低成本實驗在物理教學(xué)中的重要作用

1、低成本實驗在物理教學(xué)中的重要作用臨武二中 朱利容物理學(xué)是以實驗為根本的科學(xué)，物理實驗是物理學(xué)理論的直接基礎(chǔ)，物理教學(xué)同樣離不開實驗。除了演示實驗和學(xué)生實驗之外，其實教師和學(xué)生在教與學(xué)的過程中開展得更多的還是原材料來源生活的低成本實驗。低成本實驗不受時間和地點的限制，可以在課堂上、課后甚至在家里開展?？梢岳萌粘Ｉ钪械某Ｓ梦锲泛凸ぞ?，自制各種各樣簡單的儀器。在親歷親為中，學(xué)生觀察操作都比較自由，容易觸發(fā)其創(chuàng)新潛能，帶來意想不到的效果。“低成本”實驗雖然顯得不太正規(guī)，但并不意味著可草率行事，這里仍然包括一個積極思考、認真探索的科學(xué)思維過程。因此低成本實驗的開展可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，鞏固學(xué)生

2、對物理知識的掌握，提高學(xué)生的實驗操作技能，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)創(chuàng)新能力。一、低成本實驗可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣著名的物理學(xué)家楊振寧博士曾經(jīng)指出：“成功的秘訣是興趣?！迸d趣是人類認識客觀世界的一種心理表現(xiàn)，是人獲得知識，開闊視野推動學(xué)習(xí)的一種強勁內(nèi)部驅(qū)動力。低成本實驗，可以讓學(xué)生體會親自動手親自實踐的樂趣，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，認識到物理知識在實踐中的應(yīng)用，增強他們學(xué)好物理的信心。在“科學(xué)之旅”這節(jié)課上，為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。我將礦泉水瓶從中部剪開，用上部的漏斗和乒乓球做了兩個低成本實驗。先是將漏斗倒置，將乒乓球放在里面用手托住，分別向瓶口吸氣和吹氣，并將手指移開，發(fā)現(xiàn)乒乓球均不下落。學(xué)生們對吹

3、氣時乒乓球不下落感到不可思議，從而大大的激發(fā)了學(xué)生的求知欲。另外，我又將漏斗（瓶口加蓋）正放過來，將乒乓球放于漏斗中，向瓶中倒水，可以看到球浮在水面并隨水位上升，然后我將水倒掉，將球置于漏斗中（將瓶蓋取下），再往瓶內(nèi)倒?jié)M水，會看到球沒有上浮，將瓶蓋擰上或用手輕輕堵住瓶口，乒乓球馬上上浮，學(xué)生們感到迷惑不解，學(xué)習(xí)的積極性也被調(diào)動了起來。此時學(xué)生們已是躍躍欲試了，因為他們會覺得這么簡單的儀器，就可以做這么多的低成本實驗，認識到物理應(yīng)該是來源于生活，學(xué)習(xí)物理也應(yīng)該是一件既有意義又非常有趣的事情了。在以后的學(xué)習(xí)中，學(xué)生也會自己親自做許多的低成本實驗來探究物理的奧秘了。在平時的教學(xué)中，我經(jīng)常利用一些隨手

4、可做的低成本實驗來進行教學(xué)。用“土電話”的游戲使學(xué)生在學(xué)習(xí)的同時體會到合作的快樂；“手影游戲”、“紙鍋燒水”使學(xué)生體會到魔術(shù)的神奇；“瓶口吞蛋”、“叉魚游戲”讓學(xué)生感受到了大自然的魅力；讓兩個學(xué)生“模擬平面鏡成像”使他們感悟到科學(xué)的嚴謹；用“拔河比賽”的游戲來使學(xué)生明白拔河比賽實際上比的是什么；我還讓學(xué)生在課后用蠟筆或彩筆做“顏料的混合”實驗、用一盆水和一面平面鏡做“光的色散”實驗、用密度不均勻的糖水來觀察“海市蜃樓”、用放大鏡會聚太陽光點燃火柴等等實驗來激發(fā)學(xué)生的學(xué)科情感，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性。由于學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣非常濃厚，所以在課后，學(xué)生進行了許多小制作，比如自制了“蠟燭蹺蹺板”

5、、“潛水艇模型”、“水果電池”、“潛望鏡”等。學(xué)生在實驗中發(fā)現(xiàn)：每一個實驗的成功都來之不易，每一個實驗都會給自己帶來新的收獲，都會有新的發(fā)現(xiàn)，極大地激發(fā)了學(xué)習(xí)物理的興趣。二、低成本實驗可以鞏固學(xué)生對物理知識的掌握每個低成本實驗都包含著相關(guān)的物理知識，低成本實驗的實施過程就是對知識的再現(xiàn)和再學(xué)習(xí)過程。通過一些課上課下的低成本實驗，學(xué)生能夠更進一步加深理解物理知識與物理規(guī)律，提高學(xué)習(xí)效率。在學(xué)習(xí)光的直線傳播后，我讓學(xué)生課下用罐頭盒做小孔成像實驗，絕大多數(shù)同學(xué)課后都有制作，而且收獲還不小，學(xué)生不僅從實驗中知道了小孔成像的原理，而且觀察到了成像的性質(zhì)，更讓人驚喜的是，很多同學(xué)還通過自己的探究得出了像的

6、大小與燭焰到孔的距離以及盒的大?。ㄆ恋娇椎木嚯x）關(guān)系的結(jié)論，為后面的凸透鏡成像實驗的教學(xué)打下了良好的基礎(chǔ)；在變阻器的教學(xué)之后，要求學(xué)生做“自制滑動變阻器來控制小燈泡的亮度”的低成本實驗，來加深滑動變阻器原理的理解，有的學(xué)生還設(shè)計出了能將燈泡完全調(diào)滅的電路，更好的理解了部分短路的規(guī)律；“音調(diào)可變的哨子”的制作可以讓學(xué)生明白音調(diào)與振動快慢（空氣柱長度和粗細）的關(guān)系；自制不倒翁來理解穩(wěn)度與重心高度以及底面積大小的關(guān)系，明白不倒翁不倒之謎；“筷子提米”實驗學(xué)生在做的時候不太好把握，有的學(xué)生將實驗進行了改進，用紙杯、細沙、粗糙木棒（一次性筷子）很好的完成了這個實驗，更進一步的理解了摩擦力與壓力和粗糙程度

7、的關(guān)系。讓學(xué)生自己觸摸咽喉，體會聲音是由物體振動發(fā)出的；兩手相握，體會力是物體對物體的作用；手在桌面上推動，體會摩擦力的存在，隨按壓桌面壓力的變化，體會摩擦力與壓力的關(guān)系；將砂粒與黃豆分別從斜面上滾下來理解滾動摩擦比滑動摩擦小；通過繞幾圈的實驗來理解繩子的摩擦與繞的圈數(shù)有關(guān)；通過“大力士捍雞蛋”的游戲來體會壓強與受力面積的關(guān)系；硬幣“跳高”比賽、機翼模型實驗、軟吸管豎起向上吹乒乓球、自制噴霧器等實驗，體會流體的壓強與流速的關(guān)系；堵住耳朵聽課，體會空氣是傳播聲音的介質(zhì)；生熟雞蛋的旋轉(zhuǎn)、拍掉身上的灰塵、套緊鋼筆帽、投遞書本等可以認識理解慣性；讓學(xué)生用兩個彈簧秤互拉，來認識作用力與反作用力的關(guān)系，從

8、而走出雞蛋碰石頭，石頭對雞蛋的力大于雞蛋對石頭的力的認識誤區(qū)；讓學(xué)生課后在空氣中和水中分別托一下鐵塊，認識到在水中下沉的物體也會受到浮力；通過吊著的蘋果能否打到鼻子的低成本實驗，理解能量的恒定律；講大氣壓時，用兩個吸盤模擬“馬德堡半球?qū)嶒灐?，我又將吸盤吸在黑板上，讓學(xué)生感受垂直向外拉（克服大氣壓力）和水平滑動（克服摩擦力）所用力的區(qū)別，從而認識到大氣壓強很大低成本實驗和小制作不僅提高了學(xué)生的動手動腦能力，而且還可以有效地幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識，突破學(xué)習(xí)中的難點，并消除學(xué)生對知識的模糊或錯誤認識，加深對物理規(guī)律的理解。三、低成本實驗可以提高學(xué)生的實驗操作技能低成本實驗可以培養(yǎng)學(xué)生的實驗習(xí)慣、科學(xué)態(tài)

9、度和科學(xué)方法以及勇于探索的精神，從而提高學(xué)生的觀察能力、實際動手能力，對實驗操作技能的提高起到了重要作用。觀察能力是實驗操作中最基本的能力。讓學(xué)生觀察指甲剪上有哪些杠桿？觀察家里用具和交通工具在哪些地方應(yīng)用了摩擦？分別用到了哪類簡單機械？觀察各種家用電器的銘牌來了解它們的額定功率；觀察家庭電路和組成；觀察燈絲粗細來比較它們電阻的大小等等。通過觀察性的實驗，不僅培養(yǎng)了學(xué)生的觀察能力，同時也加強了課本知識與實際生活的聯(lián)系，真正做到了物理與生活的很好結(jié)合。一些測量類的低成本實驗，比如測量自己的功率、測量自己站立時對地面的壓強、測量大氣壓的大小、利用電能表測小燈泡的電功率（也可測實際電壓）等低成本實驗

10、，既可以培養(yǎng)學(xué)生對實驗原理和測量儀器以及操作過程的正確把握，同時培養(yǎng)了學(xué)生分析問題和解決問題的能力。有許多學(xué)生在測出大氣壓后還分析了產(chǎn)生誤差的多個原因，測量電功率時還計算出了實際電壓。低成本實驗“自己會平衡的木棒”和“巧找薄板的重心”不僅復(fù)習(xí)了重心和重力方向等概念，還使學(xué)生學(xué)會了用懸掛法和支撐法（其實都是利用二力平衡）求不規(guī)則物體的重心，搞清楚“頂碗”、“走鋼絲”等雜技技巧的道理。通過這些低成本實驗增強了學(xué)生知識的遷移能力與實際應(yīng)用能力以及操作技能。另外如探究保溫瓶的保溫性能、觀察家用冰箱每天消耗的電功等實驗需要進行持續(xù)的觀察、對比。它對培養(yǎng)學(xué)生的觀察力、注意力、耐心、毅力等優(yōu)良品質(zhì)是很有作用

11、的。特別是“探究單擺周期與哪些因素有關(guān)”這個實驗，不僅鍛煉了學(xué)生的耐心和操作技能，而且讓學(xué)生更進一步理解了科學(xué)方法（累積法、控制變量法）在探究活動中的運用。四、低成本實驗可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)創(chuàng)新能力在課外實驗中，沒有現(xiàn)成的器材，這就需要學(xué)生在實驗過程中尋求性能相似的替代品，促使學(xué)生動手、動腦，這必將激發(fā)學(xué)生潛在的創(chuàng)造能力，培養(yǎng)其創(chuàng)新精神，而且實驗過程中出現(xiàn)的問題一般也只能自己單獨解決，這必然會增強學(xué)生的自主探究學(xué)習(xí)能力。比如學(xué)生們用老花眼鏡、近視眼鏡的鏡片分別替代凸透鏡（裝水的圓形酒瓶亦可）和凹透鏡；用外面標(biāo)上刻度的玻璃罐頭瓶或玻璃杯替代量筒；用自制小天平甚至是測體重的電子秤測質(zhì)量；用自制橡皮筋

12、測力計或拉力計測重力；用玩具小車替代牛頓第一定律的小車；用廢舊的牙膏皮作浮沉實驗；用眼藥水瓶和橡皮管做浮沉子；用自制的水氣壓計測量大氣壓通過學(xué)生動腦動手制作并做好一些低成本實驗，培養(yǎng)學(xué)生的觀察思考、動手創(chuàng)新的能力。當(dāng)知識積累到一定程度，可以讓學(xué)生用不同的器材探究同一個物理問題或是用一個器材設(shè)計不同的探究實驗。比如：探究力的作用效果與哪些因素有關(guān)，你會設(shè)計出幾種實驗方案？要測一個土豆的密度，你會想到哪些方法，在缺少天平或量筒的情況下，可以想出哪些替代的方法呢？學(xué)生除了設(shè)計出了“等質(zhì)量替代法”“等體積替代法”之外，還想到了“等密度替代法”（即懸浮時物液）；密度計測量液體密度采用原理是液F浮V排gG

13、V排g=m/V排，其中控制m相等（讓密度計或其它物體分別漂浮于水和液體中），根據(jù)V排的比例和水得出液，而學(xué)生在家測醬油密度時，由于用到的漂浮物是塑料瓶蓋，V排的區(qū)別很小，測量誤差太大，學(xué)生就采用了V排一定，而改變F?。磎，在塑料瓶蓋里添加米粒）的辦法測出了醬油密度，方法簡便易行，而且應(yīng)用的原理不變，只是將控制的變量發(fā)生了變化，這實際上就是一種創(chuàng)新思維的體現(xiàn)。又如，利用注射器，你能做哪些實驗？給你一個雞蛋，你可以做哪些實驗？再比如，給你一支削好的長鉛筆，你能設(shè)計哪些物理低成本實驗。（可探究“壓強的大小與受力面積的大小的關(guān)系”；得出“力的作用是相互的”；用細鐵絲繞在鉛筆的一端或用圖釘壓入鉛筆的一端，制成密度計來測量液體的密度；取出鉛筆，增加鐵絲匝數(shù)，使鉛筆懸浮以至下沉，來探究物體浮沉的條件；鉛筆芯粉末可起潤滑作用；可用鉛筆分別觀察光的折射、反射和直線傳播；用筆芯做成滑動變阻器，控制燈泡的亮暗；把漆包線繞在鉛筆上制成螺線管，探究電流的磁效應(yīng)；將鉛筆沿斜面滾下，速度很快，將其沿斜面豎起滑下，卻很慢甚至不能滑下，或者手掌貼住桌面移動和隔著鉛筆移動，能說明滾動摩擦比滑動摩擦小得多；將鉛筆一端放在口中，