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從“液體的表面張力實(shí)驗(yàn)”談物理中演示實(shí)驗(yàn)

2015-09-10 22:33劉源
考試周刊 2015年54期
關(guān)鍵詞:演示實(shí)驗(yàn)表面張力物理教學(xué)

劉源

摘 要: 探究水的表面張力在高中物理教材中有所涉及,本文就水的表面張力的一些實(shí)驗(yàn)論述物理演示實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的作用,談?wù)剬?duì)更新演示實(shí)驗(yàn)的幾點(diǎn)思考。

關(guān)鍵詞: 表面張力 演示實(shí)驗(yàn) 物理教學(xué)

物理是一門以觀察、實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué),實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中具有十分重要的作用[1]。尤其課堂中的演示實(shí)驗(yàn)更是課堂教學(xué)的重要組成部分,演示實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)中占的比重是非常大的。演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)是教師利用課堂時(shí)間為學(xué)生演示,在操作的同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行觀察、思考和分析的一種物理教學(xué)方式。好的演示實(shí)驗(yàn)不但能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,而且有利于幫助學(xué)生克服思維定勢,開拓學(xué)生思維,激勵(lì)學(xué)生敢于標(biāo)新立異,提出富有新意的實(shí)驗(yàn)方案,以此激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí),演示實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、思維能力和探索精神的有效辦法。

液體的表面張力,是液體表面層由于分子引力不均衡而產(chǎn)生的沿表面作用于任一界線上的張力。通常,由于環(huán)境不同,處于界面的分子與處于液體內(nèi)部的分子所受力是不同的。在液體內(nèi)部的分子受到周圍液體分子的作用力的合力為零,但在液體表面的分子卻不如此。因上層空間氣體分子對(duì)它的吸引力弱于內(nèi)部液體分子對(duì)它的吸引力,該分子所受合力不等于零,其合力方向垂直指向液體內(nèi)部,結(jié)果導(dǎo)致液體表面具有自動(dòng)縮小的趨勢,這種收縮力稱為表面張力。如圖1所示是一張?jiān)谔厥鈼l件下拍攝得到的顯示液體表面張力的圖片。

1.演示實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的作用

在物理教學(xué)中運(yùn)用演示實(shí)驗(yàn),能起到創(chuàng)造環(huán)境、激發(fā)興趣、加深理解、加強(qiáng)記憶、培養(yǎng)能力和良好科學(xué)態(tài)度、科學(xué)作風(fēng)等作用,有助于提高教學(xué)質(zhì)量。

1.1創(chuàng)造良好的物理環(huán)境,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

“興趣是最好的老師”,在物理教學(xué)中,學(xué)生一旦對(duì)物理產(chǎn)生了興趣,就會(huì)積極主動(dòng)地學(xué)習(xí),就能達(dá)到事半功倍的教學(xué)效果。許多科學(xué)家取得偉大成就的原因之一,就是對(duì)物理有濃厚興趣和強(qiáng)烈的求知欲望。

在做液體表面張力的實(shí)驗(yàn)前,教師可以先向?qū)W生提問:“我們的硬幣能不能浮在水上?”根據(jù)學(xué)生的前概念,硬幣的密度比水的要大,肯定不會(huì)浮在水上,然后老師可以打一盆水,拿出一枚一角硬幣,提醒學(xué)生仔細(xì)觀察,慢慢將硬幣放在水面上,如圖2所示:

實(shí)驗(yàn)結(jié)果是硬幣能浮在水面上,出乎學(xué)生意料,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與學(xué)生頭腦中原有認(rèn)知發(fā)生沖突,學(xué)生會(huì)產(chǎn)生進(jìn)一步探索的欲望,會(huì)積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)新知識(shí)。

1.2培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析和實(shí)踐能力。

在物理教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生觀察能力是一項(xiàng)重要任務(wù),觀察是獲得感性認(rèn)識(shí)的途徑,是進(jìn)行思維加工的素材,善于觀察才能善于發(fā)現(xiàn)、善于探索,具有敏銳、準(zhǔn)確、全面、深刻的觀察能力是學(xué)生日后從事教學(xué)改革和科學(xué)研究不可缺少的素養(yǎng)[2]。以下面的實(shí)驗(yàn)為例進(jìn)行說明:

(1)在空的杯子下方用鐵釘鉆3個(gè)小孔(孔與孔之間的距離大概在5毫米左右);

(2)將杯內(nèi)注滿水,水是分為3股從3個(gè)孔中流出來的(圖4);

(3)用大拇指和食指將這些水流捻合在一起(圖5);

(4)手拿開后,3股水就會(huì)合成一股(圖6);

(5)如果我們用手再擦一下罐上的小孔,水就又會(huì)重新變成3股。

此實(shí)驗(yàn)用材簡單,實(shí)驗(yàn)效果顯著,學(xué)生易于觀察,能一目了然地看出是水的張力使水流分合,能提高學(xué)生觀察、分析的能力。

1.3加深對(duì)物理知識(shí)的理解。

教師在課堂教學(xué)中運(yùn)用演示實(shí)驗(yàn),能使學(xué)生建立生動(dòng)直觀的物理圖像,從而形成深刻的感性認(rèn)識(shí),有利于加深學(xué)生對(duì)物理現(xiàn)象、物理概念、物理規(guī)律的理解。以一個(gè)鍋巴肥皂實(shí)驗(yàn)和手推牙簽實(shí)驗(yàn)為例說明。

(1)把牙簽小心地放在水面上(圖7);

(2)把鍋巴放入水盆中離牙簽較遠(yuǎn)的地方(圖8),牙簽會(huì)向鍋巴方向移動(dòng)(圖9);

(3)換一盆水,把牙簽小心地放在水面上,現(xiàn)在把肥皂放入水盆中離牙簽較近的地方。牙簽會(huì)遠(yuǎn)離肥皂(圖10、圖11、圖12)。

當(dāng)鍋巴被放入水盆的中心時(shí),鍋巴會(huì)吸收一些水分,所以會(huì)有很小的水流往鍋巴方向流,而牙簽也跟著水流移動(dòng)。但是,當(dāng)我們把肥皂投入水盆中時(shí),水盆邊的表面張力比較強(qiáng),所以會(huì)把牙簽向外拉。學(xué)生在動(dòng)手過程中對(duì)已經(jīng)學(xué)過的物理理論知識(shí)慢慢領(lǐng)悟,逐漸鞏固學(xué)過的知識(shí)。

用自己的手指不接觸牙簽,慢慢靠近牙簽,牙簽也會(huì)隨著手的移動(dòng)而移動(dòng),如下圖13、圖14、圖15:

這是由于水的表面張力所致的,手推動(dòng)水,由于水的張力推著牙簽向前運(yùn)動(dòng)。這些實(shí)驗(yàn)學(xué)生平時(shí)在生活中可能有所接觸,但是沒有太過留心,如果在課堂上教師展現(xiàn)出來,就能使學(xué)生倍感親切,對(duì)于教師論述的理論知識(shí)會(huì)非常感興趣,能夠更好地加深對(duì)所學(xué)物理知識(shí)的理解。

2.關(guān)于改進(jìn)演示實(shí)驗(yàn)的幾點(diǎn)思考

2.1改變演示實(shí)驗(yàn)原有的形式。

有些教師認(rèn)為演示實(shí)驗(yàn)就是看別人做實(shí)驗(yàn),其實(shí)這種觀點(diǎn)是非常不全面的,學(xué)生在觀看實(shí)驗(yàn)的過程中有可能不會(huì)投入過多思考,這樣就達(dá)不到預(yù)期的效果。演示實(shí)驗(yàn)形式不僅是“教師演,學(xué)生看”,還可以是“教師導(dǎo),學(xué)生演”。在教學(xué)中可以大膽放手讓學(xué)生在講臺(tái)上做演示實(shí)驗(yàn),這樣對(duì)學(xué)生的發(fā)展是大有裨益的,如硬幣放在水面的實(shí)驗(yàn),大可以讓學(xué)生上講臺(tái)演示,加深學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)。

2.2運(yùn)用多媒體手段,強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)效果。

一般的演示實(shí)驗(yàn),可以在教室內(nèi)或者實(shí)驗(yàn)室內(nèi)在很短時(shí)間有效完成,但是有些實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)很難在較短時(shí)間內(nèi)完成,如共振使玻璃杯震碎的實(shí)驗(yàn),這個(gè)實(shí)驗(yàn)要經(jīng)過多次調(diào)試,需要很長時(shí)間。我們可以通過多媒體放映已經(jīng)調(diào)試好的實(shí)驗(yàn)的拍攝視頻,讓學(xué)生明白聲音的頻率與杯子的固有頻率達(dá)到一致時(shí)能發(fā)生共振現(xiàn)象。利用多媒體等手段增強(qiáng)效果。在做演示實(shí)驗(yàn)時(shí),有些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象學(xué)生看不清,在不同程度上阻礙學(xué)生發(fā)展。教師要想方設(shè)法增大演示實(shí)驗(yàn)的可見度。投影放大、自制可見度大的儀器進(jìn)行演示等都是常用的方法。

2.3加強(qiáng)學(xué)生配合,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。

演示實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意不僅現(xiàn)象清楚,而且面向全體學(xué)生。充分調(diào)動(dòng)每一個(gè)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,使實(shí)驗(yàn)結(jié)論合情合理地被推導(dǎo)出來,讓學(xué)生真正成為課堂的主體。教師要想方設(shè)法增大演示實(shí)驗(yàn)的可見度。在實(shí)驗(yàn)操作上讓學(xué)生積極參與,如讓學(xué)生上前讀數(shù)或動(dòng)一動(dòng)手,讓學(xué)生充分了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。演示實(shí)驗(yàn)在教師指導(dǎo)下讓學(xué)生參與,加深理解和掌握物理概念和規(guī)律[2]。

參考文獻(xiàn):

[1]羅琴.淺談初中物理演示實(shí)驗(yàn)[J].才智,2012(18):98-99.

[2]王晨陽,楊廣武,張存華.演示實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的地位與作用[J].蒲峪學(xué)刊,1999(1):80-81.

[3]劉春紅.演示實(shí)驗(yàn)在課堂教學(xué)中的作用[J].讀與寫(教育教學(xué)刊),2011(12):128.

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