初中階段關(guān)于低成本實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開(kāi)展意義分析

張玉清

摘要：在物理課堂教學(xué)的過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)是學(xué)生認(rèn)識(shí)物理規(guī)律的感性基礎(chǔ)，是學(xué)生加深對(duì)物理概念理解的重要環(huán)節(jié)。本文中筆者從低成本的初中物理實(shí)驗(yàn)入手，淺談低成本物理實(shí)驗(yàn)對(duì)于初中生的意義。

關(guān)鍵詞：低成本;初中物理;實(shí)驗(yàn);意義分析

中圖分類號(hào)：G633.7?????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B????文章編號(hào)：1672-1578（2018）31-0194-02

新課標(biāo)指出：物理實(shí)驗(yàn)提倡使用身邊隨手可得的物品進(jìn)行探究活動(dòng)，這樣可以拉近物理與生活的距離，讓學(xué)生深切感受到科學(xué)的真實(shí)性，感受到科學(xué)和社會(huì)科學(xué)和日常生活的關(guān)系。另一方面這些物品本來(lái)的用途不是進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)，所以這種做法本身就是一種創(chuàng)新。還有利用身邊的物品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)可以不受課堂時(shí)間和空間的限制，隨時(shí)隨地可做，從而體現(xiàn)了物理來(lái)源于生活的思想。

1.有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

在探究液體內(nèi)部壓強(qiáng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中可將可樂(lè)瓶四周打幾個(gè)小孔，然后注入一些水，我們可以看到水從側(cè)壁噴出，從噴出的射程可以發(fā)現(xiàn)在同一深度射程相等，說(shuō)明同一深度液體內(nèi)部壓強(qiáng)相等，在不同深度處，小孔的水流隨深度的增加射程增加，.可得出液體的內(nèi)部壓強(qiáng)隨深度的增加而增加。我們還可以換用鹽水注入此瓶觀察與水同一深度處鹽水的射程，可知液體內(nèi)部的壓強(qiáng)還與液體的密度有關(guān)。再如用礦泉水瓶探究壓力的作用效果與壓力大小的關(guān)系，具體的做法是在兩個(gè)礦泉水瓶里注入不等量的水，然后分別放在同一海綿上，觀察兩瓶陷入的深度，從而可以得出壓力的作用效果與壓力的關(guān)系。除此以外小小的礦泉水瓶還可以完成實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材不能完成的實(shí)驗(yàn)。如：探究浮力產(chǎn)生的原因，具體的方法是將礦泉水瓶減去底部口瓶口的截面直徑略小于乒乓的直徑口后倒置，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縫隙中.流出，但乒乓球并不上浮，這是因?yàn)橹皇艿剿畬?duì)它向下的壓力作用，然后用手堵住下部的瓶口處，可觀察到乒乓球浮起來(lái)了，這是因?yàn)樗畬?duì)乒乓球有向上的壓力，綜上現(xiàn)象同學(xué)們可得出浮力產(chǎn)生的原因：物體受到液體對(duì)它.向上和向下的壓力差。在以上的探究實(shí)驗(yàn)中老師可以先引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題，然后進(jìn)行大膽的猜想，接著尋找解決問(wèn)題的方法即設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行探究，這樣可以鍛煉學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)造思維。

2.有利于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣

如有這樣的一個(gè)問(wèn)題：一只可樂(lè)瓶其側(cè)壁上有a、b、a在上b在下口兩個(gè)小孔并用塞子塞住，瓶?jī)?nèi)盛有一定質(zhì)量的酒精，然后將可樂(lè)瓶放入水槽中，使瓶?jī)?nèi)外的液面相平，同時(shí)拔出a、b兩個(gè)孔的塞子，那么可樂(lè)瓶?jī)?nèi)外的液體如何流動(dòng)？根據(jù)液體內(nèi)部的壓強(qiáng)規(guī)律可知a、b兩孔有水流人，但有的同學(xué)還是半信半疑不得其解，為了解除這種疑惑，我們可以按照題意的要求進(jìn)行驗(yàn)證，很容易得出結(jié)論。還有我們學(xué)習(xí)大氣壓強(qiáng)時(shí)課后有一個(gè)想一想，議一議說(shuō)將一試管灌滿水后，用手堵住瓶口倒立于水槽中，問(wèn)試管中水的質(zhì)量如何變化？由大氣壓可以支持10m高的水柱可知水不會(huì)減少。但初學(xué)者還有些不信，那么我們就用礦泉水瓶代試管進(jìn)行檢驗(yàn)吧。只有解除心中的疑惑才能相信科學(xué)的存在，才能保持對(duì)科學(xué)的探究興趣。

3.有利于節(jié)約實(shí)驗(yàn)室資源

低成本物理實(shí)驗(yàn)，材料易得，制作簡(jiǎn)易。生活中的一切材料，各種物品，都具有物理屬性，在人為干預(yù)下均可顯現(xiàn)物理原理。所以教師要引導(dǎo)學(xué)生善于從廢舊器材、廢棄物品、兒童玩具、日常體驗(yàn)等各個(gè)方面去開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)低成本物理實(shí)驗(yàn)。常見(jiàn)廢舊物品是物理實(shí)驗(yàn)器材的豐富來(lái)源，如廢舊的紙盒、易拉罐、塑料瓶、舊彈簧、橡皮筋等，只要充分地利用他們，不僅可以變廢為寶，而且有利于培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)和勤儉節(jié)約的習(xí)慣。如利用飲料瓶做聲學(xué)實(shí)驗(yàn)中探究聲音的音調(diào)：方法1：在幾個(gè)飲料瓶中盛入不同深度的水，將瓶口移至嘴邊吹氣，可以聽(tīng)到不同音調(diào)的聲音產(chǎn)生?？諝庵蕉痰模粽{(diào)越高，反之，空氣柱越長(zhǎng)，音調(diào)越低。方法2：在飲料瓶中盛入小部分水，用手握住后，將飲料瓶口移到嘴邊、吹氣，學(xué)生會(huì)聽(tīng)到一種音調(diào)的聲音。若一邊吹氣，一邊用手?jǐn)D壓飲料瓶水面升高時(shí)，學(xué)生又會(huì)聽(tīng)見(jiàn)不同音調(diào)的聲音。利用廢棄的塑料繩可以探究摩擦起電和同種電荷互相排斥物理現(xiàn)象。使用銅芯、鐵釘、鋼釘制作電磁鐵。收集各類廢舊電子產(chǎn)品中的電子元件，廢舊電話機(jī)、麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器和廢舊家用小電器及有關(guān)設(shè)備，可以豐富電學(xué)教具使用。使用一次性塑料杯可以制作量筒，探究液體體積測(cè)量。利用酸酸乳飲料盒可以探究慣性現(xiàn)象、收集輸液管制作流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系，同時(shí)探究該實(shí)驗(yàn)的材料還有：硬幣跨欄跳高，利用兩張紙平行豎放，從中間吹氣來(lái)探究等等。收集酸奶小瓶，制作探究浮力大小的小桶;在燒杯底一側(cè)墊支小木塊，可以當(dāng)作溢水杯使用探究浮力大小。利用牙膏皮，制作探究輪船原理材料。在教育教學(xué)過(guò)程中，師生能夠收集、自制的實(shí)驗(yàn)探究材料實(shí)在太多，不勝枚舉，一支鉛筆，一個(gè)注射器、一個(gè)廢燈泡、一個(gè)礦泉水瓶、一個(gè)易拉罐……在師生的巧思妙想中就可以成為預(yù)想不到的實(shí)驗(yàn)儀器。這樣學(xué)生既能較快地掌握物理知識(shí)，又能提高實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，同時(shí)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中自然也得到了增強(qiáng)。

4.創(chuàng)設(shè)生動(dòng)場(chǎng)景，激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)

許多初中的低成本物理實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)新穎、生動(dòng)、驚險(xiǎn)而富有懸念，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，產(chǎn)生強(qiáng)烈的求知欲。我們可以在學(xué)生剛剛開(kāi)始學(xué)習(xí)物理時(shí)，或者作為章節(jié)的引入時(shí)，創(chuàng)設(shè)生動(dòng)的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景。激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。經(jīng)典的“覆杯”實(shí)驗(yàn)：把裝有一定量水的塑料杯（航空杯效果較好）用硬紙板蓋住。倒轉(zhuǎn)后發(fā)現(xiàn)硬紙板沒(méi)有掉下來(lái)。這是較為普通的演示方法?？梢栽诖嘶A(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)。讓學(xué)生嘗試在水杯下的硬紙板下方用吸盤(pán)懸掛鉤碼。比一比誰(shuí)掛的鉤碼更多（圖1）。吸盤(pán)下長(zhǎng)長(zhǎng)的一串鉤碼把他們自己也驚呆了。這個(gè)實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生初步感知空氣的力量。同時(shí)也大大激發(fā)了他們探究大氣壓的欲望。為了證明確實(shí)是空氣的作用。還可以在杯子底部預(yù)先挖個(gè)小孔，老師可以裝腔作勢(shì)地喊“一、二、三，掉”，松開(kāi)捂住小孔的手，讓硬紙板應(yīng)聲而掉。從而有力地證明硬紙板沒(méi)有掉下來(lái)，不是因?yàn)楸槐谡匙×?。而確實(shí)是空氣的力量。

5.突出本質(zhì)因素，提高建模能力

低成本物理實(shí)驗(yàn)的目的是為了幫助學(xué)生通過(guò)生動(dòng)的場(chǎng)景構(gòu)建物理概念、認(rèn)識(shí)物理規(guī)律，或者應(yīng)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。其中至關(guān)重要的問(wèn)題是要突出現(xiàn)象和過(guò)程的物理本質(zhì)。建立科學(xué)圖景，提高學(xué)生的建模能力。低成本實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單明了，并且從現(xiàn)象到本質(zhì)的認(rèn)識(shí)途徑也直接便捷。不僅有利于避免分散學(xué)生的注意力。而且還有利于學(xué)生實(shí)現(xiàn)從感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)的飛躍。

比如在研究受迫振動(dòng)和共振現(xiàn)象時(shí)，可以通過(guò)建立低成本的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)完成，三條夾有小夾子的彈性薄片分別插在塑料泡沫底座上。演示時(shí)，首先撥動(dòng)三條彈片，可以觀察到三條彈片的固有頻率不同。然后用手左右往復(fù)推動(dòng)塑料泡沫。使其左右振動(dòng)，會(huì)發(fā)現(xiàn)三條彈片也隨著振動(dòng)起來(lái)。逐漸加大策動(dòng)頻率，可以看到，首先是夾子在最上方的彈片振幅達(dá)到最大。然后依次是夾子在中間、下方的彈片振幅達(dá)到最大。該裝置一目了然，在學(xué)生的視線里只有策動(dòng)振動(dòng)的物體和受迫振動(dòng)的物體。幾乎沒(méi)有任何其它干擾因素。兩物體之間的相互作用也是簡(jiǎn)單明了，有利于學(xué)生對(duì)受迫振動(dòng)和共振現(xiàn)象的理解。演示時(shí)還可以先用一條彈片，說(shuō)明振動(dòng)與受迫振動(dòng)的概念。再改變夾子的上下位置，說(shuō)明固有頻率和振動(dòng)頻率的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上再演示三條彈片的現(xiàn)象。有助于學(xué)生建立完整的共振圖景。提高建模能力。

為了驗(yàn)證阿基米德定律，可以用圖2裝置。用細(xì)線把一只裝滿水的塑料袋系緊，用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出袋里水的重力（塑料袋和細(xì)線重力忽略不計(jì)）。然后把水袋逐漸浸入水中，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)隨之減小。說(shuō)明浮力的大小隨排開(kāi)水的體積的增大而增大。當(dāng)水袋完全浸入水中時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為零。說(shuō)明水袋受到的浮力與這袋水的重力大小相等，這也說(shuō)明了浸在水中的物體受到的浮力與它排開(kāi)的水的重力大小相等。這種方法非常形象直觀，學(xué)生觀察后對(duì)

“排開(kāi)”的含義心領(lǐng)神會(huì)。

6.開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)資源，增進(jìn)科學(xué)素養(yǎng)

師生共同開(kāi)發(fā)低成本物理實(shí)驗(yàn)器材，可以增進(jìn)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。低成本物理實(shí)驗(yàn)器材的制作必須符合物理原理和科學(xué)理論。即，實(shí)驗(yàn)器材必須既能反映出所要學(xué)習(xí)的物理現(xiàn)象，幫助學(xué)生理解所學(xué)的物理知識(shí)，而它的制作自身又必須遵循一定的科學(xué)理論。這就要求學(xué)生在自制教具的過(guò)程中把物理知識(shí)融會(huì)貫通地應(yīng)用于實(shí)踐，然后再總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，檢驗(yàn)、檢查自制教具的合理性、科學(xué)性及不足。其制作過(guò)程也培育了學(xué)生的創(chuàng)造思維與創(chuàng)新意識(shí)。

結(jié)語(yǔ)

總而言之，在初中物理教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)教學(xué)效果的改善有著舉足輕重的作用。但是，鑒于初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀，使用低成本實(shí)驗(yàn)教學(xué)是大勢(shì)所趨。經(jīng)過(guò)上文的分析，使用低成本實(shí)驗(yàn)教學(xué)，其實(shí)驗(yàn)器械都是學(xué)生日常生活中常見(jiàn)之物，使用這些物品完成實(shí)驗(yàn)，不但節(jié)省了實(shí)驗(yàn)成本，而且讓實(shí)驗(yàn)結(jié)果變得更加有趣，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果更加清晰明了，教育效果更加理想。

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