自制簡易實驗在物理教學(xué)中的應(yīng)用

黃銀鶴

摘? 要：自制的簡易實驗可能簡易到連正規(guī)的名字都沒有，但它往往取材方便、易于制作，只需要對現(xiàn)有的實驗器材或生活材料進行重新設(shè)計和整合;設(shè)計和操作過程雖然也包含著物理思想和方法，但更加貼近生活，猶如做游戲，這樣反而容易更被學(xué)生理解和接受。

關(guān)鍵詞：自制;簡易;演示實驗

物理作為一門實驗科學(xué)，實驗在物理教學(xué)中的重要性是不言而喻的，它不僅能使抽象的物理知識具體化，還能鍛煉學(xué)生的知識應(yīng)用能力和動手操作能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。新課程改革對學(xué)生實驗和演示實驗有了更加明確的標(biāo)準(zhǔn)和要求，把物理教學(xué)中的實驗探究和教學(xué)提升到了一個新的高度。然而，教材的篇幅總是有限的，最多也只能編排下所有規(guī)定范圍內(nèi)的學(xué)生實驗和部分演示實驗;另一方面，各個學(xué)校的實驗器材配備率和使用率差異性也很大，對規(guī)定范圍之外的實驗，恐怕只能望洋興嘆了。于是，自制的簡易實驗就有了發(fā)揮的空間。這類實驗可能簡易到連正規(guī)的名字都沒有，但它往往取材方便、易于制作，只需要對現(xiàn)有的實驗器材或生活材料進行重新設(shè)計和整合;設(shè)計和操作過程雖然也包含著物理思想和方法，但更加貼近生活，猶如做游戲，這樣反而更容易被學(xué)生理解和接受。下面通過幾個實例，來說明簡易實驗在課堂設(shè)計和教學(xué)中的應(yīng)用。

一、一張A4紙的妙用

在研究自由落體運動時，亞里士多德根據(jù)平常觀察到的生活現(xiàn)象，得出一個觀點：“物體下落的快慢是由它們的重量決定的”。這里，其實我們可以通過一張A4紙做一組簡易的演示實驗來說明問題，具體實施如下：

第①次實驗。先取一張A4紙，裁去約四分之一至三分之一，并把裁掉的部分揉成一團，保留的部分仍然為平整一張。然后，同時把紙張和紙團舉到桌面上方一定高度，紙張保持水平。最后，同時釋放紙張和紙團，觀察它們下落到桌面所用的時間。實驗現(xiàn)象應(yīng)該很明顯，質(zhì)量較輕的紙團先落到桌面上，亞里士多德的觀點有問題，物體下落的快慢不是由它們的重量決定的。

第②次實驗。先把上次實驗用剩的紙張再重新裁成相同的兩張，把其中一張揉成紙團，這樣得到質(zhì)量相同的一個紙團和一張紙（控制變量法）;與上次實驗相同操作，釋放紙張和紙團，發(fā)現(xiàn)紙團先落到桌面上。引發(fā)學(xué)生思考，比較容易得到“空氣阻力對物體下落有很大影響”的想法。

第③次實驗。重復(fù)釋放紙張和紙團的操作，只不過這次操作時，紙張在初始位置時不是水平，而是呈豎直狀態(tài);且紙張的下端和紙團在同一高度，不宜過高，目的使紙張下落過程中也盡量保持豎直。最后會發(fā)現(xiàn)，紙張和紙團幾乎同時落到桌面上。這次實驗的現(xiàn)象進一步證實了之前“空氣阻力對物體下落有很大影響”的結(jié)論。

整個實驗既沒有深奧的實驗原理，也沒有精密的實驗器材，只是對一張A4紙進行了幾次巧妙的設(shè)計，操作也十分簡單。但看似這個簡易的演示實驗，不僅推斷出了亞里士多德的觀點是錯誤的，還進一步引發(fā)新的思考，得出更深層次的結(jié)論，為“沒有空氣阻力”情況下的自由落體運動的研究做好鋪墊。

二、一根細線的妙用

在學(xué)習(xí)牛頓第一運動定律時，關(guān)于生活中的慣性現(xiàn)象，如果用語言描述、圖片展示、視頻播放等，當(dāng)然能讓學(xué)生通過想象、回憶，根據(jù)自身經(jīng)驗得出結(jié)論。但通過實驗動手操作，也不失為一種不可替代的好方法，現(xiàn)舉一個簡易的實驗例子如下：

準(zhǔn)備一根很長的細線（用力一扯，會斷的那一種），分成若干段備用;從實驗室取若干個質(zhì)量為50g的鉤碼，可用于分組實驗;將細線系于一個鉤碼的上下兩端，上端用于固定，下端打一個圓環(huán)結(jié)（大小適合伸進一個手指，可以用手向下拉細線）。如右圖所示，準(zhǔn)備就緒后，可以讓學(xué)生思考：鉤碼上下各有一根細線，通過用手向下拉扯細線，能不能做到“想讓哪一根細線斷，就讓哪一根斷”？

對已經(jīng)學(xué)過力的平衡和牛頓第一定律的學(xué)生而言，原理其實很簡單。如果向下拉細線，緩慢增加拉力，鉤碼受力平衡，上面一根細線的拉力始終比下面一根大，差值正好等于鉤碼的重力大小。這種情況下，上面的細線將會先斷。如果迅速向下拉細線，鉤碼由于慣性還來得及向下產(chǎn)生移動，即上面一根細繩的拉力還沒來得及增加，下面一根細線就已經(jīng)先被扯斷了。這個實驗雖然簡單，但效果卻不一般。它不僅引導(dǎo)了學(xué)生積極思考，加深對慣性的理解，還鞏固了已學(xué)的知識，并且為學(xué)生提供動手的機會，增加學(xué)習(xí)的趣味性和實驗操作的成就感。

以上只是舉了兩個例子來說明自制簡易實驗在物理教學(xué)中的應(yīng)用，事實上，這種實驗的數(shù)量或?qū)⑹遣豢晒懒康?。但要將它們恰到好處地納入課堂，還需要大量的物理實驗員和教師在平時勤于觀察和思考，因地制宜地發(fā)揮學(xué)校里和生活中的可用素材，將是很大的挑戰(zhàn)。