高中低成本物理實驗的應用研究

摘要：本文主要對高中物理低成本實驗進行應用研究。首先探究了低成本實驗的應用意義，接著指出低成本物理實驗要遵循簡潔、安全、啟發(fā)性三個原則。最后就高中物理實驗進行低成本案例展示。希望本文能給予物理領(lǐng)域研究者一些啟發(fā)借鑒。

關(guān)鍵詞：高中物理;低成本實驗;啟發(fā)性;案例展示

前言：

低成本實驗是國際實驗教學改革的一個新方向，倡導應用生活中的常見物品進行實驗，節(jié)約實驗成本，簡化實驗過程。我國作為在世界上排名前列的國家，也要在教學中與國際接軌，實現(xiàn)物理實驗的低成本化。

一、低成本物理實驗的應用意義

（1）提高實驗頻率

物理的有效性學習離不開大量的實驗探索，但實驗是一個資源的消耗過程，也是一個費時費力的過程。低成本實驗，提倡以生活日常所見材料為主，順利把物理實驗的耗材由稀缺變?yōu)槌Ｒ?，在實驗成本與實驗條件上都有所降低。因此，學生的實驗效率大大提高，實驗條件也更為充足，滿足了學生進行反復實驗的基礎條件。

（2）符合可持續(xù)發(fā)展觀

科學發(fā)展觀中提出了“可持續(xù)發(fā)展”的理念。物理低成本實驗中實現(xiàn)了稀缺資源與常見資源的置換，使得資源的使用價值得到提高，使用持續(xù)時間更久，是對可持續(xù)發(fā)展的落實。同時，低成本實驗也實現(xiàn)了對物理實驗的改革，促進物理實驗教學的良性發(fā)展，也是可持續(xù)發(fā)展的體現(xiàn)。

（3）體現(xiàn)趣味性

低成本物理實驗的實現(xiàn)并不容易，需要教師對生活中的常見物品觀察入微，進行全面認識，必要的時候，甚至需要先就生活物品進行改造創(chuàng)新，最后才能把生活物品順利應用到物理實驗中。因此，學生在進行低成本物理實驗時，看到的實驗材料就是由教師重新詮釋后的常見物品，物品在實驗中的全新應用與學生平時的認知形成反差，由此帶給學生耳目一新的感覺。

二、低成本物理實驗開發(fā)設計原則

（1）實驗流程簡潔

低成本物理實驗的主要目的之一是簡化物理實驗，而非單純?yōu)榱斯?jié)約成本而探索。因此，在設計過程中，成本與實驗流程都要綜合考慮到。如果實驗成本低，但實驗步驟繁瑣，則反而導致物理實驗效率降低，物理探究的結(jié)果不理想，這樣的低成本實驗看似節(jié)約，實則是丟了西瓜撿了芝麻。所以，實驗流程要遵循簡潔的原則。假設實驗成本降低了一半，實驗過程增加了1-2個簡單的步驟，那么該低成本實驗有推行的價值。假如實驗成本只降低了10%，實驗過程卻復雜了數(shù)倍，則該低成本實驗沒有推行的價值。當然，判斷的時候應當結(jié)合具體情況，以上只是對常見情況的概括。

（2）實驗過程安全

低成本實驗的過程一定要安全，不能單純追求“低成本”而忽略實驗人員的安全，以及實驗順利進行的價值。比如在電流實驗中，為了節(jié)約成本而選用破損電線。破損電線可能存在漏電現(xiàn)象，在家庭用電中屬于危險品，低成本實驗中切不可使用這類本身因為有問題被丟棄的產(chǎn)品?？梢杂眉抑虚e置不用的電線代替出去采購新電線，在使用之前也要注意再次檢查，確認其不存在質(zhì)量問題再使用。

（3）具備啟發(fā)價值

低成本物理實驗只是在實驗形式上進行革新，但實驗的目的依舊是啟發(fā)知識。因此，低成本物理實驗不能徒具其型，而要展現(xiàn)物理實驗的精髓。如果因為實驗材料要求的降低，導致實驗質(zhì)量大幅度降低，是得不償失的。甚至在低成本實驗中，當存在多種低成本材料供選擇的時候，要優(yōu)先選用能給實驗帶來新探究方向的材料，以提高該低成本物理實驗的價值。

三、低成本物理實驗應用示例

電梯的超重與失重實驗：在學習牛頓第二定律與第三定律時，都會涉及到電梯的超重與失重情境，但在實際生活中，這一情境只能通過觀察看到現(xiàn)象，對于精確的數(shù)據(jù)與計算，就無法實現(xiàn)。如果要實現(xiàn)對電梯超重失重現(xiàn)象進行實驗測量，就得與物業(yè)以及小區(qū)居民溝通，過程漫長而且結(jié)果未知，就算溝通成功也會給他人的生活造成困擾，而且測量起來也不大方便。為此，可以用瓶子、支架、定滑輪來模擬電梯超重失重情境。

支架和滑輪可以搭建電梯模型，瓶子主要是用來進行重量加減。在實驗過程中，還要用到拉力器與麻繩。把麻繩纏繞在滑輪上，一邊系上瓶子，一邊系在拉力器上。超重實驗中，可通過給水瓶中加水增加重量，失重實驗中，可以給水瓶中逐漸放水減輕重量。

具體實驗中，根據(jù)情況可用墊片、螺絲等對滑輪進行固定調(diào)整，以及增加其他常見小物進行完善，以提高實驗模型的質(zhì)量。根據(jù)此實驗過程，其中還會涉及合力、摩擦力、滑輪、擺動等知識，都可以此為基礎進行探索。

結(jié)語：綜上，低成本實驗給高中物理實驗提供了新的探索方向，讓高中實驗課程充滿活力，對于激發(fā)學生的創(chuàng)新思維有啟示作用，是未來物理實驗發(fā)展的必然方向。但教師也要看到低成本實驗的弊端，避免陷入危險實驗、污染性實驗、繁瑣實驗、無效實驗中。低成本實驗，也是實驗的總探索方向，在化學實驗、生物實驗等領(lǐng)域皆可發(fā)展，物理教師在進行低成本實驗設計時也可實現(xiàn)跨學科探究，從其他學科實驗中尋找低成本實驗的創(chuàng)新路徑。

參考文獻：

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寧夏六盤山高級中學 權(quán)浩