬間停止。這樣僅僅是讓學(xué)生們看到了一個(gè)無(wú)可厚非的事實(shí)而已，并沒(méi)有引發(fā)出太多的思考。為了加深實(shí)驗(yàn)的知識(shí)層面，物理教師在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上進(jìn)行了創(chuàng)新：在易拉罐的底部靠邊緣處制造一個(gè)小的出水孔，當(dāng)罐中的水量較少時(shí)，沒(méi)有足夠的壓力讓水從小孔射出；這時(shí)給易拉罐一個(gè)向上的作用力，水則會(huì)立即從孔中噴出，這就是失重現(xiàn)象；然后，在另一個(gè)透明的塑料瓶里倒進(jìn)半瓶水，再將瓶蓋擰嚴(yán)；將塑料瓶保持水平狀態(tài)時(shí)，瓶?jī)?nèi)上方是空氣，下方是水，水面是平靜的；隨即再給塑料瓶一個(gè)向上的作用力，就可以看到瓶中的空氣在水中形成了一個(gè)或幾個(gè)大小不同的圓形氣泡，這就是超重現(xiàn)象。創(chuàng)新之后的演示實(shí)驗(yàn)過(guò)程變跌宕起伏，生動(dòng)形象，涉及到的知識(shí)不局限于“超重和失重”層面，同時(shí)對(duì)學(xué)生們的創(chuàng)造力也是一個(gè)很好的啟迪。

二、將實(shí)驗(yàn)形式從驗(yàn)證式轉(zhuǎn)換為探索式

在以往的物理教學(xué)中，基本是教師將本次實(shí)驗(yàn)的結(jié)論先告訴學(xué)生，然后再開(kāi)始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，這個(gè)過(guò)程有點(diǎn)類(lèi)似于驗(yàn)證一件事情，目的性很強(qiáng)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)中用到的知識(shí)點(diǎn)很有局限。通過(guò)對(duì)演示實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行設(shè)計(jì)創(chuàng)新以后，教師可以組織學(xué)生們進(jìn)行探索式的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生們嘗試運(yùn)用不同的實(shí)驗(yàn)方法來(lái)解決問(wèn)題。這種開(kāi)放式的實(shí)驗(yàn)就具有很強(qiáng)的思維發(fā)散性，在實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用到的物理知識(shí)范圍自然大了很多，對(duì)學(xué)生們的物理知識(shí)掌握情況是一種真實(shí)有力的考察。

例如“探索式求合力的方法”實(shí)驗(yàn)。如圖所示：第一次實(shí)驗(yàn)，在水平的木板上放置一張白紙，把橡皮筋的一端固定在圖中P點(diǎn)的位置上，另一端用兩條繩子連接，通過(guò)繩子同時(shí)用兩個(gè)測(cè)力器互成角度地拉動(dòng)橡皮筋，使橡皮筋與繩子的連結(jié)點(diǎn)到達(dá)圖中0的位置；再記下兩個(gè)測(cè)力器上讀數(shù)和它們各自拉動(dòng)的方向；在白紙上按比例畫(huà)出兩個(gè)拉力的示意圖；在第二次實(shí)驗(yàn)中只用一個(gè)測(cè)力器，仍然通過(guò)繩子將連結(jié)點(diǎn)拉到O的位置；記下測(cè)力器的讀數(shù)和拉力的方向，按同一比例畫(huà)出這個(gè)力的示意圖，觀察第二次實(shí)驗(yàn)合力和第一次實(shí)驗(yàn)合力的共同作用點(diǎn)O與這三個(gè)力圖示的箭頭端的位置，看它們構(gòu)成了什么圖形，多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，看看結(jié)論是否相同。

三、對(duì)演示實(shí)驗(yàn)的條件進(jìn)行創(chuàng)新

物理教師可以通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行改進(jìn)讓學(xué)生獲得更多的知識(shí)體驗(yàn)。例如在“平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律”這一實(shí)驗(yàn)中。采用塑料瓶和透明塑料瓶作為實(shí)驗(yàn)的器材，先讓水從塑料管中流出形成一條弧形的拋物線，通過(guò)水的流動(dòng)線條看平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，這時(shí)就可以定性、定量的研究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。但在這個(gè)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)了一個(gè)必須解決的問(wèn)題，就是隨著水位的下降水壓也會(huì)隨之減小，水線的射程自然也會(huì)變短，這就給研究帶來(lái)了很大的難度。于是，教師和學(xué)生們就需要共同努力想出一個(gè)辦法，讓水壓在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)保持恒定狀態(tài)，使得從塑料管中流出的水柱形狀不變。在經(jīng)過(guò)一番討論之后，大家決定采用浮標(biāo)來(lái)解決這一難題，就是將塑料管口與浮標(biāo)相連，這樣就能保持水壓可以在一定時(shí)間內(nèi)恒定不變了。解決了難題，學(xué)生們根據(jù)水流拋物線的形狀順利的計(jì)算出水柱的運(yùn)動(dòng)速度，進(jìn)而收到好的實(shí)驗(yàn)效果，這都是改進(jìn)實(shí)驗(yàn)條件的功勞。

四、通過(guò)創(chuàng)造情境使實(shí)驗(yàn)生動(dòng)化

例如在講授牛頓第一定律時(shí)，由于高中生的推理能力比較有限，讓他們理解抽象的物理規(guī)律存在很大的難度。這時(shí)，物理教師可以設(shè)計(jì)一個(gè)生動(dòng)的演示實(shí)驗(yàn)情境，讓學(xué)生們?cè)谇榫持羞M(jìn)行觀察：讓一輛小車(chē)分別從同一斜面上自由滾動(dòng)到另外三種不同材質(zhì)的平面上，第一次是滾到地毯上，第二次滾到水泥地面上，第三次滾到木板上，在小車(chē)三次滾動(dòng)中觀察每次從滾動(dòng)到靜止下來(lái)的距離并做好記錄。學(xué)生們通過(guò)觀察，發(fā)現(xiàn)小車(chē)一次比一次滾動(dòng)的距離遠(yuǎn)。此時(shí)，教師把握時(shí)機(jī)問(wèn)道：為什么小車(chē)每次靜止的距離會(huì)有所不同？因?yàn)橹霸谡n堂上講過(guò)摩擦力的作用，學(xué)生們馬上就想到了是摩擦力不同導(dǎo)致的這種結(jié)果。于是，教師又提出第二個(gè)問(wèn)題，如果小車(chē)滾動(dòng)到一個(gè)沒(méi)有摩擦力的平面上，結(jié)果會(huì)是怎樣呢？學(xué)生們經(jīng)過(guò)一番討論之后得出結(jié)論：如果沒(méi)有摩擦力，小車(chē)永遠(yuǎn)不會(huì)靜止下來(lái)。這個(gè)時(shí)候，再講授牛頓第一定律，學(xué)生們的接受能力就強(qiáng)大了很多。這種實(shí)驗(yàn)方式，不僅得到了很好的教學(xué)效果，也為日后更進(jìn)一步的創(chuàng)新思維提供了良好的基礎(chǔ)。

五、結(jié)束語(yǔ)

總之，高中物理因其教學(xué)特性，將始終與演示實(shí)驗(yàn)相伴。如何讓學(xué)生們保持對(duì)演示實(shí)驗(yàn)的新鮮感和興趣度是物理教師們需要努力思考的問(wèn)題。如果在課堂上一提到要進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生都興趣十足，那么，就說(shuō)明物理教師的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是成功的，是確實(shí)在用心去做的。只有這樣，才能讓演示實(shí)驗(yàn)成為物理課上一道亮麗的風(fēng)景線，才能保證教學(xué)的良好成果，保持學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)物理的信心。