劉志龍 劉小丹

摘?要：本文闡述利用生活中不起眼的顆粒物，包含固體顆粒物和液體顆粒物，來為物理課堂錦上添花，主要是以“灰塵、粉塵、霧塵”為例.本文將從聲學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、力學(xué)、電磁學(xué)入手，講述如何通過顆粒物來使課堂教學(xué)效果更震撼，以及將抽象概念生動形象化，使學(xué)生印象深刻.

關(guān)鍵詞：顆粒物;灰塵粉塵霧塵;課堂教學(xué)

文章編號：1008-4134（2019）18-0062中圖分類號：G633.7文獻標(biāo)識碼：B

物理課堂教學(xué)中，經(jīng)常會遇到一些很難講清楚的概念或者是很難對學(xué)生的感官產(chǎn)生震撼效果的知識點亦或者是學(xué)生很難感知，無法形成形象具體的知識.這時就需要借助生活中不起眼的顆粒物為物理課堂錦上添花，以“灰塵、粉塵、霧塵”為鞭，讓課堂教學(xué)這匹馬一騎絕塵.下面將從聲學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、力學(xué)、電磁學(xué)入手，講述如何通過顆粒物來使課堂教學(xué)效果更震撼，以及將抽象概念生動形象化，使學(xué)生印象深刻.

1?利用“灰塵、粉塵、霧塵”為聲學(xué)錦上添花

1.1?探究“聲音是由物體的振動產(chǎn)生的”

在喇叭上放置一些碎紙屑（或面粉），當(dāng)音樂響起時，碎紙屑隨之跳動（如圖1所示），從而說明聲音是由物體的振動產(chǎn)生的;將敲響的音叉放入裝有水的燒杯中，可以看到水花四濺（如圖2所示），從而說明聲音是由物體的振動產(chǎn)生的.上述兩個小實驗都應(yīng)用了顆粒物碎紙屑和顆粒物小水珠來產(chǎn)生奇特效果，使聲學(xué)實驗效果錦上添花.

1.2?探究“聲音的響度與振幅的關(guān)系”

在鼓面上放一些碎紙屑，用大小不同的力敲打鼓面，觀察紙屑跳動的情況，實驗發(fā)現(xiàn)敲打力度越大，碎紙屑振動越明顯（如圖3所示），由此說明振幅越大，響度越大.此實驗中直接觀察鼓面的振動，效果不明顯，而應(yīng)用顆粒物碎紙屑，使實驗效果更震撼.

1.3?聲音可以傳遞能量

超聲波型加濕器是利用超聲波將水打散成細小的顆粒，再利用風(fēng)動裝置，將這些小顆粒吹到空氣中，以改善室內(nèi)濕度的一種裝置（如圖4所示）.它說明超聲波能夠傳遞能量.醫(yī)用超聲霧化器，其工作原理是將電能轉(zhuǎn)換成超聲薄板的高頻振動，高頻振動使藥液轉(zhuǎn)化成氣溶膠霧粒（如圖5所示）.它也說明超聲波能夠傳遞能量.上述兩個常見生活應(yīng)用都利用了顆粒物的小水珠來產(chǎn)生奇特效果，使聲音可以傳遞能量更深入人心.

2?利用“灰塵、粉塵、霧塵”為光學(xué)錦上添花

2.1?光的直線傳播

在光的直線傳播這節(jié)內(nèi)容中，如何讓光的傳播路徑顯現(xiàn)出來是本節(jié)課教學(xué)的難點.可以在教室里用煙霧機產(chǎn)生煙霧，然后用激光筆照射，光的路徑就很明顯地顯現(xiàn)出來了（如圖6所示）.如果沒有煙霧機也可以用粉筆灰來代替，把粉筆灰灑在空氣中，然后用激光筆照射，同樣會出現(xiàn)如圖6所示場景.或用花灑噴出水霧來顯現(xiàn)光路，還可以用玻璃瓶收集煙，然后用激光筆照射（如圖7所示）.這樣在教學(xué)中通過顆粒物呈現(xiàn)光路使學(xué)生對于光的直線傳播印象深刻.

2.2?大型水幕燈光秀

近來大型水幕燈光秀受到各大城市的歡迎，而水幕燈光秀設(shè)計的原理就是采用高壓水泵和特制的水幕發(fā)生器將水高速噴出，從而形成扇形的薄霧“銀幕”.當(dāng)激光照射在由許多小顆粒水珠組成的薄霧“銀幕”上時，發(fā)生漫反射，使各個方向的人們能觀賞到美麗的畫面（如圖8所示）.在物理課堂教學(xué)時可以向?qū)W生說明為什么直接在空氣中畫面不能顯現(xiàn)出來而需要借助小顆粒水霧，讓學(xué)生更深層次地理解光的反射以及人眼看到物體的原理.

2.3?五彩繽紛的彩霞

俗話說“朝霞不出門，晚霞行千里”.而晚霞的形成是由于空氣對光線的散射作用.當(dāng)太陽光射入大氣層后，遇到大氣分子和懸浮在大氣中微粒，就會發(fā)生散射，這些大氣分子和微粒本身是不會發(fā)光的，但由于它們散射了太陽光，使每一個大氣分子形成了一個散射光源，故人們就欣賞到如此美妙的場景，通過對晚霞成因的分析讓學(xué)生了解其中的奧秘（如圖9所示）.

2.4?自制“彩虹”

雨后彩虹被選為許多經(jīng)典神話故事的小插曲，必定有著她不一樣的美.而彩虹是因為陽光射到空中接近球形的小水滴，造成折射及反射而成.而陽光是一種復(fù)色光，由7種顏色的光組成，當(dāng)照射接近球形的小水滴時，不同顏色的光的折射程度不相同，從而把陽光分解成7種不同顏色的光，通過小水滴的漫反射從而展現(xiàn)出來.通過上述原理，只需要制造小顆粒水霧并借助陽光的照射就可以形成彩虹.當(dāng)講解光的色散時，用單色光和白光（天氣好可借助陽光）分別照射已經(jīng)噴灑的水霧（如圖10所示），觀察實驗現(xiàn)象并分析原因.相信當(dāng)學(xué)生身臨其境時，更容易激發(fā)興趣，找出答案，提升科學(xué)素養(yǎng).

3?利用“灰塵、粉塵、霧塵”為熱學(xué)錦上添花

3.1?景區(qū)噴霧降溫

炎炎盛夏，各大景區(qū)通過噴霧來降溫.而人造霧降溫系統(tǒng)原理是利用散發(fā)到空氣中的水微粒，在汽化的過程中要吸收大量周圍環(huán)境中的熱量，蒸發(fā)冷卻從而降低周圍環(huán)境溫度.如圖11所示，在汽化吸熱教學(xué)過程中，從身邊的物理生活切入課堂教學(xué)，讓物理教學(xué)從生活中來再到生活中去，一來一去，讓學(xué)生明白為什么要把水霧化成小顆粒的水珠，從而提升降溫效果.還可以探究影響蒸發(fā)的因素，來探究噴霧降溫更適合室外還是室內(nèi)？使課堂知識豐富課外生活，提升學(xué)習(xí)興趣.

3.2?營造舞臺效果

為了提升節(jié)目的藝術(shù)效果，舞臺往往會制造出如夢幻般的仙境（如圖12所示）.而這仙境又是怎么得來的呢？舞臺上的“仙氣”就是我們平時所說的霧（小顆粒水珠），通過小顆粒水珠營造藝術(shù)效果.在此過程中干冰起了很重要的作用，干冰升華使周圍環(huán)境溫度下降，從而使空氣中的水蒸氣液化形成小水珠（如圖13所示）.通過觀察生活現(xiàn)象來分析事物的本質(zhì)，這是很重要的科學(xué)探索方法.在此方法的引導(dǎo)下，進一步讓學(xué)生思考為什么不用噴霧機直接噴出水霧而是要通過干冰升華來制造霧？這時學(xué)生可能會聯(lián)想到水霧顆粒的大小，或是分布均勻問題.這就讓學(xué)生從物理又走向生活，生生不息，知識永無止境.

3.3?人工造雪

人工造雪原理是來自高壓水泵的高壓水與來自空氣壓縮機的高壓空氣在雙進口噴嘴處混合.利用自然蒸發(fā)和空氣出噴嘴后的體積膨脹帶走熱量而使霧滴凝結(jié)成冰晶.如圖14所示，此過程中液態(tài)的水直接凝華成固態(tài)的小顆粒冰晶，學(xué)生除了感受物理的奇妙之外，更會思考人造雪除了需要低溫條件還需要其他條件嗎？這與平時生活中的雪是一模一樣嗎？學(xué)生通過查閱資料或是親自實驗來探索未知世界，這就使學(xué)生的思維視野得到進一步拓寬，使課堂之上與課堂之外聯(lián)系更緊密，讓學(xué)生體驗到物理的世界無處不在.

4?利用“灰塵、粉塵、霧塵”為力學(xué)錦上添花

4.1?灰塵讓摩擦力激情四溢

在摩擦力這節(jié)內(nèi)容中，學(xué)生對摩擦力的方向很難理解，這就需要結(jié)合生活中很震撼的現(xiàn)象讓學(xué)生時刻思考該問題.當(dāng)汽車前進時，地面上的灰塵隨之向后飛揚（如圖15所示），對灰塵分析，灰塵受到了車輪給的向后的摩擦力，再根據(jù)力的作用是相互的，灰塵也給了汽車向前的作用力.再由此往更難理解的場景推進，若地面不打滑，為柏油路面，那么路面對汽車的摩擦力方向又如何呢？學(xué)生會借助剛才的情景來分析，汽車給了地面一個向后的摩擦力，而地面給了汽車一個向前的摩擦力.這就為相關(guān)類似生活實例的理解打下堅實的基礎(chǔ)，比如分析人走路時人受到摩擦力的方向.

在學(xué)習(xí)汽車轉(zhuǎn)彎由誰來提供向心力時，學(xué)生也是很困惑.當(dāng)學(xué)生看到如圖16所示情況時，馬上就想到是由摩擦力來提供向心力，然后讓學(xué)生畫出汽車此時的受力示意圖（如圖17所示），進一步加深學(xué)生的印象.這些都是通過一些微小顆粒物來呈現(xiàn)學(xué)生無法直接感知的事物，使學(xué)生對這些事物的感受更形象具體，提升課堂抽象概念的認(rèn)同感.

4.2?演示生活中慣性的應(yīng)用

當(dāng)用木棍敲打地毯（如圖18所示），地毯受到木棍給的力而運動，地毯上的灰塵由于慣性，繼續(xù)保持靜止，從而使地毯與灰塵分離，灰塵由于重力的作用會緩緩降落，地毯上灰塵越多，現(xiàn)象越明顯.

4.3?探究壓力的作用效果

利用砝碼、小桌、裝有細沙的容器等實驗器材，做“探究壓力的作用效果”實驗.觀察圖19甲、乙，學(xué)生發(fā)現(xiàn)受力面積越大，小桌陷入細沙越淺.說明壓力大小不變時，壓力的作用效果與受力面積有關(guān).觀察圖19丙、丁，學(xué)生發(fā)現(xiàn)壓力越大，小桌陷入細沙越深.說明受力面積不變時，壓力的作用效果與壓力大小有關(guān).本實驗通過固體小顆粒細沙的凹陷程度來說明壓力的作用效果，把不能直接觀察的壓力作用效果轉(zhuǎn)換成細沙的凹陷程度，使實驗效果更明顯.

5?利用“灰塵、粉塵、霧塵”為電磁學(xué)錦上添花

5.1?如何讓無形的磁場現(xiàn)身

磁場是很抽象的物理概念，看不見，摸不著，如何能知道磁場究竟是如何分布的，這就需要利用到固體小顆?！F粉.如圖20所示，鐵粉很形象地顯示了U型磁鐵磁場的分布，以及各處磁場的疏密程度，使抽象概念形象具體.通電螺線管也能產(chǎn)生磁場，那它究竟是如何分布的呢？很難想象.但通過利用到固體小顆?！F粉，撒在通電螺線管的周圍，不斷晃動，慢慢地就出現(xiàn)磁場分布圖，讓學(xué)生很驚訝的是：通電螺線管的磁場分布圖竟然和條形磁鐵是一樣的（如圖21所示）.這些顆粒物的應(yīng)用有助于將抽象概念生動形象地建立在學(xué)生的腦海中，使學(xué)生獲得初步的感知體驗.

5.2?帶電體具有怎樣的性質(zhì)

物體帶電后，具有怎樣的性質(zhì)呢？這種性質(zhì)是否能很生動形象地展現(xiàn)出來呢？當(dāng)學(xué)生拿一支筆在自己的頭發(fā)上來回摩擦很多次后，把筆放在顆粒物碎紙屑中，學(xué)生會驚奇地發(fā)現(xiàn)，筆將很多碎紙屑吸引上來了（如圖22所示），這就說明帶電體具有吸引輕小物體的性質(zhì).并同時聯(lián)系到平時生活中化纖衣服，尤其是黑色化纖衣服，很容易吸灰，天氣越干燥，衣服灰塵越多，黑色衣服現(xiàn)象更明顯.這也是由于摩擦起電，使化纖衣服成為帶電體吸引輕小物體（灰塵），這些顆粒物增強了實驗的觀察效果.

6?結(jié)束語

為了增加學(xué)生的感知體驗，也為了使抽象概念更具體化，本文講述了借助生活中不起眼的顆粒物為物理課堂錦上添花，以“灰塵、粉塵、霧塵”為鞭，讓課堂教學(xué)這匹馬一騎絕塵.學(xué)生從身邊常見的顆粒物來認(rèn)識物理，然后從物理又走向生活，生生不息，知識永無止境.

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