“小實驗”在物理課堂教學(xué)中的“大作用”

呂婷

物理作為高中教學(xué)中的重要教學(xué)科目之一，是學(xué)生為未來發(fā)展打好基礎(chǔ)的重要學(xué)科，對學(xué)生未來的學(xué)習(xí)與發(fā)展有著重要影響，而實驗則是物理教學(xué)中的重要教學(xué)方法之一，教師應(yīng)當(dāng)重視小實驗在高中物理教學(xué)中的作用，掌握有效的應(yīng)用策略，使學(xué)生掌握并能夠靈活運用物理知識，有效提升高中物理教學(xué)質(zhì)量。

物理課堂是實驗的課堂，物理課離不開實驗，往往一些很簡單的小實驗就能起到大作用。這里介紹一些簡易的，容易從身邊和生活中得到教具并實現(xiàn)實驗過程的小實驗。

1 《勻速圓周運動快慢的描述》中的小實驗

本節(jié)課是一節(jié)概念課，本是枯燥無味，卻可以由幾個小實驗而使課堂大放光彩。

1.1分組實驗：設(shè)計齒輪組，可讓小輪帶動大輪

教具是樂高積木中的一大一小兩齒輪及一些小插件。實驗?zāi)康模寣W(xué)生觀察大輪小輪的運動快慢。發(fā)現(xiàn)小輪轉(zhuǎn)了好幾圈，大輪才能轉(zhuǎn)一圈?？梢砸雒枋鰣A周運動的快慢的物理量——線速度。推導(dǎo)線速度公式時也可以直觀的看出線速度等于弧長除以時間。并且在后面講解“共線線速度相同，同軸角速度相同”時，讓學(xué)生能更直觀的理解。學(xué)生在學(xué)習(xí)知識點的同時又能鍛煉動腦思考、動手搭建的能力。而樂高積木本身就能激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生在快樂中學(xué)習(xí)?？梢哉f這個小小分組實驗雖小，但作用很大。

1.2學(xué)生參與圓周運動，感受線速度和角速度

利用班級教室里的旗桿，教師拿住其中一端，讓幾位同學(xué)來抓住旗桿，教師以自己為軸讓旗桿在水平面內(nèi)做緩慢的圓周運動，幾位同學(xué)隨著旗桿一起做圓周運動。這個演示實驗一做，馬上引起全部學(xué)生的共鳴，立刻調(diào)節(jié)了課堂氣氛。讓全班同學(xué)注意觀察，幾位做圓周運動的同學(xué)的線速度和角速度大小是否相同。發(fā)現(xiàn)：①在相同時間內(nèi)幾位同學(xué)轉(zhuǎn)過的角度相同，則他們的角速度相同。②在相同時間內(nèi)幾位同學(xué)走過的弧長不同，則他們的線速度不同，且越靠外的同學(xué)走過的弧長越長，線速度越大。這些都能直觀的看出來，且讓幾位做圓周運動的同學(xué)更加印象深刻。可以說是一個信手拈來的小實驗，卻發(fā)揮了大作用。

2 《磁場及其描述》中的小實驗

這節(jié)課原也是概念課，可用到的實驗不多，一般上課教師就是給學(xué)生看看條形磁鐵、題型磁鐵、小磁針、磁感線演示儀等等，然而使用一些有趣的自制小實驗卻可以點亮課堂！

2.1“高溫”消磁

教師用火燒刀片上所吸引的磁鐵，發(fā)現(xiàn)不久后磁鐵從刀片上掉落，也就是所謂的“高溫”消磁。利用這個實驗作為新課的引入，馬上吸引了全班學(xué)生的眼球，引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。該實驗本來只是教材中的一句話，“可用高溫來消磁”。而當(dāng)我們把它真正搬到課堂上演示出來，那直觀的視覺效果比起課本上那微不足道的一句話更能引起學(xué)生的注意。這也足以體現(xiàn)教師的智慧和實踐動手能力。我們不需要很高的溫度，只要日常的打火機，當(dāng)然按正規(guī)我們可以使用酒精燈，其溫度就足夠了。一小塊磁鐵、一把刀片或別的小金屬片、一個打火機或一盞酒精燈，這些都是生活中很容易實現(xiàn)的。就看我們教師愿不愿去收集去動手。

2.2模擬地磁場

教師利用廢紙皮剪一個圓模擬地球，在圓形紙皮后面粘一塊條形磁鐵用來模擬地磁場，然后用小磁針繞著模擬地球一周，讓學(xué)生觀察小磁針的偏轉(zhuǎn)情況。紙皮、條形磁鐵、小磁針，利用這些簡單教具做出的看似簡單的小實驗卻能說明一些大道理。第一，讓學(xué)生更直觀的了解指南針為什么會指南北;第二，讓學(xué)生直觀的看到在南北極以及赤道正上方時小磁針的指向;第三，為后面學(xué)生解決一些有關(guān)地磁場的題目建立起地磁場的物理模型;第四，對學(xué)生接下來理解磁感線的特點（磁場中某點磁場方向為該點小磁針靜止時N極指向）幫助很大。這個實驗看上去、做起來都很簡單，但是要想到這么做真是不容易，充分的體現(xiàn)出我們物理教師的教學(xué)智慧！

3 《機械波的形成與描述》中的小實驗

3.1改進后的“人波”

在講機械波的傳播特點時，物理教師常會演示人波來模擬繩波，進而來說明機械波在傳播的過程中的特點：前一個點帶后一個點，后一個點學(xué)前一個點，后一個點晚前一個點，各質(zhì)點在各自的平衡位置附近做受迫振動，各質(zhì)點的起振方向與波源的相同。教師往往按書上說的來做，即一列同學(xué)按一前一后的站成一列，各自做蹲下站起的動作，讓別的同學(xué)來觀察這列模擬的繩波上各個質(zhì)點的運動。書上的做法有個缺點，就是各個同學(xué)是獨立分開的，同學(xué)與同學(xué)之間并沒有聯(lián)系，這樣就無法說明“前一個點帶后一個點”及“各質(zhì)點做受迫振動”則無法說明為什么“各質(zhì)點的起振方向與波源的相同”。

為了可以看出前面幾個特點，教師將該實驗做了一點小小的改進。讓各位同學(xué)手牽著手，面向同一個方向站成一列，第一位同學(xué)做波源。實驗時，各位同學(xué)將眼睛閉上，由做“波源”的同學(xué)慢慢的做蹲下站起的動作，其他同學(xué)則憑手上的感覺判斷自己要蹲下還是站起。一開始可能會有點亂，可以讓同學(xué)們多做幾次就能形成比較漂亮的波形了。

改進后的實驗，各“質(zhì)點”間有了聯(lián)系，其他同學(xué)很容易就可以看出“前一個點帶后一個點”及“各質(zhì)點做受迫振動”。并且可以讓做質(zhì)點的同學(xué)來說說出自己的感受——做受迫振動。通過學(xué)生的觀察及感受，很直觀形象的“看到了”波傳播的特點，將抽象的知識具體化，有助于學(xué)生對知識的理解和應(yīng)用。

3.2“磁鐵”質(zhì)點區(qū)分波形曲線和振動曲線

機械波的描述中，最容易混淆的就是波形曲線和振動曲線。波形曲線表示的是某一時刻不同質(zhì)點的位移情況，波形曲線是實際的波形圖，其橫坐標(biāo)是波傳播方向上的位移。而振動曲線表示的是某一個質(zhì)點在不同時刻的位移情況，振動曲線并不是實際的運動軌跡，其橫坐標(biāo)是時間。因為兩個圖像都是正余弦圖像，所以學(xué)生容易混淆，且不易理解兩個圖的意義，不懂得應(yīng)用。

教師將圓形小磁鐵（兒童玩具），涂上不同的顏色來代表不同的質(zhì)點（可以是9個或更多），貼在黑板上畫好的波形圖中，讓學(xué)生將其看成各質(zhì)點的“集體照片”。再用同一種顏色的質(zhì)點代表振動圖像中同一個點在不同時刻的“頻閃照片”：先模擬一個質(zhì)點邊振動邊拍“頻閃照片”，將同種顏色的磁鐵貼在振動圖像縱軸的不同位置，接著將這些“頻閃照片”沿著時間軸平鋪開來形成振動圖像。

這樣一來，再一次將抽象的知識形象化具體化，學(xué)生很容易就理解了兩個圖像的意義，對之后兩個圖像的應(yīng)用非常有幫助。這里用的小磁鐵只是小小的兒童玩具，教師利用自己的智慧，將幾個涂上顏色的小磁鐵發(fā)揮了大作用。物理教具——只有想不到，沒有做不到。

3.3充分利用的“繩波”

繩波在機械波的形成與描述中是一個很重要的波，它貫穿了整節(jié)課。在機械波的形成時會用到，看機械波的傳播特點時會用到，畫波形曲線時還會用到，講波長時就是以繩波為原型。所以繩波的演示很重要，繩波看似簡單，想要做出漂亮的波形卻沒有那么容易。如課本上說的一端系在墻上一端用手抖動，很難形成同一個內(nèi)振動的繩波。

為了克服這一難點，讓繩波發(fā)揮大作用，首先，教師將繩子放在地上抖動，這樣就能形成比較理想的波形。其次，教師拿學(xué)生八字跳繩用的長麻繩，放在學(xué)生組與組間的過道地面上來演示，并在繩上系了條紅繩做為標(biāo)記，代表繩上的某一質(zhì)點。實驗時，請一位同學(xué)在后面踩住繩子，教師在前面抖動，左右兩邊的過道各演示一次。并且在實驗之前先給學(xué)生提出三個問題，讓學(xué)生帶著問題去觀察實驗。（1）繩上的每一個質(zhì)點為什么會動？（2）繩上質(zhì)點會不會隨著繩波向前遷移？（3）繩子上的質(zhì)點在做什么運動？第一個問題的回答——繩上的質(zhì)點的振動是由于教師的抖動，可以引出機械波的概念，機械振動在介質(zhì)中的傳播。第二個問題的回答可以讓學(xué)生自己看出機械波傳播的特點之一，質(zhì)點不會隨波遷移。第三個問題的回答可以讓學(xué)生看出機械波傳播的另一個特點，質(zhì)點在平衡位置附近做機械振動。接著，拍下實驗時繩波的視頻，播放給學(xué)生看，地上瓷磚的縫隙正好可以構(gòu)成橫軸坐標(biāo)，再將視頻截屏成圖片，利用課件用紅線畫出橫縱軸，從而就成功引出了波形圖像。

4 結(jié)語

就這樣，簡簡單單的一個繩波演示實驗，貫徹了整節(jié)課，發(fā)揮了大作用?？磥恚嶒炓l(fā)揮大作用，不但要會做實驗，還要會用實驗。物理課堂是智慧的課堂，等待我們?nèi)グl(fā)掘，去實踐！讓我們用我們智慧的火花帶領(lǐng)學(xué)生們領(lǐng)略神奇的物理課堂！

（作者單位：永安三中）