淺談高中物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新在教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用

袁富國

物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新既沒有統(tǒng)一的方法，又沒有標(biāo)準(zhǔn)的程序和固定的結(jié)論，這讓人們可以充分發(fā)揮思維想象能力，在不斷發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題、解決問題的過程中，從量變到質(zhì)變，達(dá)到思維發(fā)展與個性發(fā)展雙贏的局面。因此，掌握一些必要的創(chuàng)新也是非常有效的方法，同時(shí)高中物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新具有一定的特點(diǎn)和原則。

一、高中物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

（一）真實(shí)、形象、生動

物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)具有獨(dú)特性，趣味性、探究性強(qiáng)，并且具有真實(shí)、形象、生動。

案例：演示伯努利原理

水流吸引小球：用細(xì)線系一個乒乓球，使小球靠近打開的水龍頭的水柱，發(fā)現(xiàn)小球會偏向水柱，水柱吸住了小球。

水流沖不走小球：在水龍頭接水管，打開水龍頭，讓一股水從水管向上噴出，把一個乒乓球從出水口靠近水放入，乒乓球被水柱沖上高處，但不會被沖走，擺動水柱，乒乓球就像被吸在水柱上，不會掉下來。

機(jī)翼的升力：用鐵皮或薄鋁板塊制作成機(jī)翼橫截面形狀，用兩根細(xì)線懸掛在鐵架臺上，機(jī)翼平直側(cè)在左側(cè)，凸起側(cè)在右側(cè)，用小型氣源從前向后正對機(jī)翼吹氣，觀察到機(jī)翼向凸起一側(cè)擺起一個較大的角度。

三個實(shí)驗(yàn)都真實(shí)、形象、生動地演示了伯努利原理，對激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲，創(chuàng)造愉快的學(xué)習(xí)環(huán)境有很好的作用。

（二）實(shí)用性特點(diǎn)

高中物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的目的是為了解決教學(xué)中遇到的實(shí)際問題，觀察物理現(xiàn)象、理解物理概念、探究物理規(guī)律、再現(xiàn)經(jīng)典的物理探究過程及方法而進(jìn)行的創(chuàng)新，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和針對性。

案例：應(yīng)用記憶法測量最大靜摩擦力

方法：制作有記憶功能的測力計(jì);用彈簧測力計(jì)改裝成有記憶功能的測力計(jì)，當(dāng)所選條形測力計(jì)面板為鐵磁性材質(zhì)時(shí)，小磁針和硬紙條用三秒膠粘合成“工”字型，輕卡在條形測力計(jì)面板縫隙中，在指針上方制成最小值測量，在下方制成最大值測量。

用制成的最大值測力計(jì)水平拉靜止在水平面上的木塊，拉力逐漸增大，木塊由靜止直到勻速運(yùn)動，測力計(jì)顯示力先增大后突然減小，后穩(wěn)定不變。測力計(jì)磁性指針記錄了最大靜摩擦力值。

（三）多方案選優(yōu)特點(diǎn)

物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)是從各種方案中選擇出最易解決問題的方案，選擇實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象最明顯、最容易操作、器材最易得、最簡便的方案。

案例：驗(yàn)證牛頓第二定律可以用不同的方法

方法一：用斜面小車、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器優(yōu)點(diǎn)是學(xué)會控制變量法，圖像法、逐差法計(jì)算加速度適合于學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)。缺點(diǎn)是摩擦力較難平衡，實(shí)驗(yàn)中存在系統(tǒng)誤差。

方法二：用氣墊導(dǎo)軌、數(shù)字計(jì)時(shí)器實(shí)驗(yàn)，克服了摩擦力的影響，實(shí)驗(yàn)中存在系統(tǒng)誤差。通過計(jì)算瞬時(shí)速度和加速度，加速度也較為簡單，適合于課堂演示實(shí)驗(yàn)。

方法三：DIS實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證牛頓第二定律，用位移傳感器測得位移—時(shí)間圖像，求出加速度，整個過程用計(jì)算機(jī)軟件處理數(shù)據(jù)，完成實(shí)驗(yàn)用時(shí)少，有利于節(jié)省課堂時(shí)間，但不利于學(xué)生對物理規(guī)律的理解和掌握，又有摩擦力難平衡的缺點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)中存在系統(tǒng)誤差。

二、高中物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)原則

物理學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的一門學(xué)科，物理學(xué)中的概念、規(guī)律、原理的發(fā)現(xiàn)、驗(yàn)證都以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，同時(shí)高中物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)必須遵循一定的原則。

（一）科學(xué)性原則

科學(xué)性原則是物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)中最根本的要求，它是指實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的提出、實(shí)驗(yàn)原理的選取、實(shí)驗(yàn)器材的選擇、數(shù)據(jù)處理、誤差分析等全過程都應(yīng)當(dāng)有科學(xué)的依據(jù)和正確的處理方式，真實(shí)、客觀地反映和揭示物理概念和規(guī)律。

（二）安全性原則

安全性是任何工作的前提，規(guī)范性操作是實(shí)驗(yàn)安全性的重要保障，一是保證實(shí)驗(yàn)儀器的安全，不受損壞。包括儀器的定期維護(hù)、檢查，使用時(shí)的預(yù)熱，操作時(shí)間都很重要。二是師生的人身安全。高壓的絕緣，藥品、云霧室放射性物質(zhì)的取放、保管等一定要規(guī)范操作，否則發(fā)生事故后悔莫及。

（三）趣味性原則

物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)一定要充分考慮學(xué)生的心理特點(diǎn)和認(rèn)知水平，從“新、奇、趣”入手，盡最大努力調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力，體會到創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的“無窮樂趣”。

參考文獻(xiàn)：

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注：本文系甘肅省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2018年度一般課題“高中物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新研究”（課題立項(xiàng)號：GS[2018]GHB0549）系列文章。