實驗資源開發(fā)與利用的案例及其策略

1、19.實驗資源開發(fā)與利用的案例及其策略黃國雄株洲市二中，湖南省株洲市412007通過前面介紹的用紙做實驗和利用身邊的日常生活用品做實驗的案例，我們可以領(lǐng) 悟到一些實驗資源開發(fā)與利用的策略。下面我們通過案例，來進(jìn)一步開闊我們的思路。1、一則碰撞實驗的拓展案例1:彈性碰撞實驗在物理（共同必修1）的序言部分，有一幅彩色照片（如圖1所示），一個學(xué) 生正在利用彈性碰撞實驗儀全神貫注的研究彈性碰撞。該圖的注解中寫道：動手實驗是 非常激動人心的過程。圖1要讓學(xué)生激動不是一件容易的事情，耍讓學(xué)生發(fā)口內(nèi)心的激動就更難了。碰撞實驗 怎么做才能更好的激發(fā)學(xué)生的興趣，讓學(xué)生感受物理學(xué)的美妙，領(lǐng)悟物理學(xué)的真諦呢？ 教師

2、的教學(xué)理念和實驗水平就顯得至關(guān)重耍了。經(jīng)典實驗：1碰1。將一個鋼球從平衡位置拉開一定的角度，釋放厲去碰撞另一個 靜止的等大的鋼球。拓展1：被撞球變一球為多球，1碰2、1碰3。拓展2：入射球變一球為多球，2碰1、3碰1,2碰2、2碰3。拓展3：變“動碰靜”為“動碰動” °拓展4：變“大碰大”為“大碰小”以及“小碰大”。拓展3：兩邊拉開的角度變“等幅”為“不等幅（單擺特征）”。拓展6：變“水平碰撞”為“豎直碰撞（超級球?qū)嶒灒?。案?：超級球?qū)嶒灣壡驅(qū)嶒炇且粋€既有趣味性，乂充滿懸念的實驗。實驗所需的彈力球可以從玩具 店買到。將小球疊放在大球上面，讓它們一起從高處口由下落，奇跡發(fā)生了一一

3、小球反 彈的高度大大超出口由下落的高度！不少老師做過這個實驗，實驗也只做到這一步。下面我們一起來欣賞加拿大 Waterloo大學(xué)的Anderson教授是怎樣研究超級球?qū)嶒灥?。作者在英國的物理教?雜志發(fā)表了他的論文“奇妙的'超級球問題”（該文由筆者翻譯并在物理教學(xué)探討 2000年第10期發(fā)表）。兩球?qū)嶒灒豪硐霠顟B(tài)下，H二9h°, V=3V0其中H代表上面的小球反彈的高度，h。代表小球口由下落的高度，V代表上面的 小球反彈的初速度，V。代表小球落地時的速度。兩個球拓展到三個球，情形如何呢？三球?qū)嶒灒篐二49虬，V=7V0再由三個球拓展到n個球。n 球?qū)嶒灒篐=(2” - l)=

4、h0, Vn=(2n - 1)VO加拿大著名的多倫多鐵塔高560m,如果將7個球疊放在一起(n=7),則 V； = 13410m/so “13410m/s”是一個什么概念？它比第二宇宙速度(11200m/s)還要大！ 也就是說，上而的這個小球?qū)⒊蔀橐活w人造行星！ 一幅多么令人憧憬的畫面。作者把我 們的情緒調(diào)動起來了。事實果真如此嗎？別忘了理想狀態(tài)的條件之一，就是上面的小球質(zhì)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于下 面的大球質(zhì)量。若取質(zhì)量比為1 ： 1000,那么，即使上面的小球質(zhì)量小到m=l/10000g,I下面的大球質(zhì)量m=109kg,達(dá)到數(shù)百萬噸。這樣的球且不考慮如何送上塔頂，當(dāng)它落到 地面時，塔基承受得了嗎？球與

5、地面還會是彈性碰撞嗎？作者乂把我們拉回到殘酷的現(xiàn) 實當(dāng)中。做這個實驗需要注意什么？作者乂以風(fēng)趣的筆調(diào)為我們介紹了一段電視畫面：一位 教授正在表演“超級球”實驗，他非常細(xì)心的將兩個球疊放好，同時說道：“這樣我們 就不會損壞任何東西了”，話音未落，球己離手，由于兩個球心的連線不太豎直，上面 的小球以極大的速度反彈后正好打中教授，痛得他失聲大叫。這一滑稽場面恰好彼他的 學(xué)生拍攝下來，并上了美國家庭滑稽錄像的電視。多么精彩而幽默的研究，簡直就是在“玩物理”。我覺得，“玩物理”可以稱得上 是學(xué)物理的最高境界。通過以上“彈性碰撞實驗”和“超級球?qū)嶒灐保覀兛梢园l(fā)現(xiàn)，不同形式的相互作 用，得到了意想不到的不

6、同結(jié)果，動手實驗確實是非常激動人心的過程：不同結(jié)果卻包 含同樣的物理規(guī)律，從中乂能體驗物理學(xué)的和諧與統(tǒng)一，感受物理學(xué)的美妙。2、變換視角開發(fā)課程資源通常我們都習(xí)慣用肉眼直接觀察事物，當(dāng)你變換視角，便會發(fā)現(xiàn)一片新的夭地。案例3：尼龍扣的顯微照片尼龍扣在我們的日常生活中廣泛使用，但是很多人不理解，尼龍扣為什么會有這樣 神奇的功能。在物理（必修1）中，有一幅尼龍扣的顯微照片（如圖2所示）°看 過這幅照片，相信一切都會迎刃而解了。案例4：頻閃照像一一不同類型的運動物體做加速運動、勻速運動和減速運動的本質(zhì)區(qū)別在哪里？在物理（必修1） 中，一幅借助頻閃照像獲得的“不同類型的運動”的三張照片的對比

7、，為我們很好的回 答了這個問題。如圖3所示。案例5：肥皂膜破滅過程的頻閃照片肥皂膜破滅過程一閃即逝，誰也不知道具體的過程是怎樣的。物理（選修3 3） 的一幅頻閃照片“肥皂膜破滅過程”（如圖4所示）為我們做出了詮釋，使我們體會到 了表面張力的作用。案例6：乳滴落到堅碩平面上反彈的高速攝影照片生活中，水滴之類的液體滴落到桌面上，人們早就習(xí)以為常了。但是，當(dāng)我看到物 理（選修3-3）中的一幅乳滴落到堅硬平面上反彈的高速攝影照片時（如圖5所示）， 我被震撼了，濺起的牛奶居然形成了一頂美麗的皇冠。高速攝影的世界競能發(fā)現(xiàn)如此的 美麗，讓瞬間凝固成為永恒?？梢?，借助丁顯微、頻閃照相、高速攝影等方式進(jìn)行實驗，

8、觀察現(xiàn)象，是開發(fā)課程 資源的一種策略。3、化大為小將一個小的器材換成大的，將一個小的演示演變?yōu)榇笮偷膶嶒?，將一件小事做大?新的實驗方案就會由此而生，這是很多老師實踐過的。反過來想一想行不行呢？ “化大 為小”同樣是一種策略。案例7：感受分力在物理（必修1）中，有一個迷你實驗，感受分力（如圖6所示）。這個實驗 的創(chuàng)新之處就在于，化大為小丑，在手掌上做實驗。鉤碼對三角支架拉力的兩個分力的 效果，通過手指被拉和掌心被戳，感受得明明白白，充分體現(xiàn)了化大為小的優(yōu)勢。4、化廢為利案例8： “巨無霸”電池請看一個教學(xué)片斷。老師拿出一節(jié)干電池，用電壓表測出它兩端的電壓為，接上小 燈泡，正常發(fā)光。接著乂搬出一

9、個很大的口制電池，命名“乜無霸”，用電圧表測出它 兩端的電壓為4V,接上同一個小燈泡，結(jié)果會怎樣？有的學(xué)生回答“會更亮”，還有 的回答“會燒掉”，實驗結(jié)果出乎大家的意料之外，小燈泡既沒有變亮，更沒有燒掉， 反而變暗了。由此引出了電源內(nèi)阻的概念。這個片斷很精彩吧！這個令人費解的“口無霸”電池其實就是用三節(jié)廢棄的干電 池串聯(lián)而成的。案例9：制作太陽能玩具車在物理（選修3-3）中，有一個專題探究一一能量與可持續(xù)發(fā)展的調(diào)研，其 中的一個實驗與制作是“制作太陽能玩具車”。做玩具車的車身有很多材料可供選擇， 廢棄的紙盒稱得上是一種理想材料。太陽能電池可以去購買，但我們但導(dǎo)口制。做法不 難，找一些廢棄的晶體

10、三極管，撬掉金屬外殼，置于強烈的陽光下照射，這就是口制太 陽能電池。案例10：雙金屬片的結(jié)構(gòu)和特征在物理（選修3-3）中，有一個迷你實驗，雙金屬片的結(jié)構(gòu)和特征去哪找雙 金屬片？從廢棄的日光燈起輝器中，可以獲得優(yōu)質(zhì)的雙金屬片?？梢?，任何事物都是一分為二的，世界上沒有真正的“廢品” °5、學(xué)生的實驗設(shè)計和實驗過程本身也是課程資源案例11：用天平稱砂和砂桶的質(zhì)量在“探究加速度與物體的受力和質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中，需要多次改變砂和砂桶的 質(zhì)量并用夭平稱出它們的質(zhì)量。天平的使用規(guī)則大家都很清楚，可是有一組學(xué)生是這樣 做的：按事先的設(shè)定先在天半右盤放好祛碼（？），再在夭平左盤放上砂桶，然后緩慢 的

11、向砂桶內(nèi)倒入細(xì)砂（？），直到天平平衡為止。學(xué)生這樣做有口己的思考，這既不違 背夭平測質(zhì)量的原理，乂能使砂和砂桶的質(zhì)量按我們的要求去改變，對于砂和砂桶的質(zhì) 量大小和質(zhì)量改變量的控制更有主動權(quán),計算也方便。遇到這類情況，教師該怎么做？我的對策是一一抓住契機(jī)，小題大做，充分利用這 一活動資源。讓這一組學(xué)生面向全體同學(xué)陳述理由，讓全班同學(xué)進(jìn)行討論，辨明是非， 領(lǐng)會物理知識，培養(yǎng)科學(xué)精神。在美國“2061計劃”核心著作面向全體美國人的科學(xué)中，特別強調(diào)：建議老師注重下列做法：歡迎好奇心、獎勵創(chuàng)造性、鼓勵健康的質(zhì)疑精神、避免 教條主義。學(xué)生應(yīng)該感受到科學(xué)是一個加深理解的過程，科學(xué)不是一成不變的真理。這就意 味看，教師必須小心,不要給人他們本人或教科書具有絕對權(quán)威，他們的結(jié)論總是正確 的