初中物理實驗教學(xué)的探討-自制教具在初中物理實驗教學(xué)中的作用

1、初中物理實驗教學(xué)的探討自制教具在初中物理實驗教學(xué)中的作用廣州市番禺區(qū)市橋僑聯(lián)中學(xué) 崔婉微摘要：“從生活走向物理”是新課程的理念之一，它充分體現(xiàn)了物理與生活的緊密了解，一些看起來很平常的生活現(xiàn)象，其實包含了許多的物理知識。利用學(xué)生的生活經(jīng)驗和在生活中經(jīng)常使用或身邊隨處可見的材料和物品，進行設(shè)計實驗，制成教具，呈現(xiàn)物理現(xiàn)象，探究它們的物理規(guī)律或原理，會使學(xué)生感到親近、真實、可靠，會切身體會到生活與物理之間的密切關(guān)系。同時，能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，還可以提高學(xué)生理論了解實際的能力、抽象的思維能力以及良好的解題能力，提高學(xué)習(xí)效率。關(guān)鍵詞：趣味性、實驗效果、抽象、疑難、分析現(xiàn)象、思維能力【正文】物理是一門以

2、實驗探究為基礎(chǔ)的學(xué)科，物理實驗是物理教學(xué)的基本手段，因為初中階段的主要物理定律、原理都是從一些簡單易懂的實驗和實踐中歸納出來的。因此，實驗教學(xué)不會只局限于實驗室所配備的器材和課本所安排的實驗，還可以根據(jù)教學(xué)的需要自備自制教具，運用學(xué)生身邊的一些學(xué)習(xí)、生活用品來進行設(shè)計實驗。對于自制教具在物理實驗教學(xué)中的作用，下面提出一些想法，供同行門商榷。一、增加實驗趣味性利用實驗導(dǎo)入新課目的使學(xué)生產(chǎn)生由好奇轉(zhuǎn)化為求知的欲望，所以老師在設(shè)計時會注意增加它的趣味性，使導(dǎo)入實驗?zāi)芪龑W(xué)生眼球，融入課堂學(xué)習(xí)。如果創(chuàng)設(shè)的實驗情景，能提供新穎、奇特、驚險、多變的現(xiàn)象，而這些現(xiàn)象都出乎學(xué)生的意料之外，他們的好奇心就會促使

3、他們積極地思考，會渴望解決疑問，這樣就能起到事半功倍的效果。如在講“大氣壓強”時，大部分老師會用“瓶吞雞蛋”、“覆杯實驗”等實驗作為新課的導(dǎo)入，但這些實驗比較常見，可能有部分學(xué)生已經(jīng)看過，對它不感興趣，這時可以把實驗改動一下變?yōu)樾碌膶嶒灒鎏硭娜の缎?，使它更能吸引學(xué)生的注意力。如：實驗1：用酒精燈加熱裝有少量水的燒瓶，當(dāng)水沸騰瓶口上方出現(xiàn)大量“白氣”時，用氣球的口把燒瓶口封起來，同時把酒精燈移開。讓學(xué)生猜想這個氣球會怎么樣。學(xué)生們都認(rèn)為氣球會在瓶外變大，結(jié)果他們看見氣球慢慢地被吸進燒瓶里面，并在瓶里逐漸變大。由此實驗可以讓學(xué)生了解到因大氣壓的存在而產(chǎn)生的現(xiàn)象，并學(xué)會利用自己掌握的知識對觀察到

4、的實驗現(xiàn)象進行分析，找出導(dǎo)致發(fā)生該現(xiàn)象的根本原因。二、提高演示實驗的效果觀察和實驗是學(xué)習(xí)物理的重要手段之一，在物理教學(xué)中有許多演示實驗，這些實驗都需要學(xué)生細心觀察其現(xiàn)象，然后再分析這些物理現(xiàn)象的成因，總結(jié)和概括出物理規(guī)律。但是如果演示實驗的現(xiàn)象不明顯，學(xué)生就很難觀察到需要他們觀察的物理現(xiàn)象，更不能對這些現(xiàn)象進行思考和分析，結(jié)果實驗就會失去了意義。因此，如果實驗現(xiàn)象不明顯、效果不理想，就要想辦法改進該實驗的器材或操作方式，力求做到演示的實驗成功、效果明顯、可見度較高。實驗2：以前要演示利用內(nèi)能對外做功的實驗會非常擔(dān)心，因為實驗時瓶口附近出現(xiàn)的“白霧”很少，很難觀察，所以演示前必須要求學(xué)生睜大眼睛

5、仔細地看清楚，特別是坐在前排的學(xué)生，由于后面的學(xué)生根本看不到這一現(xiàn)象，那只能讓前面的學(xué)生去告訴他們當(dāng)瓶塞彈出時瓶口附近會出現(xiàn)“白霧”?？墒亲鳛槔蠋熜睦锩婵隙ㄊ沁^意不去，所以要想辦法改進實驗效果，使產(chǎn)生的“白霧”多一些。經(jīng)過多次的嘗試，發(fā)現(xiàn)在瓶內(nèi)的水中加入幾滴酒精，實驗現(xiàn)象就變得非常明顯，除了瓶口附近會產(chǎn)生外，瓶內(nèi)也有大量的“白霧”產(chǎn)生，老師再也不用擔(dān)心學(xué)生觀察不到“白霧”了。 后來，學(xué)生提出了更好的意見。兩年前，老師在課堂上演示這個實驗，有個男同學(xué)看完之后，站起來說：“老師，我有個更簡單的方法，實驗效果也很明顯的?！庇谑亲屗街v臺上做演示。只見他拿著一個剛喝完水的空礦泉水瓶，走出來，首先他旋緊

6、瓶蓋，接著兩手分別握住瓶的上、下部分，反方向用力使勁的擰瓶子上部和下部，使其嚴(yán)重變形壓縮瓶內(nèi)空氣，再迅速旋開瓶蓋，然后聽到“嘭”的一聲，看到瓶蓋飛出數(shù)米遠，同時瓶口附近和瓶內(nèi)有大量的“白霧”產(chǎn)生。同學(xué)們都被這個實驗吸引了，有的叫了起來，有的鼓起掌來，大家的情緒被帶到最高峰。用礦泉水瓶做這個實驗，使實驗變得更簡單，取材更貼近生活、更環(huán)保。實驗3：演示利用做功增大內(nèi)能的實驗，課本上提到，在一個配有活塞的厚玻璃筒里放一小團蘸了乙醚的棉花，把活塞迅速壓下去，當(dāng)活塞對筒內(nèi)空氣做功時，空氣的內(nèi)能會增大，溫度升高，所以使筒內(nèi)蘸了乙醚的棉花燃燒起來。但有很多老師在做這個實驗時，很難達到一個理想的實驗效果。曾經(jīng)

7、在演示這個實驗時，由于拍下去的速度太快，用力過大，結(jié)果整個玻璃筒爆炸，非常危險。從此老師心里對這個實驗產(chǎn)生了畏懼感。但如果用力不足，又不能使棉花燃燒起來，實驗失敗。所以，以前要做好這個實驗，必須要做到天時地利人和。后來對實驗進行多次的嘗試，發(fā)現(xiàn)做這個實驗時要注意做好以下幾點：第一，筒里放的蘸上乙醚棉花不能是一團，而是一絲，棉花必須要盡量少，因為棉花放多了，會使太多的棉花同時燃燒，容易發(fā)生爆炸；第二，放棉花之前，首先要打開玻璃筒的筒蓋，盡量讓多一點的新鮮空氣進入筒內(nèi)，使筒內(nèi)有更多的氧氣助燃；第三，當(dāng)下壓活塞時，力不能大，但速度一定要快。如果能做好以上三點，這個實驗的成功率可以達到100%，并且下

8、壓一次活塞就能使棉花燃燒起來。其次，有許多實驗觀察時間較長，學(xué)生會因為缺乏耐性而不能觀察伴隨實驗過程產(chǎn)生的一些物理現(xiàn)象，使實驗效果下降。如上述實驗1，剛開始時學(xué)生興致勃勃地看著水的溫度不斷地升高，過了一段時間之后終于有少量氣泡產(chǎn)生，最后水沸騰了。這時許多學(xué)生已經(jīng)開始不耐煩了，但其實需要學(xué)生觀察的現(xiàn)象才剛剛開始。所以老師要及時指導(dǎo)學(xué)生觀察什么現(xiàn)象，如：（1）觀察瓶口出現(xiàn)的“白氣”，讓學(xué)生分析出現(xiàn)“白氣”的原因；（2）酒精燈停止加熱時，水是否停止沸騰；（3）停止加熱一段時間后，觀察燒瓶的瓶壁是否有小水珠出現(xiàn)（通過這些觀察和分析可以對八年級的知識進行回顧）；（4）氣球會發(fā)生怎樣的變化。因此，演示實驗

9、前讓學(xué)生明確實驗的目的，要觀察什么，怎樣觀察，使學(xué)生學(xué)會捕捉觀察對象；觀察時注意適時引導(dǎo)、激勵設(shè)疑、引發(fā)想象。而老師設(shè)計實驗時也要注意演示實驗的時間不能太長，如上述實驗1，可以改用熱水進行加熱縮短實驗時間，避免學(xué)生觀察時失去耐心。還可以在熱水中加入幾滴紅墨水，讓學(xué)生觀察的現(xiàn)象更明顯。老師不斷改進實驗，力求學(xué)生能觀察到更明顯的實驗現(xiàn)象，從而找出物理現(xiàn)象的本質(zhì)。最后，演示實驗時要注意實驗的可視性。許多時候，老師在講臺上做實驗因為講臺不是很高，所以坐在教室后面的學(xué)生的視線會被前面的同學(xué)擋住，根本看不到實驗的過程。這時，可以讓看不到的學(xué)生站起來，或者把實驗器材放在支架上，在更高的地方做演示。還可以利用

10、實物投影機把實驗過程和實驗現(xiàn)象放大。如復(fù)習(xí)時，老師想利用演示實驗分析電路故障的問題，就可以利用實物投影直接把電路的連接過程和電路故障導(dǎo)致電路產(chǎn)生的現(xiàn)象放大，投影在屏幕上，讓全班的同學(xué)都能看清楚。三、解決抽象疑難問題“百聞不如一見，百見不如一練”， 事實證明，具體形象要比語言文字更容易記住，視覺刺激遠勝于聽覺刺激。老師的演示實驗可增強直觀教學(xué)，刺激學(xué)生的感觀，使思維活躍起來，幫助學(xué)生在感性認(rèn)識的基礎(chǔ)上上升為理論。所以，在可能的前提下，應(yīng)多圍繞學(xué)習(xí)難點設(shè)計實驗，為學(xué)生化解學(xué)習(xí)困難。實驗4：電話一節(jié)中，講授電話工作原理時會提到當(dāng)話筒內(nèi)的碳粒松緊程度發(fā)生變化時會使它的電阻阻值也發(fā)生變化，從而產(chǎn)生變化的

11、電流。對于這個知識點學(xué)生不容易理解，因為在這之前的學(xué)習(xí)中學(xué)生只是了解到電阻的大小與導(dǎo)體的材料、長度、橫截面積和溫度有關(guān)。另外，課本也沒有設(shè)置實驗說明這個問題，所以學(xué)生根本不知道當(dāng)物體接觸不良時會使其電阻阻值增大。因此，圍繞這個知識點設(shè)計了一個實驗，讓學(xué)生可以更直觀地觀察實驗現(xiàn)象并理解它們的關(guān)系。如圖所示，在針筒兩端各放置一塊金屬片，然后把廢電池的碳棒取出砸碎放進針筒里，再把導(dǎo)線焊接在金屬片上，最后用導(dǎo)線連接電源和小燈泡。當(dāng)壓緊和放松碳粒時，小燈泡也隨著變亮、變暗。利用這個實驗可以直觀地、真實地向?qū)W生說明電阻大小與碳料松緊程度的關(guān)系。還有在學(xué)習(xí)安全用電時，也可以利用這個實驗說明“斷了再接駁的導(dǎo)線

12、為什么在使用時接駁處比導(dǎo)線的其它地方更容易發(fā)熱”的原因。實驗5：初三復(fù)習(xí)階段發(fā)現(xiàn)總是有部分學(xué)生把“用吸管吸取飲料”的現(xiàn)象理解為，因為吸氣時使瓶內(nèi)的空氣流速加快壓強減小，而瓶外空氣流速較慢壓強較大，所以把飲料壓出來。為了更好的說明這個問題，把這個現(xiàn)象改為一個簡單的實驗（如圖），將瓶口密封，說明瓶內(nèi)氣體的流速并沒有加快。抽出瓶中的氣體，會減小燒瓶內(nèi)的氣壓，水槽中的水在外界大氣壓的作用下被壓進瓶內(nèi)；而向瓶里注入氣體，增大燒瓶內(nèi)的氣壓，瓶內(nèi)的水就會從玻璃管向外噴出。讓學(xué)生從觀察到的實驗現(xiàn)象中明確，吸水或噴水是因為瓶內(nèi)的氣體減小或增大使氣壓發(fā)生變化而導(dǎo)致。同時，這個實驗還可簡單地演示抽水機抽水的原理。實

13、驗6：在探究動能大小與質(zhì)量的關(guān)系時，常規(guī)的課本實驗是用小車從斜面上同一高度滑下去，撞擊木塊做功來進行對比。這樣很容易誤導(dǎo)學(xué)生認(rèn)為實驗要控制的變量是高度而不是速度，從而認(rèn)為動能大小與物體的高度有關(guān)。為了解決這個問題，對實驗進行了修改，把控制速度的方法改為用一個長棍子同時用力推動靜止在桌面上的兩個質(zhì)量不同的鋼球和玻璃球，讓它們分別撞擊兩個相同的木塊，就可以對比速度相同時動能大小與質(zhì)量的關(guān)系。改動后 常規(guī)四、培養(yǎng)學(xué)生的思維能力演示實驗不僅是培養(yǎng)觀察能力的重要手段，而且是培養(yǎng)思維能力的重要方法。用生動的、直觀的、形象的物理現(xiàn)象，啟發(fā)學(xué)生從形象思維過渡到抽象思維，從而理解物理現(xiàn)象，掌握物理規(guī)律，把感性認(rèn)

14、識上升到理性知識，讓學(xué)生知其然，更知其所以然。如上述實驗1，當(dāng)學(xué)生們看到氣球在燒瓶里膨脹起來而感到疑惑時，老師問：“為什么要把燒瓶里的水加熱到沸騰之后才用氣球封住燒瓶的口？”引導(dǎo)學(xué)生思考“當(dāng)水沸騰時會產(chǎn)生大量的水蒸氣，會把瓶內(nèi)的空氣趕出瓶外。”這時，老師可以提示學(xué)生“當(dāng)瓶口被封起來時，瓶外的空氣不能再進入瓶內(nèi)。”然后再問：“封住瓶口時，為什么要把酒精燈移開？”引導(dǎo)學(xué)生分析，移開酒精燈的目的是：使瓶內(nèi)水的溫度降低，瓶內(nèi)的水蒸氣就會遇冷液化成水，這樣瓶內(nèi)的氣壓將會減小。當(dāng)瓶外的大氣壓大于瓶內(nèi)的氣壓時，就會把氣球壓入瓶內(nèi)。隨著水溫度不斷下降，越來越多的水蒸氣液化，瓶內(nèi)的氣壓也不斷減小，所以隨著瓶內(nèi)外

15、的氣壓差逐漸變大時，氣球也在瓶內(nèi)慢慢脹大。實驗7：將一個乒乒球放在裝滿水的礦泉水瓶瓶口上，手用力壓著球同時把礦泉瓶倒置，問學(xué)生“這個乒乒球會怎么樣？”有的學(xué)生說：“球會被瓶子吸住，同時瓶子里的水會向下流”，也有的學(xué)生認(rèn)為“球會掉下來”。在學(xué)生們爭論不休的時候，老師放開用力壓著球的手，同學(xué)們可以看見乒乒球被吸在瓶口上，而瓶里的水也不會流出來。這時，老師問：“球不掉下來是因為受到什么力的作用？”讓學(xué)生思考片刻，再引導(dǎo)他們對球進行受力分析。（請學(xué)生把受力示意圖畫在黑板上）生甲：此時球受到豎直向下的重力師：除了受到重力的作用外，還有沒有受到其它力的作用？生乙：還受到一個向上的作用力師：會受到一個向上的

16、力，有什么依據(jù)？生乙：此時球處于靜止?fàn)顟B(tài)，也就說它是受到平衡力的作用，所以根據(jù)二力平衡的條件可以知道，小球會受到一個向上的力與重力平衡。師：那么這個向上的力施力物體是誰？生丙：是大氣生?。菏瞧孔樱ㄟ@時，有些學(xué)生知道這個向上的力施力物體是大氣，但有部分學(xué)生會認(rèn)為是瓶子向上吸住球，所以施力物體是瓶子。為了消除學(xué)生的疑惑，老師提出“有什么方法證明小球受到向上的力施力物體是大氣還是瓶？”，讓學(xué)生嘗試設(shè)計實驗。）生：把瓶中的水全部倒出，再重復(fù)一次實驗，看球是否不會掉下來，如果施力物體是瓶子，球應(yīng)該不會掉下來的。（老師讓學(xué)生做演示實驗驗證，結(jié)果同學(xué)們看到球掉下來了）師：為什么把水倒出，球就會掉下來？生：因

17、為原來瓶裝滿水時，瓶里面沒有空氣，外界的大氣把球壓在瓶口上，所以瓶中的水也沒有流出來。但是當(dāng)瓶里面沒有水充滿空氣時，球會同時受到瓶內(nèi)向下的大氣壓力和瓶外向上的大氣壓力，而且這兩個力大小相等，力的作用效果可以互相抵消，所以球在重力的作用下掉下來。通過這個實驗，學(xué)生了解到大氣壓強的存在，同時還可以利用學(xué)生對實驗現(xiàn)象產(chǎn)生的疑惑，讓他們自己嘗試設(shè)計實驗，用實驗來解決問題。這樣在提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時，也提高了學(xué)生分析問題和解決問題的能力，還培養(yǎng)了學(xué)生設(shè)計實驗的能力。實驗8：在一個易拉罐里裝少量的水，用酒精燈加熱水直至沸騰。當(dāng)易拉罐口上方冒出大量“白氣”時，老師刻意讓學(xué)生睜大眼睛看著這個易拉罐會發(fā)生什么

18、變化，當(dāng)學(xué)生們的注意力都集中在罐上時，就迅速地把罐倒置放入裝有冷水的水槽中，立刻聽到“嘭”的一聲巨響，同時看到整個易拉罐都變形了。此時，學(xué)生們還在驚呀之中，等他們回過神來老師再提出問題“到底是什么力使易拉罐發(fā)生形變的？”。生：大氣壓力（當(dāng)學(xué)生對大氣壓有了一定的認(rèn)識后，他們會馬上想到是大氣壓力的作用。但老師可以加以利用這個現(xiàn)象，讓學(xué)生對實驗的本質(zhì)進行分析，使他們在能力方面得到進一步的提高。）師：為什么是大氣壓力，水對物體也有壓力，也可能會把罐壓扁的。請大家想一想有什么方法可以證明是大氣壓力還是水的壓力導(dǎo)致罐發(fā)生形變？生：把沒有加熱的易拉罐直接浸入在同一個容器的水中，看罐有沒有發(fā)生形變。（讓學(xué)生在

19、講臺上一邊說一邊演示）師：易拉罐沒有發(fā)生形變，那說明什么問題？生：說明使易拉罐發(fā)生形變的力不是水的壓力，而是大氣壓力。師：為什么？生：因為在兩次實驗中罐受到水的壓力是一樣的，如果是由于水的壓力作用導(dǎo)致罐發(fā)生形變，那么第二次罐也同樣會發(fā)生形變。（同時可以利用這個實驗告訴學(xué)生，設(shè)計小實驗時不能把物體放入水槽中，觀察它是否發(fā)生形變來證明水中是否存在壓強。因為水不夠深、壓力不夠大時，是不能將物體壓扁的。）師：雖然這樣說明了不是水的壓力使物體發(fā)生形變，但是又有什么依據(jù)說明是因為大氣壓力的作用？生：在第一次實驗時，首先在罐中注入少量的水并加熱至沸騰，目的是使水沸騰時產(chǎn)生大量的水蒸氣，把罐里面的空氣趕出來，然后馬上把罐