初中物理实验教学的探讨自制教具在初中物理实验教学中的作用

1初中物理实验教学的探讨——自制教具在初中物理实验教学中的作用广州市番禺区市桥侨联中学崔婉微摘要：“从生活走向物理”是新课程的理念之一，它充分体现了物理与生活的紧密联系，一些看起来很平常的生活现象，其实包含了许多的物理知识。利用学生的生活经验和在生活中经常使用或身边随处可见的材料和物品，进行设计实验，制成教具，呈现物理现象，探究它们的物理规律或原理，会使学生感到亲近、真实、可靠，会切身体会到生活与物理之间的密切关系。同时，能激发学生学习兴趣，还可以提高学生理论联系实际的能力、抽象的思维能力以及良好的解题能力，提高学习效率。关键词：趣味性、实验效果、抽象、疑难、分析现象、思维能力【正文】物理是一门以实验探究为基础的学科，物理实验是物理教学的基本手段，因为初中阶段的主要物理定律、原理都是从一些简单易懂的实验和实践中归纳出来的。因此，实验教学不会只局限于实验室所配备的器材和课本所安排的实验，还可以根据教学的需要自备自制教具，运用学生身边的一些学习、生活用品来进行设计实验。对于自制教具在物理实验教学中的作用，下面提出一些想法，供同行门商榷。一、增加实验趣味性利用实验导入新课目的使学生产生由好奇转化为求知的欲望，所以老师在设计时会注意增加它的趣味性，使导入实验能吸引学生眼球，融入课堂学习。如果创设的实验情景，能提供新颖、奇特、惊险、多变的现象，而这些现象都出乎学生的意料之外，他们的好奇心就会促使他们积极地思考，会渴望解决疑问，这样就能起到事半功倍的效果。如在讲“大气压强”时，大部分老师会用“瓶吞鸡蛋”、“覆杯实验”等实验作为新课的导入，但这些实验比较常见，可能有部分学生已经看过，对它不感兴趣，这时可以把实验改动一下变为新的实验，增添它的趣味性，使它更能吸引学生的注意力。如：实验1：用酒精灯加热装有少量水的烧瓶，当水沸腾瓶口上方出现大量“白气”时，用气球的口把烧瓶口封起来，同时把酒精灯移开。让学生猜想这个气球2会怎么样。学生们都认为气球会在瓶外变大，结果他们看见气球慢慢地被吸进烧瓶里面，并在瓶里逐渐变大。由此实验可以让学生了解到因大气压的存在而产生的现象，并学会利用自己掌握的知识对观察到的实验现象进行分析，找出导致发生该现象的根本原因。二、提高演示实验的效果观察和实验是学习物理的重要手段之一，在物理教学中有许多演示实验，这些实验都需要学生细心观察其现象，然后再分析这些物理现象的成因，总结和概括出物理规律。但是如果演示实验的现象不明显，学生就很难观察到需要他们观察的物理现象，更不能对这些现象进行思考和分析，结果实验就会失去了意义。因此，如果实验现象不明显、效果不理想，就要想办法改进该实验的器材或操作方式，力求做到演示的实验成功、效果明显、可见度较高。实验2：以前要演示利用内能对外做功的实验会非常担心，因为实验时瓶口附近出现的“白雾”很少，很难观察，所以演示前必须要求学生睁大眼睛仔细地看清楚，特别是坐在前排的学生，由于后面的学生根本看不到这一现象，那只能让前面的学生去告诉他们当瓶塞弹出时瓶口附近会出现“白雾”。可是作为老师心里面肯定是过意不去，所以要想办法改进实验效果，使产生的“白雾”多一些。经过多次的尝试，发现在瓶内的水中加入几滴酒精，实验现象就变得非常明显，除了瓶口附近会产生外，瓶内也有大量的“白雾”产生，老师再也不用担心学生观察不到“白雾”了。后来，学生提出了更好的意见。两年前，老师在课堂上演示这个实验，有个男同学看完之后，站起来说：“老师，我有个更简单的方法，实验效果也很明显的。”于是让他到讲台上做演示。只见他拿着一个刚喝完水的空矿泉水瓶，走出来，首先他旋紧瓶盖，接着两手分别握住瓶的上、下部分，反方向用力使劲的拧3瓶子上部和下部，使其严重变形压缩瓶内空气，再迅速旋开瓶盖，然后听到“嘭”的一声，看到瓶盖飞出数米远，同时瓶口附近和瓶内有大量的“白雾”产生。同学们都被这个实验吸引了，有的叫了起来，有的鼓起掌来，大家的情绪被带到最高峰。用矿泉水瓶做这个实验，使实验变得更简单，取材更贴近生活、更环保。实验3：演示利用做功增大内能的实验，课本上提到，在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团蘸了乙醚的棉花，把活塞迅速压下去，当活塞对筒内空气做功时，空气的内能会增大，温度升高，所以使筒内蘸了乙醚的棉花燃烧起来。但有很多老师在做这个实验时，很难达到一个理想的实验效果。曾经在演示这个实验时，由于拍下去的速度太快，用力过大，结果整个玻璃筒爆炸，非常危险。从此老师心里对这个实验产生了畏惧感。但如果用力不足，又不能使棉花燃烧起来，实验失败。所以，以前要做好这个实验，必须要做到天时地利人和。后来对实验进行多次的尝试，发现做这个实验时要注意做好以下几点：第一，筒里放的蘸上乙醚棉花不能是一团，而是一丝，棉花必须要尽量少，因为棉花放多了，会使太多的棉花同时燃烧，容易发生爆炸；第二，放棉花之前，首先要打开玻璃筒的筒盖，尽量让多一点的新鲜空气进入筒内，使筒内有更多的氧气助燃；第三，当下压活塞时，力不能大，但速度一定要快。如果能做好以上三点，这个实验的成功率可以达到100%，并且下压一次活塞就能使棉花燃烧起来。其次，有许多实验观察时间较长，学生会因为缺乏耐性而不能观察伴随实验过程产生的一些物理现象，使实验效果下降。如上述实验1，刚开始时学生兴致勃勃地看着水的温度不断地升高，过了一段时间之后终于有少量气泡产生，最后水沸腾了。这时许多学生已经开始不耐烦了，但其实需要学生观察的现象才刚刚开始。所以老师要及时指导学生观察什么现象，如：（1）观察瓶口出现的“白气”，让学生分析出现“白气”的原因；（2）酒精灯停止加热时，水是否停止沸腾；（3）停止加热一段时间后，观察烧瓶的瓶壁是否有小水珠出现（通过这些观察和分析可以对八年级的知识进行回顾）；（4）气球会发生怎样的变化。因此，演示实验前让学生明确实验的目的，要观察什么，怎样观察，使学生学会捕捉观察对象；观察时注意适时引导、激励设疑、引发想象。而老师设计实验时也要注意演示实验的时间不能太长，如上述实验1，可以改用热水进行加热缩短实验时间，避免学生观察时失去耐心。还可以在热水中加入几滴红墨水，让学生观察的现象更明4显。老师不断改进实验，力求学生能观察到更明显的实验现象，从而找出物理现象的本质。最后，演示实验时要注意实验的可视性。许多时候，老师在讲台上做实验因为讲台不是很高，所以坐在教室后面的学生的视线会被前面的同学挡住，根本看不到实验的过程。这时，可以让看不到的学生站起来，或者把实验器材放在支架上，在更高的地方做演示。还可以利用实物投影机把实验过程和实验现象放大。如复习时，老师想利用演示实验分析电路故障的问题，就可以利用实物投影直接把电路的连接过程和电路故障导致电路产生的现象放大，投影在屏幕上，让全班的同学都能看清楚。三、解决抽象疑难问题“百闻不如一见，百见不如一练”，事实证明，具体形象要比语言文字更容易记住，视觉刺激远胜于听觉刺激。老师的演示实验可增强直观教学，刺激学生的感观，使思维活跃起来，帮助学生在感性认识的基础上上升为理论。所以，在可能的前提下，应多围绕学习难点设计实验，为学生化解学习困难。实验4：《电话》一节中，讲授电话工作原理时会提到当话筒内的碳粒松紧程度发生变化时会使它的电阻阻值也发生变化，从而产生变化的电流。对于这个知识点学生不容易理解，因为在这之前的学习中学生只是了解到电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积和温度有关。另外，课本也没有设置实验说明这个问题，所以学生根本不知道当物体接触不良时会使其电阻阻值增大。因此，围绕这个知识点设计了一个实验，让学生可以更直观地观察实验现象并理解它们的关系。如图所示，在针筒两端各放置一块金属片，然后把废电池的碳棒取出砸碎放进针筒里，再把导线焊接在金属片上，最后用导线连接电源和小灯泡。当压紧和放松碳粒时，小灯泡也随着变亮、变暗。利用这个实验可以直观地、真实地向学生说明电阻大小与碳料松紧程度的关系。还有在学习《安全用电》时，也可以利用这个实验说明“断了再接驳的导线为什么在使用时接驳处比导线的其它地方更容易发热”的原因。实验5：初三复习阶段发现总是有部分学生把“用吸管吸取饮料”的现象5理解为，因为吸气时使瓶内的空气流速加快压强减小，而瓶外空气流速较慢压强较大，所以把饮料压出来。为了更好的说明这个问题，把这个现象改为一个简单的实验（如图），将瓶口密封，说明瓶内气体的流速并没有加快。抽出瓶中的气体，会减小烧瓶内的气压，水槽中的水在外界大气压的作用下被压进瓶内；而向瓶里注入气体，增大烧瓶内的气压，瓶内的水就会从玻璃管向外喷出。让学生从观察到的实验现象中明确，吸水或喷水是因为瓶内的气体减小或增大使气压发生变化而导致。同时，这个实验还可简单地演示抽水机抽水的原理。实验6：在探究动能大小与质量的关系时，常规的课本实验是用小车从斜面上同一高度滑下去，撞击木块做功来进行对比。这样很容易误导学生认为实验要控制的变量是高度而不是速度，从而认为动能大小与物体的高度有关。为了解决这个问题，对实验进行了修改，把控制速度的方法改为用一个长棍子同时用力推动静止在桌面上的两个质量不同的钢球和玻璃球，让它们分别撞击两个相同的木块，就可以对比速度相同时动能大小与质量的关系。四、培养学生的思维能力演示实验不仅是培养观察能力的重要手段，而且是培养思维能力的重要方法。用生动的、直观的、形象的物理现象，启发学生从形象思维过渡到抽象思维，从而理解物理现象，掌握物理规律，把感性认识上升到理性知识，让学生知其然，更知其所以然。如上述实验1，当学生们看到气球在烧瓶里膨胀起来而感到疑惑时，老师问：“为什么要把烧瓶里的水加热到沸腾之后才用气球封住烧瓶的口？”引导学生思考“当水沸腾时会产生大量的水蒸气，会把瓶内的空气赶出瓶外。”这时，老师常规改动后6可以提示学生“当瓶口被封起来时，瓶外的空气不能再进入瓶内。”然后再问：“封住瓶口时，为什么要把酒精灯移开？”引导学生分析，移开酒精灯的目的是：使瓶内水的温度降低，瓶内的水蒸气就会遇冷液化成水，这样瓶内的气压将会减小。当瓶外的大气压大于瓶内的气压时，就会把气球压入瓶内。随着水温度不断下降，越来越多的水蒸气液化，瓶内的气压也不断减小，所以随着瓶内外的气压差逐渐变大时，气球也在瓶内慢慢胀大。实验7：将一个乒乒球放在装满水的矿泉水瓶瓶口上，手用力压着球同时把矿泉瓶倒置，问学生“这个乒乒球会怎么样？”有的学生说：“球会被瓶子吸住，同时瓶子里的水会向下流”，也有的学生认为“球会掉下来”。在学生们争论不休的时候，老师放开用力压着球的手，同学们可以看见乒乒球被吸在瓶口上，而瓶里的水也不会流出来。这时，老师问：“球不掉下来是因为受到什么力的作用？”让学生思考片刻，再引导他们对球进行受力分析。（请学生把受力示意图画在黑板上）生甲：此时球受到竖直向下的重力师：除了受到重力的作用外，还有没有受到其它力的作用？生乙：还受到一个向上的作用力师：会受到一个向上的力，有什么依据？生乙：此时球处于静止状态，也就说它是受到平衡力的作用，所以根据二力平衡的条件可以知道，小球会受到一个向上的力与重力平衡。师：那么这个向上的力施力物体是谁？生丙：是大气生丁：是瓶子（这时，有些学生知道这个向上的力施力物体是大气，但有部分学生会认为是瓶子向上吸住球，所以施力物体是瓶子。为了消除学生的疑惑，老师提出“有什么方法证明小球受到向上的力施力物体是大气还是瓶？”，让学生尝试设计实验。）生：把瓶中的水全部倒出，再重复一次实验，看球是否不会掉下来，如果施力物体是瓶子，球应该不会掉下来的。7（老师让学生做演示实验验证，结果同学们看到球掉下来了）师：为什么把水倒出，球就会掉下来？生：因为原来瓶装满水时，瓶里面没有空气，外界的大气把球压在瓶口上，所以瓶中的水也没有流出来。但是当瓶里面没有水充满空气时，球会同时受到瓶内向下的大气压力和瓶外向上的大气压力，而且这两个力大小相等，力的作用效果可以互相抵消，所以球在重力的作用下掉下来。通过这个实验，学生了解到大气压强的存在，同时还可以利用学生对实验现象产生的疑惑，让他们自己尝试设计实验，用实验来解决问题。这样在提高学生学