高中物理課堂演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)探索

魏鵬祥

摘要：在高中物理課堂上，運(yùn)用演示實(shí)驗(yàn)講解物理知識(shí)的方法，既能引起學(xué)生的興趣，又能使學(xué)生的思維能力得到充分發(fā)展，從而取得較好的教學(xué)效果.因此，本文試圖從多個(gè)角度對(duì)高中物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行探討與研究.

關(guān)鍵詞：高中物理；演示實(shí)驗(yàn)；教學(xué)探索

中圖分類(lèi)號(hào)：G632文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1008-0333（2023）15-0110-03

物理學(xué)是一門(mén)基于實(shí)驗(yàn)的自然科學(xué).在課堂上，一個(gè)好的演示實(shí)驗(yàn)既可以激趣，又可以讓學(xué)生深度學(xué)習(xí)逐漸發(fā)生.演示實(shí)驗(yàn)不但能清晰地向?qū)W生呈現(xiàn)所要學(xué)習(xí)的物理知識(shí)，而且能指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行觀看、思考，與課堂教學(xué)相結(jié)合，讓學(xué)生了解物理的基本原理與法則，取得“事半功倍”的教學(xué)效果.

1 創(chuàng)設(shè)演示實(shí)驗(yàn)問(wèn)題情境

在物理課堂教學(xué)中，創(chuàng)設(shè)合適情境有利于學(xué)生邏輯思維培養(yǎng)和高中物理課堂教學(xué)順利開(kāi)展.而實(shí)際教學(xué)實(shí)踐中，有的教師經(jīng)常采用“口述+板演”的方式來(lái)上課，想要使課堂效果更好.事實(shí)上，再怎么形象地描繪一個(gè)物理現(xiàn)象，也比不上讓學(xué)生去觀察這個(gè)現(xiàn)象本身.好的演示實(shí)驗(yàn)，可以讓學(xué)生對(duì)事物的本質(zhì)特點(diǎn)有一個(gè)準(zhǔn)確地認(rèn)知，進(jìn)而自然而然地投入到物理的學(xué)習(xí)中去.

例如：在講授“電感和電容對(duì)交變電流的影響”時(shí)采用兩個(gè)比較實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)，收到了良好的教學(xué)效果.第一步，教師可以在電路中設(shè)置電感、電燈泡、電容，如圖1.實(shí)驗(yàn)正式開(kāi)始，學(xué)生能看出：閉合電鍵，L1發(fā)光，L3逐漸變亮，L2不發(fā)光.學(xué)生用所學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行解釋?zhuān)弘娙轃o(wú)法“通直流”，因而沒(méi)有電流流過(guò)L2；當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，感應(yīng)線圈產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，從而阻止原電流增大，因此，L3逐漸變亮.接著，將一個(gè)正弦交流電通過(guò)一個(gè)低頻率信號(hào)產(chǎn)生器，如圖2，并且有的學(xué)生能發(fā)現(xiàn)：L1發(fā)光快速，L2和L3也能發(fā)光，但卻不如L1亮.這時(shí)，學(xué)生會(huì)產(chǎn)生疑問(wèn)：L2為什么也能發(fā)光？這一幕立刻在學(xué)生的腦海中制造出一種“興奮劑”，讓學(xué)生的思想活躍起來(lái)，好奇心從內(nèi)部被喚醒.經(jīng)過(guò)深入的研究，學(xué)生明白了容抗Xc=12πfC與感抗XL=2πfL分別反應(yīng)電容和感應(yīng)線圈對(duì)直流電流的阻礙效應(yīng)，從而建立一個(gè)更為完整的知識(shí)體系.

又例如，“電能的輸送”的教學(xué)是對(duì)學(xué)生綜合知識(shí)的整合，目的是解決實(shí)際的問(wèn)題.一般的教學(xué)方法都是先告訴學(xué)生線路上有沒(méi)有電阻值，然后通過(guò)分析損耗功率的表達(dá)式，研究如何減少線路的損耗.在物理教學(xué)中要根據(jù)實(shí)際來(lái)生成問(wèn)題，因此，教師進(jìn)行了一個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)：利用學(xué)生電源，輸出4 V-6 V的交變電流，用兩條鎳鉻金屬線作為輸入線路，通過(guò)導(dǎo)線將小燈泡接入電路.讓學(xué)生從電流的入口處沿著導(dǎo)線將絕緣夾慢慢地滑到另外一頭，并注意到燈的亮度.學(xué)生觀察到電燈泡在不斷地變暗，并對(duì)其進(jìn)行解析，從而得到了電力的損耗，提出減少傳輸損耗的建議.

2 展示物理演示實(shí)驗(yàn)過(guò)程

解決物理學(xué)問(wèn)題的困難在于了解物理過(guò)程，并能根據(jù)各種物理過(guò)程應(yīng)用相關(guān)的物理學(xué)定律來(lái)解決問(wèn)題.現(xiàn)代認(rèn)知理論認(rèn)為，物質(zhì)的觀念和法則是基于對(duì)物質(zhì)的理解而形成的，這種意識(shí)是通過(guò)思想的介入而形成的.在經(jīng)過(guò)不斷地思考，形成物理概念和規(guī)律.但是有些物理問(wèn)題所涉及的物理過(guò)程是很抽象的，教師可以通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)具體的演示實(shí)驗(yàn)來(lái)展示這個(gè)過(guò)程，這樣就可以把整個(gè)物理過(guò)程呈現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生易于理解.

例如：同樣是“電能的輸送”一節(jié)，其中核心問(wèn)題是電壓、電流和功率之間的關(guān)系，僅靠理論解析，很難讓學(xué)生理解和把握.教師講授時(shí)，首先從理論上進(jìn)行剖析：輸電線路上損耗的功率為：P損=I2R，設(shè)輸電電壓為U，當(dāng)輸送P不變時(shí)，按照P=UI，可以得到以增加傳輸電壓來(lái)減小傳輸電流，從而減少電力損耗.利用自制的“高壓輸電演示器”，如（圖3），進(jìn)行一次常規(guī)電壓和高電壓傳輸?shù)谋容^：將輸電電阻換成20 Ω的固定電阻器，然后在兩個(gè)電阻體上涂上一層牛油.把常壓傳輸線（上述支路）和高壓傳輸線（以下支路）連接起來(lái)，給相同的燈泡L1和L2供電.可以清楚地看出，經(jīng)過(guò)高壓傳輸?shù)臒?，要比正常情況下的燈要明亮得多，而且在常壓下，電線上的牛油會(huì)因?yàn)榧訜岫盁?，而在高壓電線上并不明顯.這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與常規(guī)電壓相比，高壓傳輸?shù)膿p耗較小，用戶(hù)能得到的電力更多.怎樣做好理論上的解析？首先來(lái)看看高壓輸電支路，燈泡L1兩端的電壓UL1=U1-I1R；再看高壓輸電支路，UL2=n2n1U1，I2=n1n2I1，U3=U2-I2R，燈泡L2兩端的電壓UL2=U4=n4n3U3.實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)選用同一類(lèi)變壓器，選擇線圈匝數(shù).n1n2=n4n3=18，由以上公式得：UL2=n2n1×n4n3U1-n1n2×n4n3I1R=U1-164I1R.可見(jiàn)，UL2>UL1，則L2比L1亮.

3 借助演示實(shí)驗(yàn)突破教學(xué)重難點(diǎn)

高中物理學(xué)的每一章都有很多難點(diǎn)，這些難點(diǎn)阻礙了學(xué)生的思維發(fā)展.如何破解這些難題，恰恰反映了教師的教學(xué)水平.教師可以對(duì)某些抽象的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生能夠更好地理解知識(shí)的本質(zhì).

例如：在學(xué)習(xí)“楞次定律”時(shí)遇到這樣一個(gè)習(xí)題：“當(dāng)長(zhǎng)直線導(dǎo)線（環(huán)形表面與導(dǎo)線相垂直，而長(zhǎng)直線導(dǎo)線穿過(guò)環(huán)形的中央）通入電流，可以確定生成的電流是多少”有一個(gè)選項(xiàng)，學(xué)生有很大的可能會(huì)犯錯(cuò)誤.“維持電流不變，讓導(dǎo)線環(huán)繞圓環(huán)的垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng).”此部分太過(guò)抽象，學(xué)生容易出錯(cuò).教師用一個(gè)帶有把手的圓鋁片和一個(gè)圓的硬質(zhì)紙板來(lái)示范，如圖4所示.圖4

用一個(gè)與鋁片相垂直的直桿作為導(dǎo)電的金屬絲，在鋁片上畫(huà)幾個(gè)同心圓來(lái)代表磁感線.沿著直徑在硬紙片上切出一條線，把鋁板插進(jìn)去.以直徑為圓心旋轉(zhuǎn)鋁板，可以看到無(wú)論怎么旋轉(zhuǎn)，穿過(guò)紙板的磁通量和穿出的磁通量都是一樣的，磁通量始終是0.

在高中物理教學(xué)中，優(yōu)秀的演示教學(xué)既可以體現(xiàn)物理學(xué)的美感，又可以促進(jìn)學(xué)生對(duì)物理學(xué)的認(rèn)識(shí)，從而使學(xué)生的綜合素質(zhì)得到全面的提升.可以說(shuō)，一個(gè)好的演示實(shí)驗(yàn)就像美妙的琴弦撩撥著學(xué)生的心靈，給學(xué)生彈奏出悅耳的物理樂(lè)章.因此.教師要在教學(xué)時(shí)進(jìn)行相關(guān)的演示教學(xué)以幫助學(xué)生理解和掌握物理知識(shí).

參考文獻(xiàn)：

［1］?蔣康紅.通過(guò)創(chuàng)新教學(xué)策略構(gòu)建高效高中物理課堂[J].天天愛(ài)科學(xué)（教學(xué)研究），2019（08）：135.

[2] 許文龍.新課程理念下高中物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究[D].金華：浙江師范大學(xué)，2009.

［責(zé)任編輯：李璟］