小實(shí)驗(yàn)，大作用

周鑫湘

摘 要：實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生物理概念的形成、規(guī)律的理解、探索精神的養(yǎng)成及物理學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)都有著非常重要的作用。微型實(shí)驗(yàn)由于具有儀器簡(jiǎn)單、取材容易、省時(shí)省力、現(xiàn)象明顯、貼近生活等特點(diǎn)，正在課堂教學(xué)中極大地激發(fā)著學(xué)生物理學(xué)習(xí)的興趣，有效地提高著課堂教學(xué)的質(zhì)量，微型實(shí)驗(yàn)非常值得廣大一線物理教師在物理課堂教學(xué)中加以運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：微型實(shí)驗(yàn)；課堂教學(xué)；運(yùn)用案例

物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，一切物理規(guī)律都是在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上加上邏輯思維的成果。在課堂上，實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生物理概念的形成、規(guī)律的理解、探索精神的養(yǎng)成及物理學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)都有著非常重要的作用。然而，教師往往由于缺乏現(xiàn)成儀器、教學(xué)時(shí)間緊張等原因，少做或不做物理實(shí)驗(yàn)；或者所做實(shí)驗(yàn)選用的儀器設(shè)備過(guò)于復(fù)雜、數(shù)字化程度高，在有限的課堂時(shí)間里學(xué)生難以理解。這樣的物理課堂就脫離了學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，違背了物理這門學(xué)科實(shí)驗(yàn)加推理的科學(xué)精神，好比少了“色、香、味”的食物，僅能勉強(qiáng)滿足學(xué)生考試的需要，無(wú)法達(dá)成培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)這一教育宗旨。

事實(shí)上，我們可以設(shè)計(jì)一些儀器簡(jiǎn)單、省時(shí)省力、現(xiàn)象明顯的微型實(shí)驗(yàn)來(lái)闡明概念、解釋規(guī)律，讓我們的物理課堂更加充實(shí)、易懂、可信且具有趣味性。

【案例一】感受桿中彈力方向

相對(duì)于繩和彈簧中的彈力方向而言，桿中彈力的方向較難

判斷。

實(shí)驗(yàn)1：在圖1中，小球所受彈力方向?qū)τ诔鯇W(xué)彈力的學(xué)生來(lái)說(shuō)比較容易犯錯(cuò)，學(xué)生往往認(rèn)為小球所受彈力沿桿方向?？捎眠@樣一個(gè)微型實(shí)驗(yàn)來(lái)消除學(xué)生的錯(cuò)誤印象：讓學(xué)生用一根手指模擬桿，找一重物（如橡皮泥球等，重一些效果更好）模擬小球套在手指上，學(xué)生明顯就能感覺(jué)到手指對(duì)重物的彈力是在豎直方向上。

實(shí)驗(yàn)2：對(duì)于較為復(fù)雜的桿中彈力方向的判斷，也可用微型實(shí)驗(yàn)來(lái)給學(xué)生切身的感受。

比如圖2中要求分析桿1和桿2的受力情況，學(xué)生們不容易一下子就做正確。我們可設(shè)計(jì)如下微型實(shí)驗(yàn)：以同桌兩人為一小組，其中一位同學(xué)右手臂彎曲叉腰（如圖3中甲同學(xué)），另一位同學(xué)乙拉住甲同學(xué)的手肘并向下用力（如圖3）。

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此時(shí)甲同學(xué)就明顯感覺(jué)到自己兩段手臂受力的方向。隨后甲乙兩同學(xué)交換。通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)的親身感受，同學(xué)們一下子就將這一抽象問(wèn)題搞懂了，并且印象深刻。老師講解和板演都無(wú)法達(dá)到的效果，通過(guò)一個(gè)看似信手拈來(lái)卻設(shè)計(jì)巧妙的微型實(shí)驗(yàn)就可以立竿見(jiàn)影。

【案例二】體會(huì)物體慣性與質(zhì)量的關(guān)系

慣性是一個(gè)比較抽象的概念。慣性的大小反映在物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易程度，這一點(diǎn)學(xué)生比較難理解。

我們可以設(shè)計(jì)這樣一個(gè)小實(shí)驗(yàn)：用兩只乒乓球，一只裝滿沙子并封好口，另一只不裝。將這兩只外形一樣的乒乓球懸掛起來(lái)，分別請(qǐng)一男一女兩位同學(xué)上來(lái)水平吹靜止的乒乓球（如圖4）。為了增加意外效果，可請(qǐng)男生吹裝沙的球，女生吹不裝沙的球。結(jié)果是男生用力吹但乒乓球只微微擺動(dòng)，而女生輕輕一吹乒乓球就立即擺向高處。如此明顯且反差巨大的現(xiàn)象立刻引起了學(xué)生強(qiáng)烈的興趣和思考，然后自然就能從比較兩球的差別來(lái)引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)慣性與質(zhì)量的關(guān)系。

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“聽(tīng)來(lái)的忘得快，看到的記得住，做過(guò)的才能會(huì)?！闭n堂上運(yùn)用學(xué)生身邊的物品做成的“簡(jiǎn)易”器材，卻能讓學(xué)生通過(guò)觀察甚至親身參與實(shí)驗(yàn)過(guò)程，且能分析產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因，并針對(duì)實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的問(wèn)題，提出自己想法。這一系列的教學(xué)活動(dòng)中，不但激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的觀察、分析、探究和解決問(wèn)題的能力，使物理課堂回歸了“實(shí)驗(yàn)”的本質(zhì)。

【案例三】驗(yàn)證氣體對(duì)外做功內(nèi)能減小

在研究做功與物體內(nèi)能變化關(guān)系時(shí)，我們可以用空氣壓縮引火儀來(lái)做空氣壓縮引火實(shí)驗(yàn)，從而驗(yàn)證“外界對(duì)氣體做功內(nèi)能增加”這一結(jié)論。然而我們往往在教學(xué)過(guò)程中忽略了對(duì)“氣體對(duì)外做功內(nèi)能減小”的驗(yàn)證。事實(shí)上我們可以用下面的微型實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證。

如圖5所示，取一個(gè)塑料飲料瓶，除去包裝紙使瓶體透明，找一個(gè)與瓶口相配的橡皮塞和一個(gè)自行車輪胎上的氣門芯。在橡皮塞上鉆一孔并將氣門芯插入瓶塞中。在瓶?jī)?nèi)滴幾滴酒精，用橡皮塞塞住瓶口使它不漏氣。（注意：塞子不要塞得過(guò)緊，以防打氣時(shí)壓強(qiáng)過(guò)高使瓶子爆裂，也可用透明膠帶纏繞瓶體以增加安全性。）用鐵架臺(tái)將瓶子固定，然后用打氣筒從氣門芯向瓶?jī)?nèi)打氣。當(dāng)氣壓足夠大時(shí)，塞子從瓶口沖出，觀察塑料瓶，發(fā)現(xiàn)里面充滿白霧。從而說(shuō)明了壓縮氣體膨脹對(duì)外做功，使瓶?jī)?nèi)氣體內(nèi)能減小，溫度降低，導(dǎo)致瓶?jī)?nèi)部分酒精蒸氣和水蒸氣液化成霧狀。

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“千言萬(wàn)語(yǔ)說(shuō)不清，一做實(shí)驗(yàn)就分明?！睂?shí)驗(yàn)對(duì)于物理課堂教學(xué)的作用可見(jiàn)一斑。而微型實(shí)驗(yàn)由于具有儀器簡(jiǎn)單、取材容易、省時(shí)省力、現(xiàn)象明顯、貼近生活等特點(diǎn)，正在課堂教學(xué)中極大地激發(fā)著學(xué)生物理學(xué)習(xí)的興趣，有效地提高著課堂教學(xué)的質(zhì)量，筆者以為微型實(shí)驗(yàn)非常值得廣大一線物理教師在物理課堂教學(xué)中加以運(yùn)用。

參考文獻(xiàn)：

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[2]潘學(xué)軍.物理實(shí)驗(yàn)方法與演示教具制作[M].北京：科學(xué)出版社，2012-08.

（作者單位 江蘇省常州市武進(jìn)區(qū)湟里高級(jí)中學(xué)）