低成本實驗在高中物理教學中的應用

陳鐘勤

（重慶市萬州沙河中學 重慶萬州 404000）

高中物理具有較強的實驗性，通過實驗可以幫助學生更好的理解知識，有利于學生的創(chuàng)新和實踐能力培養(yǎng)，同樣是科學素養(yǎng)培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。然而當前物理教學中的實驗內容并不多，很多的規(guī)律以及概念都是推導得到或是教師直接展示的，之所以會這樣，受多方面因素影響，最終影響了學生的學習興趣和效果。為了改善現狀，在物理教學中就可以采取低成本實驗的方式，其雖然成本低，但是物理內涵、聰明智慧、社會要求、教育價值和技術含量都不低，具有很大的應用空間。

一、低成本物理實驗的開發(fā)原則和設計過程

（一）低成本物理實驗的開發(fā)原則

在開發(fā)中要遵循有關的原則，主要包括：第一，直觀、明顯性原則。直觀就是要從實驗中直接觀察到物理過程，不用推理就可以展現物理本質；明顯性就是實驗效果要讓所有學生都能看清。第二，安全性原則。實驗前應該做好準備，熟悉器材和操作，消除影響因素，思考實驗中可能產生的意外，防止產生事故。第三，科學性原則。在開發(fā)中要明確實驗中的物理原理，有針對性的實施開發(fā)及設計[1]。實驗中也許會產生一定的誤差，但是不可以有科學性的錯誤。第四，針對性原則。開發(fā)和運用應該建立在清楚的教學目標基礎上，仔細的分析和目標有關的低成本材料，把握材料的物理特點以及性質。教師還應該結合學生的認知情況及年齡情況，合理的開發(fā)實驗，和學生的發(fā)展需求相適應。第五，簡單、可靠性原則。這就要求開發(fā)的低成本實驗使用的儀器以及操作流程要做到簡單明確。第六，啟發(fā)性原則。實驗選用生活中容易獲得的材料作為器材，通過實驗形象具體的展示抽象的知識，目的就是要對學生的思維進行啟發(fā)，讓其深入的把握物理本質。當產生的物理現象讓學生意外，就會形成認知方面的沖突，讓學生積極的思考。

（二）低成本物理實驗的設計過程

低成本實驗中的材料不僅具有生活用途，還有相應的物理特征，比如，外觀形狀、導電性、透光性、規(guī)則特性等。在設計實驗時，應該先具體的分析材料的物理特征，合理的進行利用，優(yōu)化實驗方案的設計。方案設計好之后，就需要進行驗證，演示實驗，最終進行實驗總結。

二、低成本實驗在高中物理教學中的應用策略

（一）探究“不均勻物體的重心”實驗

重心是物理教學中的一個知識點，很多教師在教學中會通過懸掛法對物體的重心進行探究，但是這樣的方式下，學生的探究學習興趣較低，無法引發(fā)學生的認知沖突。通過運用低成本實驗，教師可以選擇常見的易拉罐以及水開展實驗，學生在生活中會有相應的經驗，空的易拉罐無法側立在桌子上，向其中注入一定量的水之后，側立到桌子上，其可以在桌子上保持平衡，這樣的現象能夠調動學生的求知欲望，提升其學習興趣。

（二）實驗的現象描述

空的易拉罐可以正常的靜止放到桌面上，這時其處在平衡的狀態(tài)；而空的易拉罐無法正常側立到桌面上，其會向一邊倒去，無法平衡；將空易拉罐中裝入一定量的水，可以側立到桌面上，其處在平衡的狀態(tài)[2]。

（三）實驗現象解釋

空的易拉罐在桌子上時，其重心在幾何中心，這時桌面對于易拉罐有支持力，和其承受的重力屬于平衡力，所以，易拉罐是平衡的狀態(tài)。反之，空的易拉罐無法側立在桌面上，其重心也不在易拉罐的幾何中心，支持力與重力沒有在一條直線，處于不平衡狀態(tài)。加入水之后，易拉罐就會變成質量分布不均勻的體系，將其側立到桌面上，里面的水的質量可以改變重心位置，把重心的位置調節(jié)到和罐底接觸到支持力方向保持一致，二者符合平衡條件，所以，我們能夠看到其側立靜止在桌面，并沒有倒下。

（四）實驗特點及作用

在這個實驗中，選用的材料就是水以及易拉罐，這兩樣都是很容易得到的，成本很低，還可以循環(huán)利用，避免浪費資源。利用簡單的實驗裝置，學生會發(fā)現和自己的經驗相沖突，形成認知沖突，進而調動其探究的積極性。

（五）教學建議

在學習不均勻物體重心時，在學生不知道原理的情況下，看到易拉罐側立到桌面的現象，學生都會感到吃驚，這和其生活經驗有沖突，進而活躍學生的思維，學生會思考為什么，并產生探究欲望，想要動手實際操作[3]。在教師沒有講解知識時，學生可能會盲目的操作，很難讓易拉罐側立在桌面上，這時學生都會思考原因，教師要把握好引導的時機，讓學生意識到和水有關，明確是水讓易拉罐的質量分布發(fā)生了變化，引起體系重心改變，通過對水量的多少以及易拉罐傾斜的角度進行調整，讓其符合物體平衡的條件，這樣學生們也能讓易拉罐側立在桌面上。之后教師可以讓學生以小組為單位開展實驗，實際探究多少水才能符合平衡條件，對其科學探究能力進行培養(yǎng)。

三、結束語

綜上所述，高中物理教學中，教師要全面的利用和開發(fā)低成本實驗，選擇身邊常見的普通物品做實驗，可以有效的降低實驗準備的難度，減少實驗成本，拉近學生和物理之間的距離，讓學生感受到生活和物理之間的緊密聯系，這有利于提升學生的學習興趣和探究積極性。所以，教師日常應該積極的開發(fā)積累有益于學生理解知識的低成本實驗，幫助學生深入的理解知識，讓其從中獲得感性認識，并對學生的多方面能力進行培養(yǎng)，促進學生的全面發(fā)展。