新高考背景下高中物理科普性實驗開發(fā)研究

張帆

摘 要：新高考背景下選擇物理的學(xué)生比較少，高中物理教學(xué)面臨著挑戰(zhàn)。高中物理是為學(xué)生終生發(fā)展奠定科學(xué)基礎(chǔ)的學(xué)科，肩負著提高國民科學(xué)素養(yǎng)的重要使命，這就要求我們物理教師在教學(xué)中不斷優(yōu)化和創(chuàng)新，提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，本文就以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，引入生活話的情景進行物理實驗開發(fā)，取得了一定的效果。

關(guān)鍵詞：高中;物理;實驗;開發(fā);生活化

在高中物理教學(xué)課程設(shè)置中，實驗比重占比偏少，受學(xué)校實驗條件的限制能夠開展的實驗比較少，很多時候?qū)W生動手實驗被替代為教師演示實驗，更有甚者將學(xué)生實驗變成了程式化的書面訓(xùn)練，出現(xiàn)了“做實驗不如講實驗”的錯誤認識。

現(xiàn)如今隨著多媒體技術(shù)在課堂中的大量應(yīng)用，很多教師也追求多媒體模擬實驗，讓學(xué)生觀看即可，既可以節(jié)約時間又能高效的講解，這種輕視學(xué)生動手實踐的物理實驗完全時放棄了最直觀的教學(xué)方式，這種現(xiàn)象的蔓延在現(xiàn)在看來嚴重的制約了新高考改革背景下學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的提高。所以，學(xué)生動手能力較弱是物理教學(xué)中不容忽視的問題。那如何才能加強和改進學(xué)生實驗?zāi)兀o學(xué)生提供更為便捷的動手實踐情景呢？

一、利用教材巧妙開發(fā)生活化的學(xué)生實驗

我們緊密聯(lián)系教材開發(fā)新的學(xué)生實驗，把學(xué)生動手實驗貫穿我們教學(xué)的始終。筆者在教學(xué)中一些新的開發(fā)實驗主要是應(yīng)用在實驗改進方面，例如個別測量的小技巧，對新奇的實驗器材和技術(shù)的研究，但是如果用于真正的教學(xué)實驗，拓展性不強，教學(xué)效果反而較差，加重了學(xué)生和老師負擔(dān)，因此我們在開發(fā)新的實驗過程中要和教材相連接，教材上有著豐富素材，學(xué)生和老師也比較熟悉，在教師的引導(dǎo)下學(xué)生可以進行優(yōu)化，這樣的實驗效果反而比較好。

高中物理實驗中又這樣的話“壇壇罐罐當(dāng)儀器，拼拼湊湊做實驗”，指的是學(xué)生越熟悉的器材，越能夠讓學(xué)生理解物體的真實性，更容易讓學(xué)生接受。我們可以選擇生活中常見的物理材料進行實驗。

1、測量硬幣與白紙之間的摩擦因數(shù)

在高一時候，很多學(xué)生對于牛頓運動定律感覺很難，因為很多學(xué)生缺少動手實踐，缺少直接的體驗，就很難建立物理模型，如何才能讓學(xué)生找到有趣的實驗?zāi)?？筆者在小實驗開發(fā)的接觸上，指導(dǎo)讓學(xué)生做一系列的實驗。測量硬幣與白紙之間的摩擦因數(shù)這個實驗看似簡單，但是真的讓學(xué)生動手做就不一定簡單了，因為硬幣的質(zhì)量小，用彈簧秤來測的話，學(xué)生很有挑戰(zhàn)性。

實驗準備：硬幣、塑料直尺、木塊、白紙、純凈水一瓶

實驗過程：同學(xué)們設(shè)計出了用50cm直尺和木塊搭建斜面，將紙平整鋪在斜面上，調(diào)漲斜面的角度，并推動硬幣，讓硬幣在斜面上勻速下降。測量斜面的高度和底邊的長度即可獲取摩擦因數(shù)。我們通過實驗數(shù)據(jù)可以計算出摩擦因數(shù)為：

接下來我把硬幣粘在500ml純凈水瓶蓋上，用彈簧秤拉住純凈水瓶，拉動紙帶，我們就可以得到彈簧秤的結(jié)果為1.7N，我們可以計算出：

2、靜電植絨實驗

學(xué)生通過對靜電知識的學(xué)習(xí)已經(jīng)指導(dǎo)靜電的物理特性，也清楚了靜電可以用來除塵、靜電植絨、復(fù)印等。也對靜電的防范又一定認識，要保持空氣的濕度，建筑物要有避雷針和接地線。靜電電源在使用高壓時又一定的危險，靜電實驗中電荷量比較少，電荷通過空氣和中介不斷的向外擴散，在濕度很大的南方，有時候靜電現(xiàn)象不明顯，有時候教師做演示實驗也是又難度的，所以基于以上情況需要設(shè)計新的靜電實驗，讓學(xué)生去動手體驗靜電的利用和防范。

靜電噴涂是我們利用靜電的比較明顯的工作，學(xué)生對靜電噴涂也比較了解，在這個基礎(chǔ)上讓學(xué)生以小組合作討論如何實驗靜電植絨，這個實驗就是筆者帶領(lǐng)學(xué)生創(chuàng)新的物理實驗，靜電植絨的原理是利用不同電荷相互吸引的原理，讓絨毛受到吸引，實驗第一步需要絨毛帶電荷，第二步讓需要植絨的面板放置在帶有不同電荷的平面上，第三步當(dāng)絨毛受到不同電荷的吸引后，以加速的方式飛到需要植絨的物體表面上，由于被植絨的面板上提前盆友黏膠，絨毛就被牢牢粘到了面板上，通過三步實現(xiàn)靜電植絨這個實驗，讓學(xué)生更加清晰對靜電有認知。

實驗器材;靜電感應(yīng)起電機、塑料盒子或者面板、兩片錫紙、一張白紙、導(dǎo)線兩根、雙面膠、美工刀。

準備過程：首先準備盒子，使用美工刀在盒子地步劃開一道口，在盒子地步鋪上錫紙，把絨毛鋪滿在錫紙上。其次白紙上用雙面膠制作植絨的圖案，這個圖案由學(xué)生自己設(shè)計，然后把雙面膠上的白紙撕掉。最后在盒蓋下面也貼一張錫紙，將粘有雙面膠植絨的白紙和錫紙盒蓋夾在一塊，白紙在最下面，依此將錫紙和盒蓋。

實驗過程：我們將感應(yīng)起電機一端通過導(dǎo)線和盒子地步劃口子處與錫紙相連，另一點通過導(dǎo)線和盒蓋錫紙相接，最后將盒子蓋上。在打開起電機后，我們就看見在電荷相互吸引作用下，絨毛加速飛到盒蓋下面表的白紙上，白紙上留下了我們想要的圖案，上面鋪滿絨毛。

實驗時，學(xué)生的主動性得到了充分的調(diào)動，制作出了各種各樣的圖案，當(dāng)作品上都植上絨毛的時候，學(xué)生都很興奮，體會到了藝術(shù)般的享受，這個實驗操作簡單，學(xué)生對物理的興趣越來越濃厚。

3、在做習(xí)題時如果用實驗來探究的話，就會起到更好的效果了，教師要做的就是精心設(shè)計，引導(dǎo)學(xué)生觀察和體驗，最終從問題處罰，深入思考。例如我們讓學(xué)生利用幻燈片的膠片制作圓錐漏斗來研究玻璃球的圓周運動，又例如，用利用伏安法測量電阻，由于學(xué)生在初中就學(xué)過物理，對與安培表外接與內(nèi)接電路學(xué)生反應(yīng)平淡，在他們看來都是一樣的，學(xué)生們的思維處于一個平衡的穩(wěn)定狀態(tài)，教師可以通過實驗的方式將這種平衡打破。教師可以采用示教電表，分別用外接和內(nèi)接的方式去測量一個阻值較大電阻的阻值，兩次測量的數(shù)據(jù)是不同，分別是5.5kkΩ和2.2kΩ，然后又測量一個阻值比較小的電阻，數(shù)據(jù)分別是5.1Ω和3.5Ω，學(xué)生親手測量的數(shù)據(jù)有了如此的差距，學(xué)生們都反應(yīng)愕然，學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣就立即被點燃了。

4、避雷針的教學(xué)實驗

在避雷針的教學(xué)實驗中很多教師會通過動畫來演示避雷針的原理，在建筑物的頂端安裝有避雷針，通過金屬條與埋在地下的金屬板相連。當(dāng)有帶電的云層解決裝有避雷針的建筑物時，防務(wù)會感應(yīng)出與云層電荷極性不同的電荷，這些電荷會聚集到避雷針尖端，讓云層周圍的氣體放電，云層中很多的電荷通過金屬條轉(zhuǎn)入地下，避免了雷擊現(xiàn)象的發(fā)生，這就是避雷針的原理，在學(xué)校的建筑物上就有避雷針，學(xué)生在課后可以在建筑物上找出了避雷針金屬條，對避雷針有了直觀的了解。

我們利用避雷針開發(fā)設(shè)計了一個學(xué)生實驗，在實驗中我們對不安裝避雷針的建筑物和按照有避雷針的建筑物進行對比實驗。

實驗器材：紙板建筑物2個、金屬紙若干張、細鐵絲、焊絲、鐵板、導(dǎo)電錘、起電器、塑料片、氖泡。

實驗過程：我們先模擬沒有安裝避雷針的建筑物被雷擊的現(xiàn)象，我們將紙質(zhì)的建筑物每層樓板的周圍貼上導(dǎo)電的金屬板，模擬雷電天氣房屋的導(dǎo)電材料，為了觀察，我們把建筑物內(nèi)部涂黑，在建筑物前面打孔觀察。

我們把紙質(zhì)建筑物放置在鐵板上，鐵板的導(dǎo)電性來模擬大地，將導(dǎo)電錘通過導(dǎo)線和起電器相連，導(dǎo)電錘來模擬云層。在塑料片的一端打孔，氖泡安裝在打孔的地方，在建筑物側(cè)面打孔，將氖泡放置到屋內(nèi)，這樣做是用來模擬屋內(nèi)的人或者家具。我們啟動起電機后，發(fā)現(xiàn)在導(dǎo)電錘和建筑物頂部出現(xiàn)了間歇性的閃電，發(fā)出啪啪的雷擊的聲響。同時看到屋內(nèi)的氖泡在不停的閃光，說明這個時候有電荷在建筑物流動。如果有人在建筑物內(nèi)就會被電擊倒，家具就會導(dǎo)電，易燃物就會導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生。

我們再來模擬安裝了避雷針的建筑物，我們用鐵絲穿過建筑物，并在建筑物頂端有一段，用來模擬避雷針，用焊絲把細鐵絲焊接在鐵板上。重啟起電器，用導(dǎo)電錘接近房屋頂部，屋內(nèi)的氖泡不發(fā)光，此時建筑物內(nèi)沒有電荷在流動。說明此時的避雷針細鐵絲已經(jīng)起到了避雷的作用。

為了更加直觀的看到云層與地面的放電現(xiàn)象，我們把氖泡焊接在細鐵絲上，再放置一個氖泡再建筑物內(nèi)，起電時，建筑物內(nèi)的氖泡不閃光，而再細鐵絲上的氖泡閃光，這說明了電荷已經(jīng)通過避雷針倒入到鐵板上了。

這個實驗真正讓學(xué)生體會到了避雷針的作用，學(xué)生然后再去校園內(nèi)的建筑物上去觀察，有的學(xué)生竟然發(fā)現(xiàn)了教學(xué)樓有一處金屬線與接地線斷裂處，及時上報學(xué)校，排除了安全隱患。

5、良好的接地實驗

在靜電防范的講授時，教師可能會舉?；奋囕v在尾部都有一條鐵鏈拖在路上，在卸貨時更是為了確保接地可靠，更要把一根螺旋形的接地線插在插地的座上。為了讓學(xué)生更直接的理解，我們改進了學(xué)生實驗，讓學(xué)生更多的參與和動手。

實驗器材：兩個驗電羽，導(dǎo)線兩根，手搖感應(yīng)器電機，鐵板一塊。

實驗準備：準備兩個驗電羽，一個放置在鐵板上，一個放置在木板上。

實驗過程：我們用手搖感應(yīng)起電機與不接地的驗電羽連接，然后搖動感應(yīng)器電機，這個時候驗電羽毛就帶了電荷，學(xué)生可以明顯看到驗電羽的絲線張開。同樣的步驟和接地的驗電羽相連接，由于靜電很快被鐵板導(dǎo)走，學(xué)生可以明顯觀察到絲線不張開。

高中物理涉及到的很多的規(guī)律，例如有牛頓運動定律、楞次定律、電磁感應(yīng)定律。通常情況下教師主要做演示實驗，學(xué)生們都在認真的看，但是并沒有最大限度的激發(fā)全體學(xué)生的參與熱情。對于特別核心的教學(xué)，教師應(yīng)該把問題回歸到起點進行教學(xué)，根據(jù)學(xué)生的認識規(guī)律來進行教學(xué)，用問題鏈的方式來深入探究，讓學(xué)生去感悟物理規(guī)律的存在。在波的傳播規(guī)律的教學(xué)中，學(xué)生在腦海中缺少波擴散的生動情景，因此我們可以利用校園池塘或者噴泉來展示給學(xué)生看，用水桶作為震動源觀察震動的特點和波形的變化角度，學(xué)生的體驗就比較直觀了。

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