利用常規(guī)器材和低成本生活用品開(kāi)發(fā)高中物理實(shí)驗(yàn)的探究和實(shí)踐

李紅霞

【摘要】眾所周知，高中物理知識(shí)較為抽象，對(duì)學(xué)生能力要求較高，學(xué)生普遍感覺(jué)物理難學(xué)。而物理本身是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，所以我們課題組便運(yùn)用了利用常規(guī)器材和低成本生活用品開(kāi)發(fā)物理實(shí)驗(yàn)的方法，對(duì)突破高中物理難學(xué)這一難題，進(jìn)行了有效嘗試。主要表現(xiàn)在

自制和改進(jìn)教材中的實(shí)驗(yàn)以及習(xí)題實(shí)驗(yàn)化兩方面。

【關(guān)鍵詞】高中物理實(shí)驗(yàn) 低成本生活用品 突破物理難學(xué)

一、利用常規(guī)器材和低成本生活用品自制和改進(jìn)高中物理教材中的實(shí)驗(yàn)

用“做”物理實(shí)驗(yàn)替代“講”物理實(shí)驗(yàn)，可以很好地以實(shí)代虛，增加感性認(rèn)識(shí)，激發(fā)學(xué)生興趣，有效地降低教學(xué)難度。而常規(guī)器材和低成本生活用品隨處可見(jiàn)，易于取才，方便設(shè)計(jì)。所以我們便利用常規(guī)器材和低成本生活用品盡可能自制和改進(jìn)教材中的實(shí)驗(yàn)，多做實(shí)驗(yàn)。

自制一：學(xué)完“自由落體運(yùn)動(dòng)”后，學(xué)生用硬紙板自制反應(yīng)尺，分組進(jìn)行測(cè)試。人人參與，練習(xí)公式，加深理解。學(xué)生在玩中學(xué)，樂(lè)此不疲。

自制二：學(xué)習(xí)抽象的“靜電場(chǎng)”一章中的“電荷以及庫(kù)侖定律”時(shí)，用1號(hào)干電池1節(jié)，干毛巾一條，完全相同的塑料吸管三根等常見(jiàn)的低成本生活用品，將“摩擦起電”和“庫(kù)侖定律的定性研究”等現(xiàn)象形象地展現(xiàn)在學(xué)生的面前。隨著吸管的轉(zhuǎn)動(dòng)，學(xué)生歡呼雀躍，深入探究物理規(guī)律的欲望和熱情很好地被調(diào)動(dòng)了起來(lái)。正所謂欲使之學(xué)好之，必先使其好學(xué)之。

自制三：學(xué)習(xí)“渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)”時(shí)，用鋁制易拉罐一只，強(qiáng)磁鐵一塊，細(xì)鐵絲一根等生活中常見(jiàn)的物品，演示出了“電磁驅(qū)動(dòng)”的現(xiàn)象。當(dāng)磁鐵在易拉罐上方運(yùn)動(dòng)時(shí)，易拉罐也隨之發(fā)生了運(yùn)動(dòng)，此時(shí)教師加上了形象生動(dòng)的語(yǔ)言：“這就是磁鐵和易拉罐的幸福生活，夫唱婦隨”，學(xué)生聽(tīng)到這里開(kāi)懷大笑，與此同時(shí)，學(xué)生也迫切期待著進(jìn)一步研究電磁驅(qū)動(dòng)的原理和本質(zhì)。在這里，實(shí)驗(yàn)起到了至關(guān)重要的作用。

二、利用常規(guī)器材和低成本生活用品將高中物理習(xí)題實(shí)驗(yàn)化

高中物理習(xí)題教學(xué)是物理教學(xué)中很重要的一部分。但由于教學(xué)內(nèi)容多，教學(xué)進(jìn)度快，習(xí)題教學(xué)多采用“教師先講類型題方法，學(xué)生再練習(xí)，然后教師評(píng)講”的方法。看似節(jié)省了時(shí)間，實(shí)則學(xué)生在不理解抽象的物理情景的情況下，多以機(jī)械記憶為主。結(jié)果就導(dǎo)致了教師講過(guò)多遍的題，學(xué)生一錯(cuò)再錯(cuò)。針對(duì)這個(gè)難題，本課題組立足于利用常規(guī)器材和低成本生活用品將習(xí)題中的物理情景演示出來(lái)，充分使學(xué)生能夠?qū)⑿蜗笏季S和抽象思維有機(jī)結(jié)合起來(lái)，在理解的基礎(chǔ)上解決問(wèn)題，很好地降低了高中物理習(xí)題教學(xué)的難度。

案例一：如圖所示，小車上有固定支架，支架上用細(xì)線拴一個(gè)小球，線長(zhǎng)為L(zhǎng)（小球可看作質(zhì)點(diǎn)），小車與小球一起以速度v0沿水平方向向左勻速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小車突然碰到矮墻后車立即停止運(yùn)動(dòng)，此后小球升高的最大高度可能是（線未被拉斷）（

）

A.大于V02/2g B小于V02/2g C等于V02/2g D等于2L

上題是學(xué)生在學(xué)習(xí)必修二時(shí)遇到的一道將圓周運(yùn)動(dòng)與機(jī)械能守恒定律相結(jié)合的典型題目。在這道題目中，學(xué)生想象不出各種情景，尤其是B，很容易漏選或錯(cuò)選。我們便利用很常規(guī)的器材：輕繩一根，帶孔的鋼球一個(gè)，將選項(xiàng)B、C、D對(duì)應(yīng)的情景演示出來(lái)：

在第一幅圖中，在小球達(dá)到最高點(diǎn)之前，輕繩已發(fā)生了彎曲。而在第三幅圖中，小球達(dá)到最高點(diǎn)時(shí)，輕繩被繃緊。對(duì)比這兩幅圖，B選項(xiàng)的理解就變得容易多了。學(xué)生將此形象的一幕深深地印在腦海中，以后每次做此類題都可以很快地找到切人點(diǎn)。

案例二：學(xué)生在學(xué)過(guò)必修一第三章《相互作用》之后，會(huì)遇到如下題目：如圖所示，在固定好的水平和豎直的框架上，A.B兩點(diǎn)連接著一根繞過(guò)光滑的輕小滑輪的不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩，重物懸掛于滑輪下，處于靜止?fàn)顟B(tài)，若按照以下的方式緩慢移動(dòng)細(xì)繩的端點(diǎn)，則下列判斷正確的是（ ）

A.只將繩的左端移向A點(diǎn)，拉力變小

B.只將繩的左端移向A點(diǎn)，拉力不變

C.只將繩的右端移向B點(diǎn)，拉力變小

D.只將繩的右端移向B點(diǎn)，拉力不變

我們對(duì)這個(gè)問(wèn)題答案進(jìn)行了猜想，這道選擇題屬于分組型選擇題，包含了兩種情景：A、B選項(xiàng)屬于一組，輕繩的一端點(diǎn)在一條豎直線上移動(dòng)；C、D選項(xiàng)屬于另一組，輕繩的一端點(diǎn)在水平線上移動(dòng)。對(duì)于c、D選項(xiàng)，我們根據(jù)感性認(rèn)識(shí)，容易猜出輕繩間夾角變大，則拉力變大。難點(diǎn)在于A、B選項(xiàng)，學(xué)生沒(méi)有感性認(rèn)識(shí)，舉棋不定。在此我們對(duì)解決問(wèn)題的方式進(jìn)行了設(shè)想，一般容易想到的方法是理論推導(dǎo)，用數(shù)學(xué)方法解決物理的平衡問(wèn)題。理論推導(dǎo)精確無(wú)誤，但抽象一些。課題組成員提出，本題所涉及到的器材并不復(fù)雜，利用身邊的一些生活物品可以完成，將物理習(xí)題實(shí)驗(yàn)化，通過(guò)增加感性認(rèn)識(shí)促進(jìn)理性理解，將邏輯推理和物理實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合起來(lái)。

總之，高中物理知識(shí)比較初中，難度增加，對(duì)抽象思維以及邏輯思維能力要求較高。許多情況下，需要用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題。并且，高中知識(shí)點(diǎn)較多，課時(shí)緊張，為了應(yīng)試，許多學(xué)校又將教學(xué)進(jìn)度提前，這些都增加了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的難度。在大難度的情況下，學(xué)生長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有成就感，對(duì)物理學(xué)習(xí)沒(méi)有興趣。長(zhǎng)此以往，就會(huì)形成惡性循環(huán)。但我們不能忽視，物理原本就是一門實(shí)驗(yàn)學(xué)科，邏輯推理和實(shí)驗(yàn)探究是物理學(xué)的兩大研究方法，相輔相成，缺一不可。所以，課題組的初衷是通過(guò)習(xí)題實(shí)驗(yàn)化，利用常規(guī)器材和低成本生活用品將習(xí)題中的情景實(shí)驗(yàn)化，增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并對(duì)問(wèn)題進(jìn)行探究，在此過(guò)程中提高動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。

三、結(jié)論

綜上所述，利用常規(guī)器材和生活用品開(kāi)發(fā)高中物理實(shí)驗(yàn)，真正實(shí)現(xiàn)了低成本、高效果。主要表現(xiàn)在以下三方面：其一，利用常規(guī)器材和生活用品，自制和改進(jìn)教材中的實(shí)驗(yàn)以及習(xí)題實(shí)驗(yàn)化，高效地解決了學(xué)校實(shí)驗(yàn)儀器單一、陳舊，實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)投入不足的問(wèn)題。其二、利用常規(guī)器材和生活用品，無(wú)論是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)論，還是從實(shí)驗(yàn)中獲得新發(fā)現(xiàn)，都可以最大限度地提升學(xué)生的觀察能力、動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力以及思維能力，從而對(duì)突破高中物理難學(xué)這一難題有不錯(cuò)的效果。其三、利用常規(guī)器材和生活用品開(kāi)發(fā)高中物理實(shí)驗(yàn)，高效地提升了教師的研究能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α⒁约皥F(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。