利用生活物品創(chuàng)新初中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)的研究

溫超峰

摘? ?要：物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。在日常教學(xué)中，物理教師如果能積極引導(dǎo)學(xué)生利用生活物品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，不但人人可以參與，而且還可以在實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究和科學(xué)思維能力，培育他們的物理學(xué)科素養(yǎng)，為他們的終身發(fā)展奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。本文以如何引導(dǎo)學(xué)生利用生活物品創(chuàng)新初中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)為例，闡述利用生活物品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的積極作用。

關(guān)鍵詞：生活物品;創(chuàng)新;學(xué)科素養(yǎng)

著名物理學(xué)家富蘭克林說過：告訴我的我會(huì)忘記，展示給我看的我記不住，讓我動(dòng)手嘗試我才能明白。他從學(xué)生的角度充分說明了做中學(xué)的重要性，只有讓學(xué)生動(dòng)手探究，才能促進(jìn)學(xué)生必備品格和關(guān)鍵能力的形成。

1? 概念界定

生活物品：是生產(chǎn)、生活領(lǐng)域中泛指的各種東西或零星的物品。如：可樂瓶、乒乓球、雞蛋、吸管、鉛筆、木塊等物品。

創(chuàng)新：是指以相同的實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)出有別于別人常規(guī)思維的方案，或?qū)υ械姆桨高M(jìn)行改進(jìn)并取得良好的效果。

2? 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀調(diào)查及其原因分析

為了解當(dāng)前的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)情況，我們對(duì)三所學(xué)校八、九年級(jí)學(xué)生進(jìn)行了調(diào)查問卷，下發(fā)問卷1053份，收回1044份，問卷調(diào)查主要內(nèi)容及相關(guān)數(shù)據(jù)如表1。

從以上對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀調(diào)查可以看出四個(gè)問題：一是絕大部分的學(xué)生認(rèn)為物理實(shí)驗(yàn)對(duì)自己學(xué)好物理有很大的幫助;二是絕大部分的學(xué)生喜歡自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)操作;三是教師用實(shí)驗(yàn)視頻代替實(shí)驗(yàn)教學(xué)的占了一半，經(jīng)常有進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教師約占十分之三，而講解課本實(shí)驗(yàn)的教師還占十分之一，人人都能參與的分組實(shí)驗(yàn)幾乎沒有;四是物理老師有布置利用生活物品來做物理實(shí)驗(yàn)的約占十分之一，而從來沒有的占十分之九。

從和部分教師的訪談中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)開設(shè)不足的原因有四點(diǎn)：一是有些學(xué)校物理實(shí)驗(yàn)室的器材添置不足或是損壞嚴(yán)重，所以用演示實(shí)驗(yàn)來代替分組實(shí)驗(yàn);二是有些物理老師擔(dān)心教學(xué)進(jìn)度跟不上，不愿占用過多時(shí)間來分組實(shí)驗(yàn);三是有些物理老師認(rèn)為可以用練習(xí)的方式代替分組實(shí)驗(yàn)，省時(shí)省力;四是有些物理老師貪圖方便，所以用視頻或演示實(shí)驗(yàn)來代替分組實(shí)驗(yàn)。這些因素都制約了實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)面向全體的教學(xué)理念，制約了學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐，制約了學(xué)生的全面發(fā)展。

3? 利用生活物品創(chuàng)新初中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)的研究

根據(jù)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀調(diào)查反饋的信息，我們倡導(dǎo)教師可以利用課外時(shí)間引導(dǎo)學(xué)生利用生活物品來創(chuàng)新初中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)。生活中的物品，可樂瓶、乒乓球、雞蛋、吸管、鉛筆、木塊等物品，學(xué)生可以隨時(shí)隨地獲取。下面就以力學(xué)實(shí)驗(yàn)為例，談?wù)勅绾我龑?dǎo)學(xué)生利用生活物品進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。

3.1? 利用雞蛋創(chuàng)新力學(xué)實(shí)驗(yàn)

3.1.1? 驗(yàn)證大氣壓的存在

在一個(gè)去殼的熟雞蛋上插入兩根生日蠟燭，點(diǎn)燃蠟燭，把燃燒的蠟燭放入倒扣的花生油桶中，燃燒一會(huì)兒，再把雞蛋塞緊花生油桶口（如圖1），不一會(huì)兒雞蛋向上運(yùn)動(dòng)，說明雞蛋下表面受到大氣對(duì)它豎直向上大氣壓強(qiáng)的作用;接著把花生油桶水平放置，開口朝左重復(fù)上述步驟，不一會(huì)兒雞蛋向右運(yùn)動(dòng)，說明雞蛋左表面受到大氣向右的壓強(qiáng);開口朝右重復(fù)上述步驟，不一會(huì)兒雞蛋向左運(yùn)動(dòng)，說明雞蛋右表面也受到大氣向左的壓強(qiáng)。引導(dǎo)學(xué)生利用這些生活物品創(chuàng)新這一力學(xué)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生從中得出：大氣向各個(gè)方向都是有壓強(qiáng)的。

3.1.2? 利用慣性解釋現(xiàn)象

把一生、一熟兩個(gè)雞蛋放在水平桌面上，用力使這兩個(gè)雞蛋旋轉(zhuǎn)起來，再用手按住這兩個(gè)雞蛋并迅速放手，觀察雞蛋的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。由于熟雞蛋內(nèi)部已固化，用力使雞蛋旋轉(zhuǎn)起來，再用手按住雞蛋，外力使雞蛋由運(yùn)動(dòng)變?yōu)殪o止，放手后，雞蛋由于慣性要保持原來的靜止?fàn)顟B(tài);生雞蛋內(nèi)部處于液態(tài)，用力使雞蛋旋轉(zhuǎn)起來，再用手按住雞蛋，外力使蛋殼靜止，放手后，內(nèi)部蛋液由于慣性要保持原來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，帶動(dòng)蛋殼又旋轉(zhuǎn)起來。引導(dǎo)學(xué)生利用一生、一熟兩個(gè)雞蛋創(chuàng)新這一力學(xué)實(shí)驗(yàn)，從而可以得出結(jié)論：若雞蛋仍然靜止，則該雞蛋是熟的;若雞蛋又旋轉(zhuǎn)起來，則該雞蛋是生的。

3.2? 利用乒乓球創(chuàng)新力學(xué)實(shí)驗(yàn)

3.2.1? 探究流體壓強(qiáng)特點(diǎn)

將學(xué)生用的透明墊板做成圓柱形，直徑略比乒乓球大，并用透明膠固定好，將圓柱形的一端靠近乒乓球，用電吹風(fēng)在另一端口快速吹氣（如圖2），可以觀察到乒乓球一個(gè)接一個(gè)從吹氣口“爬出”來。這是因?yàn)橛须姶碉L(fēng)吹的那一端空氣流速大，壓強(qiáng)小;而另一端空氣流速小，壓強(qiáng)大;在壓力差的作用下乒乓球一個(gè)接一個(gè)的“爬出來”。引導(dǎo)學(xué)生利用這些生活物品創(chuàng)新這一力學(xué)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生從中得出液體壓強(qiáng)與流速之間的關(guān)系。

3.2.2? 探究浮力產(chǎn)生原因

找一個(gè)空礦泉水瓶，用剪刀沿瓶子的中間剪開，去除瓶底。將瓶口朝下，把乒乓球放入瓶中，左手握住瓶子，右手往瓶中倒水，觀察到乒乓球沒有上浮。這是因?yàn)槠古仪虻纳媳砻媸艿剿膶?duì)它豎直向下的壓力，而乒乓球下表面沒有水，沒有受到水對(duì)它豎直向上的壓力，也就是說水對(duì)乒乓球沒有產(chǎn)生浮力的作用。引導(dǎo)學(xué)生利用這些生活物品創(chuàng)新這一力學(xué)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生從中理解浮力產(chǎn)生的原因是什么。

3.3? 利用可樂瓶創(chuàng)新力學(xué)實(shí)驗(yàn)

3.3.1? 模擬帕斯卡桶裂實(shí)驗(yàn)

取一個(gè)空可樂瓶，用小刀在可樂瓶側(cè)面豎直地劃出幾道裂痕，然后用橡皮筋把裂縫扎緊， 用小刀在瓶蓋上鉆一個(gè)小孔，小孔的大小剛好能穿過細(xì)軟管，用橡皮泥密封細(xì)軟管和穿孔處之間的縫隙，將漏斗與軟管另一端相連，然后往瓶內(nèi)倒水，當(dāng)漏斗高度與可樂瓶的高度相同時(shí)，可樂瓶裂痕處不會(huì)有水流出，如果將細(xì)軟管另一端舉高時(shí)，則可以看到水從裂痕處噴射出來（如圖3）。引導(dǎo)學(xué)生利用這些生活物品創(chuàng)新這一力學(xué)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生從中得出：在液體密度相同時(shí)，液體深度越深，液體壓強(qiáng)越大。

3.3.2? 探究壓力作用效果

取兩個(gè)相同的可樂瓶，分別在瓶中注入三分之一和三分之二的水，然后把這兩個(gè)瓶子正放在相同的海綿上，我們可以看到：瓶中水量越多的可樂瓶使海綿的凹陷程度更大。如果在兩個(gè)瓶子中裝入等量的水，一個(gè)正放，一個(gè)倒放在相同的海綿上，我們可以發(fā)現(xiàn)：倒放的可樂瓶使海綿的凹陷程度更大。引導(dǎo)學(xué)生利用這些生活物品創(chuàng)新這一力學(xué)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生從中理解壓力作用效果與什么因素有關(guān)。

總之，這些生活物品隨處可得，只要教師引導(dǎo)得當(dāng)，學(xué)生就可以在課外時(shí)間，隨時(shí)隨地利用生活物品創(chuàng)新初中物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)，不但人人可以參與，而且還可以讓學(xué)生在實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究和科學(xué)思維能力，培育他們的物理學(xué)科素養(yǎng)，為他們的終身發(fā)展打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。