高中物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新探析

謝欲濤

【摘要】物理教學(xué)中，做物理實(shí)驗(yàn)具有非常重要意義，可以使抽象的問(wèn)題具體化。在新課程改革推進(jìn)階段，物理教師應(yīng)以實(shí)際行動(dòng)，實(shí)事求是，創(chuàng)新傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用現(xiàn)代教學(xué)手段，結(jié)合最新的教學(xué)工具，接觸現(xiàn)實(shí)生活，修改不完善的實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。讓物理實(shí)驗(yàn)真正發(fā)揮作用，幫助理解和啟發(fā)智慧實(shí)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】高中物理；實(shí)驗(yàn)；創(chuàng)新事例

物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是物理教學(xué)中非常重要的一部分內(nèi)容；另外一方面，實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以有效地鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，促進(jìn)學(xué)生將書(shū)本上的知識(shí)與實(shí)踐能力相結(jié)合，所以，實(shí)驗(yàn)教學(xué)也是提升學(xué)生綜合素質(zhì)的重要途徑。在新課程改革不斷深入的情況下，高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)也要在實(shí)踐中不斷創(chuàng)新，這就需要我們一線教師不斷探索。在長(zhǎng)期的教學(xué)實(shí)踐中，筆者在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方面總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)，又總結(jié)了同事們的優(yōu)秀成果，將近些年高中物理實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新成果做一個(gè)匯報(bào)，希望對(duì)一線教師的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)有所幫助。

一、使用現(xiàn)代工具增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效果

現(xiàn)在更受歡迎的是傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)物理課項(xiàng)目，在過(guò)去，由于我國(guó)教學(xué)硬件環(huán)境不齊全，受到一些設(shè)備和條件的限制，所得到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并不完善，操作不太方便學(xué)生觀察。隨著教學(xué)設(shè)備的不斷完善，我們可以充分利用這些新工具，新實(shí)驗(yàn)方法來(lái)改進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)。

1.投影儀

一些演示實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)變化不明顯，操作范圍小，實(shí)驗(yàn)結(jié)果不能清楚地傳達(dá)給每一個(gè)學(xué)生，那么我們可以使用投影儀放大實(shí)驗(yàn)效果。如，“游標(biāo)卡尺的使用和測(cè)量”，以前教師操作演示，由于游標(biāo)卡尺規(guī)模小，坐在后面的學(xué)生認(rèn)為沒(méi)有厚度?，F(xiàn)在，我們可以使用投影儀放大效應(yīng)，游標(biāo)卡尺的規(guī)模上的投影，它可以提供一個(gè)開(kāi)發(fā)規(guī)模上的投影，確保每個(gè)學(xué)生可以觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

2.Excel數(shù)據(jù)處理功能

隨著信息技術(shù)技能的提高，現(xiàn)在大多數(shù)中學(xué)生都能夠使用Excel的一些基本操作，處理簡(jiǎn)單的表格，但對(duì)Excel的功能不了解深。事實(shí)上，Excel功能還有很多功能沒(méi)有被利用，充分利用Excel數(shù)據(jù)處理功能，可以幫助我們解決一些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到更準(zhǔn)確的結(jié)果，更方便和高效。例如，在物理教學(xué)中，為了探索質(zhì)量和加速度之間的關(guān)系，通常在收集多組數(shù)據(jù)，進(jìn)行比較，這時(shí)手工數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、耗時(shí)且容易出錯(cuò)的情況下，如果我們知道Excel更深入的功能，直接將兩組數(shù)據(jù)的質(zhì)量和加速度轉(zhuǎn)換為Excel圖表，就可以自動(dòng)生成反向曲線。

3.數(shù)字化實(shí)驗(yàn)

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)可以自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，提高實(shí)驗(yàn)效率。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)是將傳感器與計(jì)算機(jī)兩者相結(jié)合，可以與實(shí)驗(yàn)裝置相結(jié)合，也可以獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)。它屬于一種高技術(shù)含量的實(shí)驗(yàn)方法。探究牛頓第三定律，并使用數(shù)字實(shí)驗(yàn)，計(jì)算機(jī)可以快速顯示相互作用力之間的關(guān)系，從而產(chǎn)生相互作用力的大小相等方向相反的結(jié)論，確認(rèn)牛頓第三定律，也可以進(jìn)一步探索，力的大小與物體的加速度方向無(wú)關(guān)。

二、從生活現(xiàn)象出發(fā)完成實(shí)驗(yàn)

選擇貼近生活的實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生能夠理解物理知識(shí)與現(xiàn)實(shí)生活的緊密聯(lián)系，激發(fā)興趣，激發(fā)學(xué)生的發(fā)展思維。另一方面，利用普通項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，從教科書(shū)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中進(jìn)行良好的物理實(shí)驗(yàn)，充分發(fā)揮學(xué)生的想象力，鍛煉學(xué)生的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和動(dòng)手能力。

1.選擇生活中常見(jiàn)的工具

物理實(shí)驗(yàn)不需要在實(shí)驗(yàn)室里，用專業(yè)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備完成，在保證安全的前提下，也可以利用生活中的東西進(jìn)行試驗(yàn)。筆者看到一個(gè)老師在設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，用磁鐵、罐頭、竹簽、紙盒和其他輔助材料。當(dāng)易拉罐旋轉(zhuǎn)著靠近磁鐵的時(shí)候，如果磁鐵靜止，易拉罐也會(huì)快速靜止，這時(shí)候再旋轉(zhuǎn)磁鐵，易拉罐也會(huì)隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。本實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單明了地展示了電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)原理。

2.利用人體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

最簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)工具其實(shí)是在我們周圍，沒(méi)有任何外部干預(yù)，只靠我們自己的身體也可以做一點(diǎn)“實(shí)驗(yàn)”，大致感受壓力，和其他運(yùn)動(dòng)。比如，手指敲擊桌面，手指作為受力方，但也能感覺(jué)到疼痛，如果增加敲打，可以增加手指的疼痛感，這就證明了反應(yīng)與反應(yīng)之間的關(guān)系；再例如，一個(gè)同學(xué)，請(qǐng)做下蹲運(yùn)動(dòng)，同時(shí)手臂水平伸展運(yùn)動(dòng)，其他學(xué)生在觀察的總數(shù)中，這個(gè)同學(xué)手以勻速呈現(xiàn)斜運(yùn)動(dòng)，從而可以觀察到一些簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)合成。

三、在教學(xué)中改進(jìn)實(shí)驗(yàn)

現(xiàn)在高中物理實(shí)驗(yàn)，主要是嚴(yán)格按照教材步驟完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，盡管這些經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)很多次驗(yàn)證，但畢竟不是完全適用于所有的教學(xué)情況，對(duì)所涉及的材料良好的實(shí)驗(yàn)步驟，我們不必完全遵循，可以稍微修改，使其更方便和完善。

1.對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)不足之處加以完善

一些經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)存在了很長(zhǎng)時(shí)間，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果并不令人滿意。我們可以稍微改進(jìn)一下數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)更穩(wěn)定，更容易操作。如在查詢中滑動(dòng)摩擦，常用的是直接用手拉彈簧測(cè)功器的方法，但不容易拉彈簧測(cè)力計(jì)直接拉強(qiáng)度，導(dǎo)致數(shù)據(jù)波動(dòng)較大，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。我們可以用手拉木板，使張力相對(duì)容易控制，得到的數(shù)據(jù)將更加準(zhǔn)確。事實(shí)上，對(duì)于整個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)，這個(gè)變化可以說(shuō)是非常小的，但它實(shí)際上提高了實(shí)驗(yàn)的效果。

2.依據(jù)實(shí)際情況安排實(shí)驗(yàn)

我們?cè)谡n堂上做實(shí)驗(yàn)，不僅要考慮實(shí)驗(yàn)的效果，而且要考慮到課堂環(huán)境以及操作的實(shí)際教學(xué)效果，在必要的時(shí)候，我們可以對(duì)試驗(yàn)過(guò)程做一些調(diào)整，使它適應(yīng)課堂教學(xué)條件。例如，在牛頓管自由落體的實(shí)驗(yàn)中，通常的方法是把羽毛放在空氣牛頓管中進(jìn)行自由落體，然后再取出牛頓管，再觀察這種現(xiàn)象。但在提取空氣的過(guò)程中，既耗時(shí)又嘈雜，學(xué)生們?cè)谙旅娴戎n堂教學(xué)自然形成了一個(gè)缺口。如果老師事先畫(huà)了一個(gè)牛頓管，真空中的自由落體實(shí)驗(yàn)，那么空氣，也可以有同樣的效果，也可以節(jié)省時(shí)間。

四、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在改造傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，我們可以完全擺脫傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的束縛，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃。我們可以用更方便、更新穎的方法完成實(shí)驗(yàn)。當(dāng)然，這個(gè)過(guò)程可以由老師和學(xué)生來(lái)完成，因此，不僅要設(shè)計(jì)出與物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀相對(duì)應(yīng)的，也可以培養(yǎng)學(xué)生的探索精神。相比之下，自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)學(xué)生更有動(dòng)力，更愿意開(kāi)發(fā)和比較不同角度的實(shí)驗(yàn)。

1.小實(shí)驗(yàn)中的大道理

有許多實(shí)驗(yàn)材料很少，步驟很簡(jiǎn)單。每個(gè)學(xué)生都可以自己設(shè)計(jì)和完成自己的作品。例如，學(xué)習(xí)“平行四邊形法則”，作者用來(lái)鼓勵(lì)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證平行四邊形法則，一個(gè)學(xué)生可以提出可視化的作用力，這個(gè)想法是照亮了每個(gè)人的心靈，你用橡皮筋張力的大小，與兩個(gè)彈性伸長(zhǎng)長(zhǎng)度和規(guī)模驗(yàn)證“平行四邊形法則”，學(xué)生在這個(gè)過(guò)程中也學(xué)到了新的測(cè)試方法。

2.自己動(dòng)手，邊做邊學(xué)

一些定理，驗(yàn)證規(guī)則麻煩，不能像在“橡皮筋實(shí)驗(yàn)”完成前那樣簡(jiǎn)單，這就需要教師和學(xué)生一起，在不斷探索中修改實(shí)驗(yàn)，逐漸達(dá)到理想的效果。如，學(xué)習(xí)本節(jié)“曲線運(yùn)動(dòng)中的受力方向”，有學(xué)生帶來(lái)兄弟的玩具車和賽車軌道，將軌道設(shè)計(jì)成圓形弧形，在突然停車時(shí)觀察汽車的運(yùn)動(dòng)方向。這是一個(gè)很好的設(shè)計(jì)，但是很容易脫離軌道，很難做實(shí)驗(yàn)。其中一名學(xué)生提議用球替換汽車，第一名是選擇乒乓球，但乒乓球太大、太輕、不太理想。最后老師選擇了鋼球，在軌道上自由滑動(dòng)，然后把小紙箱切的軌道，最后無(wú)論小球從什么高度、滑動(dòng)速度，都飛進(jìn)一個(gè)小紙箱，充分展示了壓力曲線的運(yùn)動(dòng)對(duì)象。

通過(guò)上面的各個(gè)例子，我們可以看到，高中物理實(shí)驗(yàn)不是死板的，僵化的，而是為了讓學(xué)生更好地理解物理知識(shí)，驗(yàn)證物理原理，提高學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣，鍛煉學(xué)生的理解思維，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作能力。因此，我們的物理教師不應(yīng)該對(duì)物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行定型和形式化。我們應(yīng)該繼續(xù)以實(shí)事求是的態(tài)度來(lái)創(chuàng)新物理實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生的物理學(xué)認(rèn)知，更好地為物理教學(xué)服務(wù)。

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