黃 晶

（江陰市第一中學，江蘇 江陰 214400）

實驗是物理教學的基礎(chǔ)，也是物理學的魅力所在.通過實驗可以極大地促進學生學習物理的興趣，讓學生保持學習物理的熱情.在實際教學中，物理教師除了要利用實驗室現(xiàn)成的器材為學生演示實驗，更要重視自己開發(fā)實驗器材并運用到教學中去.教材的課后習題都是精挑細選，情景都是比較新穎或者比較經(jīng)典，具有很高的借鑒價值.此外，開發(fā)實驗、自制教具的靈感還可以來自教材中的課后習題的啟發(fā).

1 利用課后習題開發(fā)實驗，激發(fā)學生的興趣

興趣是最好的老師.興趣是對事物喜好或關(guān)切的情緒，心理學上指力求認識某種事物或從事某項活動的意識傾向.興趣可以刺激大腦皮層，進行積極地思考，興趣也是一切行動的催化劑.只有學生對物理課堂表現(xiàn)出濃厚的興趣，才會在課堂上跟上教師的思路，學習中才會主動去探索、思考物理問題，才會發(fā)揮學生主觀能動性，促進學生進行有意義的學習.

在物理教學中，實驗是激發(fā)學生學習興趣和熱情的重要途徑之一.尤其是用自制教具做的演示實驗，更能吸引學生.以“力的分解”為例，可以利用粵教版教材課后實踐欄目中的練習題，教師自制“一指斷鋼絲”的教具，在課堂上可以極大地調(diào)動學生學習的積極性.

這個習題如下.兩條長約12cm的木條用鉸鏈連接成人字形支架.在兩個L形木塊上各裝一顆羊角眼螺絲，在羊角眼螺絲之間拴上一根細線，把人字形支架放置在兩個L型木塊上，通過調(diào)節(jié)細線的長度來改變?nèi)俗中沃Ъ艿膴A角.如果用一只手指在人字形支架的鉸鏈處用力往下按，如圖1所示，可以輕易地將細線拉斷.如果用細鐵絲代替細線，重復(fù)上述實驗細鐵絲也可被拉斷.常識運用所學的知識來說明“一指斷鋼絲”的原理.［1］

制作這一教具，木方鉸鏈都比較容易找到，難點在于L形木塊和鋼絲的連接.為此可以用網(wǎng)線中細銅絲代替鋼絲，用實驗室鐵質(zhì)的小車代替L形木塊，如圖2所示.在教學中通過這個實驗演示，凝聚了學生的注意力，很好地激發(fā)了學生的興趣，收到了較好的教學效果.

圖1

圖2

2 利用課后習題開發(fā)實驗，突破教學難點

在物理教學中，重點、難點的突破事關(guān)教學的成敗.只有有效突破教學重點、難點，才能為學生后面的學習奠定基礎(chǔ)，掃清學習障礙.故而，在教學設(shè)計中，教師都會花大力氣來設(shè)計每一節(jié)課的重點、難點的教學，而實驗是最常用、最有效的手段之一.實驗的設(shè)計可以是實驗室成套的設(shè)備，也可以只自制教具、甚至生活物品等我們也可以根據(jù)課后習題來開發(fā)演示實驗.

以探究滑動摩擦力大小與哪些因素有關(guān)為例.在粵教版教材中，滑動摩擦力大小公式的探究沒有通過實驗得出，而是直接給出：“實驗表明，滑動摩擦力f的大小跟接觸面的壓力（正壓力）FN成正比，即f＝μFN”.關(guān)于滑動摩擦力的大小雖然學生在初中已有所知，但是都只是定性的描述.如果直接給出結(jié)論，顯得有些唐突.而有些版本的教材中探究滑動摩擦力大小的實驗方案又顯得不夠科學.例如人教版教材采用如圖3所示的方案.這樣的方案要彈簧測力計的讀數(shù)等于木塊所受的摩擦力，對木塊必須是勻速拉動，然而這很難做到.為了突破這一教學的重、難點，可以借鑒粵教版課后的練習開發(fā)一個演示實驗來實現(xiàn).

圖3

圖4

“如圖4所示，物體A重20N，物體B重10N.物體A與B之間、A與地面之間的動摩擦因數(shù)都相同.用細線系住物體B，對物體A施加20N水平向右的拉力時，能將物體A勻速拉出，求接觸面之間的動摩擦因數(shù).”［1］

需要的材料有：木塊、長木板2塊（不帶滑輪）、彈簧測力計、鐵釘、鉤碼.裝置如圖5所示.這樣的裝置只需要拉動木塊下面的長木板即可，無論是否勻速，只要長木板在運動，木塊（含鉤碼）受到的都是滑動摩擦力，而且木塊（含鉤碼）受到的摩擦力和彈簧對它的拉力都是二力平衡，這樣保證了實驗中所測量的滑動摩擦力的準確性.要探究滑動摩擦力與壓力的關(guān)系只要在木塊上增加鉤碼即可.要探究滑動摩擦力與接觸面性質(zhì)的關(guān)系（粗糙程度、材料）等，只需要更換更粗糙的木板，在木板上鋪上毛巾或換成玻璃板、鐵板.

圖5

3 利用課后習題開發(fā)實驗，突破錯誤前概念

在學生學習新的物理概念之前，由于生活經(jīng)驗、思維定勢、舊知識的錯誤遷移等會在學生頭腦中產(chǎn)生前概念.這些前概念有些是正確的，有些是錯誤的.不破不立，錯誤的前概念對學生學習新的正確的物理概念會造成很大障礙.要讓學生很好地接受、理解、運用正確的新概念，就必須想辦法鏟除學生錯誤的前概念.通過實驗的演示，讓學生親身體驗、感知，讓事實說話，對于錯誤前概念的破除，正確新概念的習得，有事半功倍的效果.實驗的來源依然可以根據(jù)課后的習題來開發(fā).

以摩擦力的教學為例，學生會認為“只有運動的物體才會受到滑動摩擦力”、“滑動摩擦力的大小與接觸面積有關(guān)，接觸面積越大，滑動摩擦力越大”等.這兩個錯誤前概念可以由圖5和圖6所示的實驗來解決.當拉動木塊下面的木板時，木塊（相對于地面）靜止，但是木塊和木板之間有相對滑動，木塊受到了木板施加的滑動摩擦力，故而靜止（相對于地面）的物體也可以受到滑動摩擦力.然后進一步闡釋，研究對象是否運動要看我們選擇什么參考系，我們所說的運動在沒有特別說明的情況下是以地面為參考系.而產(chǎn)生滑動摩擦力的兩個物體之間要有相對滑動，指的是兩個物體以對方為參考系是滑動的，而以地面為參考系它們中可能會有靜止的物體.后一個錯誤的前概念只要將圖5中減去兩個鉤碼，拉動木塊下的長木板，讀出彈簧測力計的讀數(shù)F1.然后換成圖6所示，拉動木板，讀出彈簧秤的讀數(shù)F2.實驗中F1、F2大小相同，可以說明滑動摩擦力的大小與接觸面積無關(guān).

圖6

4 利用課后習題開發(fā)實驗，構(gòu)建物理情景

建立物理情景是構(gòu)建物理模型的基礎(chǔ)，是建立物理模型的一個重要步驟.在建立物理情景的過程中，可以引導(dǎo)學生從物理問題中獲取建立物理情景的重要信息，再對這些信息進行必要的加工整理、去偽存真的同時，引導(dǎo)學生積極思考問題.

例如，一根長0.1m的細線，一端系著一個質(zhì)量為0.18kg的小球，拉住線的另一端，使小球在光滑的水平桌面上做勻速圓周運動，使小球的轉(zhuǎn)速很緩慢地增加，當小球的轉(zhuǎn)速增加到開始時轉(zhuǎn)速的3倍時，細線斷開，線斷開前的瞬間線受到的拉力比開始時大40N，求：

（1）線斷開前的瞬間，線受到的拉力大小.

（2）線斷開的瞬間，小球運動的線速度.

（3）如果桌面高出地面0.8m，求小球飛出后的落地點與O點的水平距離L.

圖7

求解本題中，學生常在第3問受阻，最根本的原因就是，沒能建立如圖7所示的物理情景.這里可借助魯科版教材第4章“圓周運動 離心運動”一節(jié)課后習題提供的情景，就可以模擬演示上題中的類似情景：“一把打開的雨傘邊緣半徑為r，且高出水平地面h.當該雨傘以角速度ω旋轉(zhuǎn)時，雨點自邊緣甩出落在地面上形成一個大圓.試求該圓的半徑.”［2］

其實這一物理情景，離學生的生活并不遙遠.當雨天來臨時，學生打雨傘上學.雨傘上有雨水，會看到有學生把傘旋轉(zhuǎn)，甩掉上面的水滴，水滴從傘的邊沿飛出，其運動情景就和該題中的一樣.

為了幫助學生構(gòu)建這樣的物理情景，找來雨傘一把、弄濕，重現(xiàn)學生甩雨滴的過程，讓學生觀察水滴落點到傘中心在地面上投影的距離，然后轉(zhuǎn)至上題，讓學生嘗試畫出如圖7所示的運動情景圖.圖畫出來后，問題自然迎刃而解了.物理情景與物理模型的建立，讓抽象的物理知識貼近于現(xiàn)實實際生活，貼近學生的生活經(jīng)驗，使學生學習物理知識有親切感和現(xiàn)實感，不僅能激發(fā)學生的學習興趣，也豐富了物理課程的形式.

5 在課后習題中穿插實驗探究，滲透情感態(tài)度價值觀的教育

要實現(xiàn)三維教學目標，就要在教學過程中除了讓學生習得知識與技能，習得過程與方法，還要滲透對學生的情感態(tài)度價值觀的教育.在物理教學中，根據(jù)課后練習提供的情景，利用身邊物品開發(fā)演示實驗對學生滲透情感態(tài)度價值觀的教育，往往會有很好的教學效果.

以牛頓第一定律的教學為例，可以利用人教版必修1教材“牛頓第一定律”一節(jié)課后練習的第2題開發(fā)實驗、模擬情景，進行交通安全和對生命情感的滲透教育.“我國道路交通安全法規(guī)定，在各種小型車輛前排乘坐的人必須系好安全帶.為什么要做這樣的規(guī)定？”［2］

本題的情景，可以利用生活中學生常見的物品來模擬.玩具小車模擬轎車，雞蛋模擬駕乘人員，橡皮筋模擬安全帶，開發(fā)成演示實驗?zāi)M遇到交通事故時系安全帶和不系安全帶的的區(qū)別，讓學生通過情景模擬明白系安全帶的重要作用，并運用物理知識分析其原理，使學生留下深刻的印象.

所用材料：小車、細木條、502膠水、玻璃膠、衛(wèi)生紙、雞蛋、橡皮筋.

制作方法：（1）在小車里用502膠水豎直固定3跟細木條，1根在后，另外2根在左右，并在另一相同的小車里填充玻璃膠，上面為曲面；（2）玻璃膠干后取出，用小刀劃成3部分，分別放在小車上3根木條之間，并用502膠水固定；（3）在細木條上裹上多層衛(wèi)生紙.

圖8

實驗操作與結(jié)果：（1）將一張桌子緊貼水平放置；（2）將雞蛋放入小車上的3根木條之間，如圖8所示.用力猛推小車，小車與墻壁相撞，雞蛋飛出小車而被擊碎；（3）將另一雞蛋放入小車上的3根木條之間，用數(shù)條橡皮筋套在3根木條上，用力猛推小車，小車即與墻壁相撞，但雞蛋卻安然無恙.（4）引導(dǎo)學生分析，為何系上安全帶可以起到保護駕乘人員？原來雞蛋（模擬人）和小車一起保持原來的運動狀態(tài)，當小車遇到障礙物發(fā)生碰撞后，小車運動狀態(tài)改變，速度驟降，而雞蛋（人）由于慣性，還要保持原來的速度.如果沒有系上橡皮筋（安全帶），靠摩擦力不能在極短時間和極短位移內(nèi)改變運動狀態(tài)，于是就會往前飛出或發(fā)生激烈碰撞而造成嚴重傷害.如果系上橡皮筋（安全帶），在橡皮筋（安全帶）拉力作用下，駕乘人員（雞蛋）能在極短時間和極短位移內(nèi)改變運動狀態(tài)，避免與小車發(fā)生劇烈碰撞或者飛出去.

顯然，借助實驗?zāi)M生活中的場景，讓學生從實驗中體驗、感悟到系安全帶的重要性，再通過實驗結(jié)果的對比，讓學生產(chǎn)生震撼，這樣的教學效果比“說教”要好多了.

1 保宗悌.普通高中課程標準實驗教科書物理必修1［M］.廣州：廣東教育出版社，2005：58，66.

2 廖伯琴.普通高中課程標準實驗教科書物理1［M］.濟南：山東科學技術(shù)出版社，2011：84.