胡桂平
摘 要:物理實驗作為提高學生實踐創(chuàng)新能力的重要手段,一直以來都被顯實際教學忽視,本文從實際教學出發(fā),舉例了4個易于實現(xiàn)效果明顯的趣味物理實驗,并將實驗原理與課本知識結合,為現(xiàn)階段中學物理教學改革提供一些參考。
關鍵詞:趣味物理實驗;中學物理教學;新課程改革
1問題的提出
《普通高中物理課程標準》指出“高中物理課程應能夠促進學生自主學習,培養(yǎng)學生積極探究,勇于參與、大膽實驗、勤于思考的優(yōu)良品質(zhì)”“加深學生對科學探究的理解,關注學生在科學探究過程中的能力提升,提高科學探究的深度和層次應該是中學物理課的追求和宗旨”。實驗是中學物理教學的重要手段和基礎內(nèi)容,然而在目前現(xiàn)實的物理教學實踐中,實驗的功能并沒有因為基礎條件的改善而得以充分發(fā)揮,教師用紙和筆“做”課堂實驗的現(xiàn)象還很普遍,理論教學和大量的習題練習幾乎成為了中學物理教學的全部。究其原因,可以分為兩方面。一方面一線教師對于實驗教學資源利用的內(nèi)涵的理解還是不明確的,行動也不積極;另一方面實驗資源的開發(fā)是無組織的,零散的,對于一線教師,收集整理優(yōu)質(zhì)物理實驗資源的時間和精力成本都很高。
2研究的目的意義
趣味物理實驗的引進可以充分發(fā)揮教師和學生的創(chuàng)造力,在傳統(tǒng)的演示實驗教學中,教師只是根據(jù)教材的要求,利用實驗室配備的儀器完成規(guī)定的實驗內(nèi)容,因此,師生的生命力和創(chuàng)造力難以得到充分的發(fā)揮。而師生共同參與演示實驗資源的開發(fā),才能真正體現(xiàn)自主性和創(chuàng)造力。其次有利于改變教師的教學方式和學生的學習方式,在物理教學實踐中,重視師生對實驗資源的自主開發(fā)和利用,一方面,有利于教師在教學中彰顯自己的個性,形成獨特的教學風格,另一方面,可以實現(xiàn)學生角色的轉(zhuǎn)變,學生是課程資源的開發(fā)者,是實驗儀器的自主研發(fā)者。
最終進一步體現(xiàn)物理學的實驗特色。
3高中趣味物理演示實驗資源與實踐案例
案例一:富蘭克林輪演示尖端放電
裝置結構:將易拉罐剪裁成如圖1所示的四軸葉片結構,葉片的末端向同一逆時針或順時針翻折。制作成一個富蘭克林尖端放電輪。
設計思想:由于尖端放電,當富蘭克林輪帶正電時,放電使大量正電荷從尖端飛出,其反沖作用使尖端受到推力而轉(zhuǎn)動;當富蘭克林輪帶負電時,放電使大量正電荷沖向尖端使尖端受力轉(zhuǎn)動。
實驗操作與現(xiàn)象:分別給富蘭克林輪加上正電荷和負電荷,都看到輪子向尖端的反向轉(zhuǎn)動。
案例二:靜電吹風演示尖端放電
裝置結構:利用實驗室廢舊的儀器底座、有機玻璃棒、鐵架臺的鋼桿、鋼針和蠟燭組成如圖2所示的實驗裝置。
設計思想:將靜電高壓電源的輸出端(正極)與鋼針連接,開啟電源,逐漸增大電壓,由于尖端附近電場很強,電場使空氣電離,在空氣中帶負電的粒子飛向尖端的同時,尖端帶負電的粒子也向外噴射,從而形成一股氣流,叫做靜電風。
實驗操作與現(xiàn)象:將蠟燭火焰靠近尖端會發(fā)現(xiàn)蠟燭火焰被吹向一邊甚至吹滅。若將蠟燭換成紙片,可以看到紙片被吹離尖端。將手置于尖端附近,也可以感受到一股氣流,但要注意安全。
案例三:液體表面張力演示
裝置結構:將一定粗細的鐵絲彎成半圓形,略長于直徑的細棉線固定在兩端,且棉線的中間綁定另一細繩,并與重物相連,至此半圓形成一個二維的封閉環(huán)境。如圖3所示
設計思想:液體跟氣體接觸的表面存在一個薄層,叫做表面層,表面層里的分子比液體內(nèi)部稀疏,分子間的距離比液體內(nèi)部大一些,分子間的相互作用表現(xiàn)為引力。就像你要把彈簧拉開些,彈簧反而表現(xiàn)具有收縮的趨勢。
實驗操作與現(xiàn)象:將半圓環(huán)浸入泡沫水中,可以形成一個完整液面,由于液體表面張力的作用,棉線是內(nèi)陷的,液面為“月牙”形狀,之后緩慢拉起金屬半環(huán),由于重力的作用,中間的棉線會被拉扯變形如圖所示,外部施加壓力的變化棉線的拉扯程度也會相應改變。進而體現(xiàn)液體表面張力的特性。
案例四:流體壓強與流速的關系
設計思想:流體壓強與流速的關系,也稱伯努利效應,是初中物理教學中與學生生活息息相關且趣味性很強的知識點,以上總結了四種較易于實現(xiàn),材料簡單、課堂教學演示效果明顯的實驗裝置。
實驗操作與現(xiàn)象,當氣體或液體以高于周圍環(huán)境流速通過兩物體之間時,流速大壓強小,兩物體有靠近或靠近的趨勢。
4結語
最后總結趣味物理演示實驗在實踐教學中給我的幾點啟示,希望能夠為物理教學工作者的教學實踐與研究提供參考。
4.1重視物理演示實驗資源的開發(fā)、利用與保存
物理教師要具有科學的資源意識以及開發(fā)課程資源的技能,物理演示實驗資源是支撐物理課堂教學的寶貴財富,它的開發(fā)與利用考驗著教師的聰明才智。我們要努力開發(fā)生活中常見物品的實驗功能,設計出操作簡單,效果明顯,富于啟發(fā)性,生動有趣的演示實驗來充實我們的物理課堂教學。同時,我們還要做好對所開發(fā)的實驗資源的整理、保存。
4.2充分挖掘生活資源,彌補現(xiàn)有實驗資源的不足
新課程標準強調(diào)“從生活走向物理,從物理走向社會”,利用生活資料設計的實驗裝置能使學生迅速的獲得清晰的感知,有利于集中學生的注意力,增強學生的親切感,從而增強學生的探索性與參與性。只要我們做個有心人,積極思考常見生活用品的實驗屬性,探索其實驗用途,分析它如何與我們的教學產(chǎn)生聯(lián)系,或者依據(jù)我們的實驗要求去思考如何用生活中的物品完成該實驗,并且操作簡單、效果明顯,能激發(fā)學生的興趣,這樣就能使課程資源意識成為自己的職業(yè)習慣。
4.3通過演示實驗資源的開發(fā),為學生提供更多探究的機會
學生的探究意識和探究能力不是教師教出來的,是在實踐中培養(yǎng)出來的,教師應該為學生多提供探究的機會,發(fā)展學生的創(chuàng)新能力。首先,每個實驗都要有學生可探究的內(nèi)容,讓學生發(fā)揮想象力,提出自己的實驗方案,親自操作,分析實驗現(xiàn)象,得出結論;另外,在教學實踐過程中要合理安排探究性實驗?,F(xiàn)在我們開展探究性實驗的最大難題是時間緊張,因此教師要對探究要素進行合理的安排,讓學生在一個實驗中重點培養(yǎng)一個或幾個要素,通過開展多個系列化的探究實驗,使學生逐漸培養(yǎng)系統(tǒng)全面的探究能力。
4.4建立物理演示實驗資源包,有效整合管理相關資源
根據(jù)實驗教學的要求,搜集整理可供利用的社會資源和自然資源的總和就構成了實驗資源包。它是通過對已經(jīng)開發(fā)或生成的課程資源進行重組和系列化整理而形成的成果形式,具有選擇性并且可供再次開發(fā)。既能提供創(chuàng)新和拓展的實驗器材,又能正確指導怎樣利用器材開展實驗教學,并提供可選擇的實驗教學模式,這樣才構成一個完整的演示實驗資源包。演示實驗資源包的建立可大大節(jié)省演示實驗教學的準備時間,又有利于教師之間進行交流,將其逐步完善。
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