初中物理低成本實驗的設(shè)計與制作

陳劍洪

低成本實驗是指利用生活中的廢品，廉價或易得的材料制作出能呈現(xiàn)物理原理的實驗器具。它可以包含兩層內(nèi)容：一層是教師利用身邊的物品制作教具，然后在課堂上演示給學(xué)生看；另一層是在教師的指導(dǎo)鼓勵下學(xué)生自己親自動手制作低成本實驗教具，并用自己制作的教具演示實驗、觀察實驗現(xiàn)象。

一、低成本實驗的設(shè)計思路

教具的設(shè)計思路可源于前人自制的教具或原有的儀器，也可源于教學(xué)所需。然而，不管它源于何處我們都應(yīng)從多角度、多側(cè)面、多層次、多結(jié)構(gòu)來思考教具的設(shè)計思路，并且要考慮到它的綜合性、探索性與創(chuàng)新性。也就是要發(fā)散思維，從多種途徑與方法去探索，懂得運用創(chuàng)造性思維進行設(shè)計制作出獨具特色的教具。只有這樣才能在整個過程中提高自己的創(chuàng)造性思維，而我們的實驗儀器才能有源源不斷的生命。

1.舊中取新

在原有的實驗儀器的基礎(chǔ)上，通過自己的思考、揣摩、創(chuàng)新，從舊儀器中制取具有自己的新見解與新突破的教具。比如說，我們可以從現(xiàn)行某些儀器操作繁雜、實驗效果差或?qū)嶒灲Y(jié)果常引起學(xué)生懷疑等方面入手來改制完善教具。例如，演示實驗“研究通電螺線管的磁性強弱與是否插入鐵芯的有關(guān)”，按教材上的裝置實驗，由于沒有插入鐵芯時，螺線管產(chǎn)生的磁場很弱，對鐵塊的吸引力較小，彈簧的伸長不明顯，效果極差。筆者采用指針放大變化倍數(shù)的方法改進裝置。當螺線管通電時，就對小鐵片有細小吸引力，小鐵片稍轉(zhuǎn)動一下，上面的指針就偏轉(zhuǎn)較大的幅度，改變了原來裝置可見度小的缺陷。

2.根據(jù)教學(xué)所需，自制低成本實驗

我們在學(xué)習(xí)物理時會發(fā)現(xiàn)有些物理原理或概念比較抽象，不易理解掌握，此時可根據(jù)教學(xué)的需要來制作演示實驗，以此幫助學(xué)生理解，突破重難點，也使教師突破物理教學(xué)的瓶頸。例如：1.講到《壓力的作用效果》一節(jié)中壓力能使物體發(fā)生形變，筆者用一支細小的吸管插入帶橡皮塞且裝滿有色液體的玻璃瓶中，用手握緊玻璃瓶便可觀察到液體上升到小吸管里面，以此演示微小形變。

二、低成本實驗的制作步驟

1.確定制作設(shè)計實驗的目的

實驗設(shè)計不是憑空想象出來的，也不是毫無目的的。我們要先確定實驗研究的目的是什么，是為了得到怎樣的現(xiàn)象，驗證什么物理規(guī)律。

2.實驗的設(shè)計

圍繞實驗設(shè)計的目的，發(fā)揮自身的優(yōu)勢和專長設(shè)計實驗。設(shè)計時應(yīng)堅持先易后難的原則，即要優(yōu)先選擇容易獲取的材料和制作簡易的設(shè)計方案。同時要考慮到教具的創(chuàng)新性、科學(xué)性、可操作性。預(yù)測制作及操作中可能遇到的問題，并設(shè)法解決。

3.實驗材料的制作與演示

實驗設(shè)計制作的過程是一個辛苦且反復(fù)的過程，我們一般會遇到工具不全、材料不齊、技能不到位、經(jīng)驗不足等困難。另外，我們在制作過程中常常要面對修改設(shè)計方案、材料更換等問題。因此，我們要有耐心、恒心和不怕失敗的精神來應(yīng)對這些問題。教具制作完畢后要反復(fù)進行演示，并觀察它的演示是否達到預(yù)設(shè)的效果，還有實驗的操作是否方便可取，裝置是否還有什么缺陷與不足[3?？傊褪且獙叹叩母鱾€方面進行反復(fù)的思量與改進，直到確定它可以擺上講臺參與教學(xué)。

三、拓展低成本實驗制作的思維

1.實例活用

生活中蘊涵著許多物理現(xiàn)象與規(guī)律，這就意味著我們可以直接利用生活中的某些物品來做實驗。例如，用玩具水槍噴射的水柱演示平拋運動的運動軌跡、通過控制鋼筆管內(nèi)的含水量來演示“潛水艇”的沉浮，吹肥皂泡來演示空氣的浮力等等。

2.替代或改裝實驗儀器

實驗室里有些實驗儀器價格昂貴、保管不便、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不易操作，甚至有些實驗裝置不齊全，這時我們可根據(jù)實驗原理，用生活中的某些物品來取代或改進儀器。如在講到真空是不能傳播聲音時。由于學(xué)校沒有“真空鈴”演示裝置，而且也比較難得到封閉的真空空間，實驗效果也就不佳了。筆者就用熱水瓶（內(nèi)膽是兩層玻璃，中間為真空）和手機來代替完成這個實驗。具體做法：把正在發(fā)聲的手機放到熱水瓶中，先不塞上木塞，此時還能聽見聲音。接著塞緊木塞便聽不到聲音了，說明了真空不能傳播聲音。本實驗中的材料都是比較容易得到的，而且使用熱水瓶克服了制備真空的難題，能獲取較好的實驗效果。

3.舊物新用

我們在日常生活中會產(chǎn)生大量的廢品，然而，只要你給點創(chuàng)意，廢舊物品也能重放光彩。如礦泉水瓶我們可做出：“大氣壓的存在實驗”、“壓縮氣體能增大壓強”， “液體的壓強與深度有關(guān)”，“演示失重”、“超重實驗”、 “噴水反沖器”、 “滾動摩擦比滑動的摩擦力小”、 “里面加不同量的沙來研究物體的浮沉條件”等等實驗裝置。筆者在初三時，曾組織學(xué)生利用礦泉水瓶比一比誰能演示更多的實驗現(xiàn)象并說出所蘊含的物理知識，收到很好的效果。因此我們不妨指導(dǎo)學(xué)生打開思維，運用物理知識，挖掘身邊的資源，變廢為寶。

4.結(jié)束語

低成本實驗體現(xiàn)了“從生活走向物理，從物理走向社會”的課改理念。彌補器材不足、彌補教學(xué)所需。為學(xué)生搭起了一條物理和生活的橋梁。是具有現(xiàn)成實驗器材所難以承載的獨特的教育價值——取材方便、成本低廉；制作簡便、動手動腦；參與互動、接近生活；啟發(fā)思維、培養(yǎng)能力等諸多意義，總之，開發(fā)利用身邊器材做實驗不僅是實驗器材的簡單替代，更是實驗裝置的簡化和實驗現(xiàn)象的直觀化。