李世平

摘 要：低成本物理實(shí)驗(yàn)是指，使用生活中常見的廢棄物品或廉價(jià)的物品，通過加工改造，組合成自制的物理實(shí)驗(yàn)器材，進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)。其具有容易獲取、能夠消除學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的陌生感、可以放手讓學(xué)生開發(fā)創(chuàng)造等特點(diǎn)。氣球是一種常見的低成本物理實(shí)驗(yàn)器材，可以利用其開展低成本物理實(shí)驗(yàn)來引入課題、科學(xué)探究、驗(yàn)證規(guī)律、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)、復(fù)習(xí)串聯(lián)。

關(guān)鍵詞：初中物理；低成本物理實(shí)驗(yàn)；氣球

一、 低成本物理實(shí)驗(yàn)的定義和特點(diǎn)

實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的基礎(chǔ)，很多物理概念、原理都要通過實(shí)驗(yàn)分析得到。物理新課程改革也注重發(fā)揮物理實(shí)驗(yàn)在科學(xué)探究方面的重要作用。但是，當(dāng)前很多學(xué)校（特別是農(nóng)村地區(qū)的學(xué)校）物理實(shí)驗(yàn)器材不完善、設(shè)備短缺，師生不能完成必要的實(shí)驗(yàn)，使物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)變成學(xué)生聽實(shí)驗(yàn)、背實(shí)驗(yàn)，失去了應(yīng)有之義。解決這一問題的一項(xiàng)重要手段就是開發(fā)低成本物理實(shí)驗(yàn)。

所謂低成本物理實(shí)驗(yàn)是指，使用生活中常見的廢棄物品或廉價(jià)的物品，通過加工改造，組合成自制的物理實(shí)驗(yàn)器材，進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)。［1］其器材來源主要有以下幾個(gè)方面：（1） 生活中的廢舊物品；（2） 價(jià)格低廉的器材；（3） 改造實(shí)驗(yàn)室廢舊器材。

低成本物理實(shí)驗(yàn)具有以下特點(diǎn)：（1） 實(shí)驗(yàn)器材多來自日常生活，容易獲?。唬?） 實(shí)驗(yàn)器材是學(xué)生熟悉的物品，能夠消除學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的陌生感，更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；（3） 實(shí)驗(yàn)可以放手讓學(xué)生開發(fā)創(chuàng)造，有利于培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新思維。

二、 低成本物理實(shí)驗(yàn)案例——?dú)馇虻氖褂?/p>

氣球是大部分學(xué)生從小就喜歡的玩具，價(jià)格低廉、易得，是一種常見的低成本物理實(shí)驗(yàn)器材。以下分享幾個(gè)利用氣球開展低成本物理實(shí)驗(yàn)的案例。

（一） 引入課題——《大氣壓強(qiáng)》

課題引入環(huán)節(jié)，要喚醒學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激起學(xué)生的好奇心，激發(fā)學(xué)生的求知欲。

《大氣壓強(qiáng)》一課，教師通過一個(gè)隔空抓氣球的魔術(shù)表演——手不接觸氣球把氣球任意變小，來引入課題。教師演示實(shí)驗(yàn)步驟如下：

1. 在飲料瓶身底部扎出一個(gè)不起眼的小孔并將氣球放入飲料瓶內(nèi)，把氣球口向外翻套在瓶口上（如圖1所示）。

2. 從飲料瓶口給氣球吹氣，把氣球吹大；用手悄悄堵住瓶身底部的小孔，氣球就不會變?。ㄈ鐖D2所示）。

3. 另一只手在空中做抓物體的動作，同時(shí)堵住小孔的手配合慢慢松開，氣球就會慢慢變小，即隔空使氣球變?。ㄈ鐖D3所示）。

課堂上，先讓學(xué)生大膽地猜想一下：把氣球吹起來后，不扎緊氣球口，氣球會變小嗎？然后，表演“魔術(shù)”。學(xué)生看到不同于猜想的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，會感到非常驚奇：氣球在敞口的情況下竟然沒有縮小，還會隨著教師的動作逐漸變小。由此，引入“大氣壓強(qiáng)”這一課題，可以有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)心向。

（二） 科學(xué)探究——壓力作用效果與受力面積的關(guān)系

科學(xué)探究既是學(xué)習(xí)目標(biāo)，又是重要的教學(xué)方式。要讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究的過程，體驗(yàn)科學(xué)探究的樂趣，發(fā)展科學(xué)探究的能力，培養(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和創(chuàng)新精神。因此，做好探究實(shí)驗(yàn)十分重要。

在探究“壓力作用效果的影響因素”實(shí)驗(yàn)中，可以用氣球和一些易得的物品（牙簽、泡沫板等）來完成。教師首先出示氣球、牙簽、泡沫板等實(shí)驗(yàn)器材，組織學(xué)生小組討論：如何利用上述器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究壓力作用效果與受力面積的關(guān)系？學(xué)生小組討論后匯報(bào)：

1. 如下頁圖4所示，把一支牙簽插在泡沫板上，將吹起來的氣球放在牙簽的尖部；稍微用力壓氣球，氣球就會被牙簽扎破。

2. 如下頁圖5所示，把很多支牙簽密密麻麻地插在泡沫板上，把吹起來的氣球放在牙簽的尖部；用差不多的力壓氣球，發(fā)現(xiàn)氣球不會被扎破。

這里，引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，交流展示，完成科學(xué)探究。學(xué)生很直觀地看到壓力的作用效果與受力面積的關(guān)系。本次探究中，除了氣球，學(xué)生還用到了牙簽、泡沫板等常見的生活用品，自然會對實(shí)驗(yàn)留下深刻的印象。

（三） 驗(yàn)證規(guī)律——流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系

在講授物理規(guī)律時(shí)，可以利用演示實(shí)驗(yàn)，呈現(xiàn)直觀的現(xiàn)象，便于學(xué)生理解和掌握。

教學(xué)“流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系”這一規(guī)律時(shí)，可以借助氣球完成驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。教師將兩個(gè)氣球分別用細(xì)線懸掛在鐵架臺上，在兩個(gè)氣球中間留一定的距離（如圖6所示）；然后通過吸管向兩個(gè)氣球中間吹氣，讓學(xué)生觀察氣球的運(yùn)動情況，發(fā)現(xiàn)氣球沒有被吹分離，反而向一起靠攏（如圖7所示）。從而，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，促進(jìn)學(xué)生思考，得到基于直觀現(xiàn)象的深刻認(rèn)識：向氣球中間吹氣，中間空氣流速快，壓強(qiáng)小，小于氣球外側(cè)的壓強(qiáng)，在壓強(qiáng)差的作用下，氣球向中間靠攏。這樣，學(xué)生能更好地理解流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系。

（四） 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)——紙鍋燒水

蘇科版初中物理教材的一大特色就是設(shè)置了《WWW》欄目，旨在引導(dǎo)學(xué)生“動手做”，在做中學(xué)，在做中思。我們可以引導(dǎo)學(xué)生在完成該欄目實(shí)驗(yàn)探究的過程中思考如何改進(jìn)、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)。

例如，八年級上冊第二章《汽化和液化》一節(jié)《WWW》欄目的第三題：“酒精燈的火焰能點(diǎn)燃紙。那么，能用紙做的小鍋（如圖8所示）在酒精燈上燒開水嗎？請?jiān)囈辉?，并說出其中的道理（紙的著火點(diǎn)是183℃，酒精燈外焰的溫度約為800℃）。”

在實(shí)際操作中，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)紙鍋長時(shí)間裝水，容易泡爛紙張導(dǎo)致漏水，造成實(shí)驗(yàn)不易進(jìn)行。對此，教師可引導(dǎo)學(xué)生用氣球代替紙鍋完成這一實(shí)驗(yàn)：在氣球內(nèi)注入一定量的水，放在酒精燈上加熱（如圖9所示）。同樣可以達(dá)到題目要求的實(shí)驗(yàn)效果，且不漏水。

（五） 復(fù)習(xí)串聯(lián)——力學(xué)

復(fù)習(xí)課教學(xué)不是簡單的知識點(diǎn)羅列，也不是簡單的“知識點(diǎn)+練習(xí)”。我們可以加入有趣的低成本物理實(shí)驗(yàn)，既使復(fù)習(xí)課變得生動有趣，又有效地幫助學(xué)生串聯(lián)各知識點(diǎn)。

例如，力學(xué)知識的復(fù)習(xí)，教師用氣球進(jìn)行多個(gè)演示實(shí)驗(yàn)來串聯(lián)各個(gè)知識點(diǎn)。

1. 用兩手輕輕擠壓氣球（如圖10所示），引導(dǎo)學(xué)生識別哪個(gè)是施力物體，哪個(gè)是受力物體；還可以通過追問，復(fù)習(xí)“力的作用是相互的”。

2. 用手輕戳氣球（如圖11所示），讓學(xué)生觀察氣球的變化；把氣球放在手掌上輕輕對著氣球吹氣，讓學(xué)生觀察氣球的變化（移動過程如圖12所示）。這可以引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)力的兩個(gè)作用效果：一是使物體發(fā)生形變，二是改變物體的運(yùn)動狀態(tài)。

3. 讓學(xué)生輕壓桌面的氣球并慢慢放手觀察氣球的變化（如圖13所示）。這既演示了彈性形變，又讓學(xué)生體驗(yàn)了彈力的存在，從而復(fù)習(xí)彈力的相關(guān)知識。

用氣球這一簡單易得的物品完成低成本物理實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，易于學(xué)生理解物理知識。我們還可以使用氣球完成如下低成本物理實(shí)驗(yàn)：用手掌摩擦氣球的表面，可以聽見聲音，說明聲音是由振動產(chǎn)生的；用頭發(fā)摩擦過的氣球能吸引輕小物體或水流，可以演示靜電現(xiàn)象；用粘有小顆粒的氣球模擬演示宇宙膨脹現(xiàn)象；用手捏住氣球的口，松手后氣球飛出去，可以演示力的作用與反作用；氣球落地后會彈起來，可以演示能量的轉(zhuǎn)化……

參考文獻(xiàn)：

［1］ 張偉，郭玉英，劉炳升.“非常規(guī)”物理實(shí)驗(yàn)概念探討［J］.物理教師，2006（8）：29.