物理演示實驗及改進的幾點嘗試

1、物理演示實驗及改進的幾點嘗試云南省個舊市第三中學(xué) 管秀梅物理知識來源于實踐，特別是來源于觀察和實驗，物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科。每個概念的建立，每個定律發(fā)現(xiàn)，無一不以堅實的實驗結(jié)論為基礎(chǔ)。離開了實驗就談不上物理學(xué)的發(fā)展。例如：經(jīng)典力學(xué)奠基人伽利略研究自由落體運動就采用了間接實驗方法；居里夫人經(jīng)過艱苦的實驗，發(fā)現(xiàn)了放射性元素釙和鐳，從而打開了人類進入原子核世界的大門。實驗?zāi)芙o學(xué)生正確的物質(zhì)觀認識論，能培養(yǎng)學(xué)生崇尚科學(xué)重視實踐追求真理的世界觀，實驗在培養(yǎng)學(xué)生全面發(fā)展中有著不可缺少的作用。演示實驗是物理教學(xué)方法的一個重要組成部分，是使教學(xué)直觀化、形象化的重要手段，是“就物說理”的具體表現(xiàn)，也是培養(yǎng)

2、學(xué)生思維能力、建立物理概念的重要措施。它不僅可以幫助教師對教材內(nèi)容進行具體生動的講解，還可以啟發(fā)學(xué)生的思維，發(fā)揮他們學(xué)習(xí)的積極性和自覺性，促進他們對所學(xué)知識的理解和記憶。“演示實驗可以使課堂教學(xué)過程生動有趣，注意力集中，對物理現(xiàn)象獲得深刻的印象”，是教學(xué)的各個環(huán)節(jié)中不可缺少不可替代的一個重要環(huán)節(jié)。我們必須十分重視，要做到目的明確，既明顯直觀又充滿啟發(fā)性，結(jié)果正確且顯著，使學(xué)生觀察后能較快、較準確地了解物理現(xiàn)象，建立物理概念，得出初步結(jié)論。同時我們應(yīng)在教學(xué)實踐中不斷探索改進，創(chuàng)新實驗內(nèi)容，提高實驗教學(xué)的質(zhì)量，保證教學(xué)任務(wù)順利完成。（一）演示實驗基本內(nèi)容及要求1.演示實驗?zāi)康囊鞔_“認識物理現(xiàn)象，

3、建立物理概念，掌握物理定律和規(guī)律，解決物理問題或習(xí)題的學(xué)習(xí)過程中都需要演示實驗?！毖菔緦嶒灳哂兄庇^、生動、新奇、效果明顯的特點，一些好的演示實驗給學(xué)生感官以強烈刺激，可使其終身難忘。在開始學(xué)習(xí)認識電的知識時，我和學(xué)生一起把紙剪碎放在桌面上，然后用身上的毛線衣摩擦三角板，把三角板靠近碎紙，碎紙便會跳起來粘附在三角板上。這個實驗有趣又容易做到，學(xué)生一輩子都記得，對摩擦生電有了清晰而直觀的感性認識。演示實驗是用來配合教學(xué)的，我們應(yīng)該根據(jù)不同的內(nèi)容和要求，選擇最佳的實驗進行演示，以達到教學(xué)目的。能達到教學(xué)目的的實驗可能有好幾個，我們不必一一演示，只要精心選擇一個或幾個足以達到目的即可，但無論什么樣的選

4、擇，都必須具有明確的目的，防止喧賓奪主，反而達不到預(yù)期的教學(xué)效果。2.演示實驗要明顯直觀演示實驗是我們教師在課堂上結(jié)合教學(xué)內(nèi)容進行親手操作表演的實驗，是展現(xiàn)物理這一自然科學(xué)最具魅力的有效手段，既然是做給學(xué)生看的，每個實驗就應(yīng)做到明顯直觀，過程清楚，結(jié)果顯著。首先，明顯直觀。就要求演示的器材尺寸要大些，刻度線條要粗些，使教室最后一排的學(xué)生看得清，還可借助投影、機械放大等手段增強其明顯直觀性。例：用活動底片放在投影儀上拉動底片，演示機械波的形成，在銀幕上看得非常清楚；再用一根白色長細繩一端栓在教室的門把手上，一端栓在筷子的一頭，手拿著筷子的另一頭抖動形成一列機械波效果也非常明顯。另外，一些細節(jié)也應(yīng)

5、考慮，比如：儀器放置的位置及方向，背景的色調(diào)、照明的光線等。其次，過程清楚。整個實驗分幾步、先做什么、后做什么教師要講清楚，學(xué)生要能看清楚，最后得出什么結(jié)果，要一目了然，給學(xué)生感官一個強刺激。要通過現(xiàn)象看到本質(zhì)，沒有必要選擇精密復(fù)雜的實驗裝置。例如，在玻璃瓶中裝紅色水，塞子中插一細玻璃管讓管中紅色水面升到一定高度，只要一捏玻璃瓶，很明顯看到管中的水面立即上升一定的高度，這充分地說明了物體受力后發(fā)生的微小形變。3.要有啟發(fā)性演示實驗?zāi)軌蛱峁┴S富的感性材料，化抽象為具體。但它不是雜技魔術(shù)表演，它最終目的是要讓學(xué)生通過觀察啟發(fā)思維，經(jīng)過分析歸納得到物理概念和規(guī)律，并培養(yǎng)興趣，發(fā)展能力。因此從設(shè)計編制

6、程序、選材到每一個過程以及得出什么結(jié)果都必須在啟發(fā)性上下功夫。實驗中的啟發(fā)性，首先在于以趣激疑，當生動的物理現(xiàn)象出乎學(xué)生的意料之外時，認知的矛盾將上升為思維的動力。例如，在做大氣壓托住水杯中的水的實驗時，我是這樣改進的：先提出問題：裝水的杯子倒過來水會流下來嗎？學(xué)生都說會，然后把裝水的杯子倒過來，水當真流下了。馬上問水為什么會流下來嗎？說明這是因為水受到重力的作用。接著問如果在杯口蓋一紙片，倒過來水會流下嗎？有的說會，有的說不會，有的不出聲。接著壓住紙片把水杯倒過來，當手離開蓋著杯口的紙片而水并沒有流下時，同學(xué)們都同時發(fā)出一片“哇”的驚嘆聲，學(xué)生的問題必將由然而生，這時需要及時給予引導(dǎo)，提出一

7、系列問題：為什么會有這種現(xiàn)象？是什么原因引起的？是紙托住了杯內(nèi)的水，那么是什么托住了紙片？然后釋疑得理，由實驗引發(fā)的問題經(jīng)學(xué)生思考，教師講解，便逐步了解物理知識，掌握了物理規(guī)律，這一過程體現(xiàn)了由實踐上升成理論的認知規(guī)律。4.要有顯著正確的結(jié)果一個演示實驗要么能引出一個物理概念和規(guī)律，要么驗證一個物理概念和規(guī)律，因此，每個演示實驗一定要確保有顯著正確的結(jié)果。歷史上著名的“泊松亮斑”極生動地說明了這個問題。光的微粒說支持者法國數(shù)學(xué)家物理學(xué)家泊松為檢驗菲涅耳的波動理論，在應(yīng)用菲涅耳對光波繞障礙物衍射的數(shù)學(xué)方程時，泊松證明：如果這些方程的確描述了光的性質(zhì)，那么當一個小小的不透光的圓盤置于光束中時，放在

8、圓盤后面的屏上應(yīng)當在陰影的中央出現(xiàn)一個亮斑。這在當時的物理學(xué)家的頭腦中是不可想象的，是荒謬的。泊松十分指望這個荒謬的預(yù)言會導(dǎo)致推翻波動說，因而他要求菲涅耳做實驗。菲涅耳接受了這個挑戰(zhàn)，他安排了一個實驗裝置來證實這個預(yù)言，果然實驗的確證實了在陰影的中央有一亮斑。在教學(xué)中我是這樣做的：把一不透明的小圓形紙片（直徑大約0.3厘米）貼在一塊小玻璃板上，形成一不透光的圓盤，然后用調(diào)成平行光的手電筒光照射這個小黑點，調(diào)整光源、玻璃、光屏之間的距離，果然在光屏上得到明暗相間的同心圓環(huán)，在正中心出現(xiàn)一亮斑。學(xué)生看后感到出乎預(yù)料和驚訝，這時馬上對學(xué)生加以解釋，說明這是光的衍射，進一步說明光具有波動性。此實驗的關(guān)

9、鍵是小圓形紙片的大小，過大或太小效果都不太好，要讓結(jié)果顯著而正確，就必須先做多次對比實驗。（二）演示實驗中還會存在的問題1.課前的充分準備演示實驗作為一種教學(xué)手段，是教師備課的重要內(nèi)容，需要我們認真研究和準備，要準備到每一個細節(jié)。如果輕視課前演示實驗的準備工作，往往造成演示失敗或出現(xiàn)意想不到的情況，以致在課堂上手忙腳亂，勉強讓學(xué)生接受了結(jié)論，教學(xué)效果也不會理想。造成這種情況的原因，有的是認識存在問題，對實驗教學(xué)不重視；有的是疏忽大意，以為實驗內(nèi)容簡單，以前做過或曾看見別人做過；還有的是怕麻煩，這些都是演示實驗教學(xué)的大忌。課前做好充分的準備，可以提高演示的成功率，但不能保證課堂上一定不出問題。出

10、了問題怎么辦？一是要鎮(zhèn)定，切忌手忙腳亂，應(yīng)認真思考和分析，盡可能及時找出原因，迅速排除故障；二是要實事求是，萬一失敗不可簡單地用“儀器不行”來搪塞，更不能編造數(shù)據(jù)，弄虛作假。應(yīng)當向?qū)W生如實說明實驗失敗的原因，申明下次再做。這種負責(zé)的精神和科學(xué)的態(tài)度，才能培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)作風(fēng)，對學(xué)生產(chǎn)生良好的影響。2.操作規(guī)范性操作規(guī)范是指教師一定要認真按照操作程序進行，包括“儀器的放置、裝接方法、操作、數(shù)據(jù)觀察和記錄等”，動作要準確、大方。教師的一舉一動都是示范給學(xué)生看的，會給學(xué)生留下深刻的印象，起到潛移默化的作用。教師的規(guī)范操作，不僅是實驗成功的前提，而且是學(xué)生模仿的范本，能使學(xué)生養(yǎng)成嚴謹求實的良好實

11、驗習(xí)慣。如果不規(guī)范，草草了事，僅以能顯示實驗現(xiàn)象為滿足，急急表演，匆匆收場，這樣的實驗必不能給學(xué)生留下深刻的印象，而且忽視了學(xué)生由感性到理性的上升過程，忽視了學(xué)生能力的培養(yǎng)，不能達到實驗的目的。3.演示實驗要清楚演示實驗不僅要現(xiàn)象清楚，而且還要面向全體學(xué)生。教師要想方設(shè)法增大演示實驗的可見度。投影放大、機械放大、自制可見度大的儀器進行演示等都是常用的方法。演示實驗?zāi)：磺?，學(xué)生看不到清晰的實驗過程和明顯的實驗結(jié)果，搞不清實驗所演示的規(guī)律、原理，無助于物理教學(xué)，做了也是白做，不但浪費時間，還會引起學(xué)生逆反心理。（三）演示實驗改進的幾點嘗試1.慣性演示實驗的改進物理教材中已編入了大量的演示實驗，但

12、有的章節(jié)和知識點還沒有演示實驗或數(shù)量還不夠，有些實驗因為自身設(shè)計或?qū)嶋H教學(xué)條件的局限，效果還不夠理想。演示實驗的有無在教學(xué)的效果上有很大區(qū)別，為達到“事半功倍”的效果，根據(jù)教學(xué)的實際情況，適時加入演示實驗很有必要。即使教材已列出演示實驗，也還有必要補充適當?shù)难菔緦嶒灒ㄟ^加強和反復(fù)刺激，讓學(xué)生所學(xué)習(xí)的知識得到強化和鞏固。九年級“物體的慣性”的教學(xué)，在牛頓第一定律的學(xué)習(xí)之后，學(xué)生已初步認識到“一切物體在沒有受到外力的時候，總保持靜止狀態(tài)或者說勻速直線運動狀態(tài)”。但還不牢固，還殘留著“力是維持運動狀態(tài)的原因”的錯誤物理觀念。如有的同學(xué)認為滾動的足球是受到“前沖力”的作用，為改變這一認識，教學(xué)時還可

13、加入演示實驗，請學(xué)生復(fù)述牛頓第一定律之后，用一端開口，一端封閉的玻璃管，內(nèi)放入一小鋼珠，用紙封住開口端，手拿玻璃管在水平方向甩動，當手突然停止時小鋼珠繼續(xù)向前沖破紙片而飛出。進而歸納出運動物體本身有保持運動狀態(tài)不變的特性。2.音調(diào)高低與振動頻率之間的關(guān)系演示實驗的改進現(xiàn)行教材有很多精彩的演示實驗，教師教學(xué)時，由于種種原因，教材給出的一部分演示實驗效果不盡如人意，需要我們大膽地改進，重新設(shè)計。八年級上冊物理“音調(diào)”中的“紙片劃過木梳”“橡皮筋振動”的實驗，目的是通過演示實驗讓學(xué)生感受音調(diào)高低并研究音調(diào)高低與振動頻率之間的關(guān)系，而上述兩實驗響度較小，能夠聽到的學(xué)生少。我準備一片長約15cm30cm

14、的鋼鋸片，并布置學(xué)生也準備這樣一片鋼鋸片（這是很容易找到的），一端用手按于桌面上，另一端伸出桌面，改變伸出桌面的長度，撥動鋼鋸片的自由端會發(fā)出不同音調(diào)的聲音。自由端長些振動頻率低些，因而音調(diào)低；自由端短些，振動頻率高些，因而音調(diào)高。每個同學(xué)都可同時做，效果既明顯，又能調(diào)動學(xué)生的興趣，做得好的同學(xué)甚至可以彈出簡單的旋律來！3.用水果制成電池的演示實驗例如:在講“電源是把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置”這一知識時，我用一新鮮蘋果，兩頭分別插上銅片和鋁片（或鋅片），把發(fā)光二極管用導(dǎo)線連接在銅片和鋁片（或鋅片）上，發(fā)光二極管即能發(fā)光。學(xué)生看到后“簡直不敢相信自己的眼睛”。接著引導(dǎo)學(xué)生進行思考，然后加以說明這是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，在蘋果、銅片、鋁片、導(dǎo)線、二極管構(gòu)成的回路中，因有電流通過從而使二極管發(fā)光，并把電能轉(zhuǎn)化成了光能。感興趣的學(xué)生自己回家又重做這個實驗，從中得到了很多啟示，也得到了很大的樂趣。如果由于條件的限制，找不到功率很小的發(fā)光二極管，則可以用學(xué)生萬用表的電流、電壓檔來顯示電流和電壓，效果同樣很明顯，只是沒有電能轉(zhuǎn)化成光能這一點了。多年的教學(xué)實踐使我深深體會到：第一、重視演示實驗是提高物理教學(xué)質(zhì)量的