比較法在物理演示實驗教學中的應用探索

1、比較法在物理演示實驗教學中的應用探索【摘要】：比較法是一種人們最容易掌握的思維方法，本文旨從中學物理教學演示實驗的角度，結合典型的實例，探引如何運用比較法，幫助學生迅速建立概念、理解規(guī)律、突破認知難點?！娟P鍵詞】：比較法，演示實驗，提高教學效果比較法是在找到兩種有一定聯(lián)系的事物、概念和規(guī)律的基礎上，比較它們的異同，從而找到它們的相似規(guī)律的一種思維方法。它是人們最容易掌握的一種思維方法，實際思維過程中人們常有意無意地運用比較法認識事物。物理實驗教學過程中恰當運用比較法可有效提高學生的認知能力。比較的過程是先對有關事物進行分析，區(qū)分每個事物各方面的特征，再將有關事物按其特征進行對比，得出哪些方面具

2、有共同點，哪些方面具有不同點，從而鑒別這些事物間的異同。通過比較，找出表面上差異極大的事物間在本質上的共同點，找出極為相似的事物之間在本質上的差異點。為了比較能夠順利的進行，物理教學中必須遵循三條基本原則：1統(tǒng)一標準。能拿來比較的物理事物之間應有一定的關系，需根據一定的標準才能進行比較，一般情況下，每比較一次都要更換一次標準。2循序漸進。由于客觀物理事物的復雜性和多樣性，以及人的認識能力的局限性，決定了比較必須循序漸進，做到由淺入深、由簡到繁、由個別到一般、由局部到整體、由單體到多體、由現(xiàn)象到本質。3分清主次。由于物理現(xiàn)象和過程具有復雜性，物理事物之間的關系具有多樣性，因此，在對物理事物進行比

3、較時，不僅要循序漸進，而且要主次分明，即分清影響物理事物的主要矛盾和次要矛盾、矛盾的主要方面和次要方面，否則，會使比較工作十分繁雜，甚至無法進行比較。演示實驗主要是教師用物理儀器和實物進行的實驗演示，還包括教師在課堂上出示的模型、實物；用投影教具、模擬教具進行的操作演示；放映物理錄像片、電影片、幻燈片等聲像教學片以及利用計算機進行模擬實驗。演示實驗可以在物理教學過程中的任何環(huán)節(jié)中使用，它可以為教學提供豐富的感性材料，幫助學生建立思維的模型，克服知識的難點；可以在課堂教學中創(chuàng)設學習場景，增強課堂教學的直觀性、趣味性；還可以通過演示實驗暴露出學生認知過程的薄弱環(huán)節(jié)或先驗的錯誤，對之加以糾正，加深學

4、生的印象。本文旨從中學物理教學演示實驗的角度，結合典型的實例，探引如何運用比較法，幫助學生迅速建立概念、理解規(guī)律、突破認知難點。一、運用演示實驗的對比引入新課，激發(fā)學生學習物理的興趣。教師通過對比實驗引入新課，不但能激發(fā)學生強烈的求知欲，引起學生濃厚的學習興趣，而且有利于向學生顯示新課題的目的性。例如，在“自由落體運動”一節(jié)教學中，為了暴露出學生認知過程中的先驗的錯誤物體的下落速度與物體的質量有關。教師可以運用對比演示實驗，準備兩張完全相同的紙片，一張折疊起來，而另一張不折疊，使它們從相同的高度開始釋放，比較它們的下落情況；再準備兩張大小不一的紙片，將質量小的紙片折疊，使它們從相同的高度開始釋

5、放，比較它們的下落情況通過實驗比較，分析其原因，使之與學生頭腦中原有的認知結構發(fā)生沖突，激發(fā)學生強烈的求知欲，進而加深對“自由落體運動”概念的理解，引起學生濃厚的學習興趣。二、在對比演示實驗中，教師可以有意識的安排并交代部分條件相同，而另一個（或一些）條件不同的實驗，讓學生經過觀察、比較、分析推理，找出相應的物理規(guī)律。例如，在講解“電磁感應”一節(jié)的教學中，教師先說明在以下的實驗中，使用的靈敏電流計、導線、電鍵、磁場及在磁場中運動的導體都是完全相同的?，F(xiàn)在，如圖一所示，按以下的步驟進行演示：（1）電路閉合，當導體cd在磁場中不運動或平行于磁感線運動時，電流計指針不偏轉，表明導體中不產生電流；（2

6、）電路閉合，一部分導體cd在磁場中做切割磁感線運動，電流計偏轉，表明導體cd中產生了電流；（3）在上述實驗基礎上，分別取磁感線方向相同而改換導體cd運動的方向，再取導體cd運動方向相同而改換磁感線的方向，觀察電流計指針的偏轉方向有什么不同；（4）電路斷開，導體cd在磁場中做切割磁感線運動，觀察電流計指針是否偏轉。在實驗中引導學生比較（1）、（2）的差異，就可以建立起電磁感應這一現(xiàn)象的感性認識；比較（2）、（4）的差異，可以使這一感性認識深化，即明確感應電流產生的條件；比較（3）中實驗的不同條件、不同現(xiàn)象，就可以理解決定感應電流方向的兩個因素。最后，教師還可以指出：聯(lián)系左手定則，類似的，能否用什

7、么方法來解決感應電流方向、磁感線方向、導體切割磁感線的運動方向這三者的關系?于是引出右手定則，并通過讓學生練習使用這一定則。這樣，學生可牢固地掌握電磁感應這一重要的物理現(xiàn)象，并能用右手定則分析具體問題。同時，可使學生深刻體會到實驗比較法在發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律中的重要作用。圖2又如在講述“楞次定律的運用”一節(jié)，講述電磁感應產生的感應電流的磁場對原磁體相對線圈運動的阻礙作用時，可以用圖二所示的演示實驗對比操作。其中a線圈有缺口，b線圈是完好的，整個框架支在立座上，可以自由轉動。當磁鐵相對線圈運動時，由于a線圈有缺口，其中無感應電流，框架不動；b線圈中有感應電流，其磁場會使得框架運動。通過觀察比較很容易發(fā)現(xiàn)

8、：感應電流的磁場對原磁體相對線圈運動有阻礙作用。三、用比較法可以放大感知的微觀變化，提高實驗的可見度。例如，初中在講解“熱脹冷縮”一節(jié)時，為了比較不同材料在相同溫度變化下的熱脹冷縮程度的不同，演示雙金屬片的實驗，對雙金屬片的一面加熱后，要把雙金屬片翻轉過來，再對另一面加熱。若只對其中一面加熱，金屬片向一個方向彎轉，學生可能認為這是下面金屬片受熱過多，膨脹過大引起的。使得雙金屬片正反兩面都加熱一次，結果都向鐵片一側彎曲。通過兩次演示實驗的對比，有力的說明了雙金屬片的彎曲是因為銅片的熱膨脹比鐵片大的原因。四、教學中，通過演示實驗的“同時比較”來提高課堂教學的效率。例如，在“探究單擺的振動周期與哪些

9、因素有關”一節(jié)時，可以通過演示實驗的對比，節(jié)省時間，直觀形象，提高課堂教學的效率。具體操作是：（1）取兩個擺長相同、擺球相同的單擺，同時在不同的擺角下（擺角小于50）擺動，可以觀察到兩個單擺是同步進行的，見圖三；（2）取兩個擺長相同、質量不同的單擺，同時在相同的擺角下擺動，可以觀察到兩個單擺是同步進行的，見圖四；（3）取兩個擺長不同的單擺，同時開始擺動，可以看到擺長短的單擺擺動得快且周期小，見圖五?？梢?，利用“同時比較”演示實驗，只需操作三組實驗演示且不需要測量每次振動的周期，這樣不僅節(jié)省了時間，大大的提高了課堂效率，而且形象直觀、可比性強，體現(xiàn)了循序漸進的原則。五、教學中可以通過演示實驗的比

10、較來驗證理論推理，做好新舊知識的銜接，促進知識的正遷移及防止知識的負遷移。例如，在講解“變壓器原理”一節(jié)內容時，通過分析知道通過變壓器可以改變交變電流的電壓，而不能改變穩(wěn)恒直流電的電壓，但仍有相當學生對分析感到不可靠。我們可以用如圖六所示演示實驗的對比，分別觀察在交流電源、直流電源供電時，電壓表有無示數，學生就比較信服了。圖七又如，高一學生在學習 “力的分解”時，由于受到初中物理“動滑輪的拉力是重物和重物總重的一半”的影響，會認為：“向上的兩個拉力之和一定等于向下的總重”。為了解決這個問題，可以通過如圖七所示演示實驗的對比，第一次將線沿豎直方向掛，此時，兩彈簧秤所示的拉力讀數之和等于總重；第二次拉開一定的角度，此時，兩彈簧秤所示的拉力讀數之和遠大于總重。通過演示實驗的對比，使學生懂得結論的適用條件，有效地防止了知識的負遷移。中學物理教學中，類似的實例很多，這里不再一一枚舉。物理教材中有許多重要的演示實驗都可以按照比較法來編寫，這既符合發(fā)現(xiàn)物理定律的規(guī)律，也符合人們認識事物的規(guī)律。因此，物理教學中，教師要有意識地傳授這一思維方法，適時而積極地利用演示實驗的比較，這對教學難點的突破和教學目標的實現(xiàn)，有非常重要的作用?？傊?，在物理演示實