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摘要:本文结合中学物理教学的实际情况,运用文献综述的方法,分别阐述了简易实验在中学物理概念教学、规律教学、习题教学中的具体应用。然后对现行初、高中物理教材中可以开发的简易实验进行了归纳和整理,并将简易实验在中学物理教学中的实际应用融入了一份完整的中学物理教学案例中。
关键词:简易实验 概念教学 规律教学 习题教学
Abstract: In light of the actual physics teaching situation in middle school and with the aid of the documents, this paper aims at discussing the actual application of simple experiments in teaching physic concepts, rules and exercises respectively. Next, the categorization and generalization of simple experiments that can be conducted in the textbook of senior and junior schools are made in this paper. What’s more, this paper also includes a complete senior high school physics teaching case into which an actual application of simple experiments in physics teaching is intrgrated.
Key words: simple experiment; concept teaching; rule teaching; exercise teaching
物理学是一门自然科学。诺贝尔物理学奖获得者丁肇中教授说过:“自然科学不能离开实验的基础。特别,物理学是从实验中产生的。”物理概念的建立与物理规律的发现,都是以实验事实为依据。实验法是物理学的重要研究方法。在中学的物理课堂中适当地将实验与课堂教学结合起来,既能使学生在轻松、愉悦的心情中获得物理知识,又能提高学生观察、分析问题的综合能力,同时也培养了学生严谨的科学态度和科学作风,为以后的进一步学习和深造打下坚实的基础。
目前,我国有很多人积极主张并大力开展简单易行的低成本实验。众所周知,“瓶瓶罐罐当仪器,拼拼凑凑做实验”是已故朱正元老教授的至理名言。所谓简易实验,是指用日常生活中容易得到的、便宜的甚至是废旧的材料,自己加工而成的结构比较简单的实验器材、教具和科技作品。利用废旧材料,积极开展简易实验,它的意义不仅是为了勤俭节约,艰苦奋斗,即使教育十分发达,仪器非常先进的德、日、美、英、法以及俄罗斯等国家也有很多有识之士至今仍大力倡导开展简易实验,因为这些简易实验不仅可以证明“事事处处都有物理学”,激发学生的兴趣,加深学生与物理的情感,还由于在简易实验中学生自己动手拼凑、组装,易于表现主观能动性和创造性。再加上这些实验不受环境、条件、场所的限制,可尽量地为学生提供实验的机会,从而有利于物理教学深入浅出的开展,有利于教学质量稳步扎实的提高。
简易实验在中学物理教学中的应用是无庸质疑的,它主要体现在以下几个方面:
1简易实验在概念教学中的应用
1.1 简易实验在概念教学中的作用
物理概念是客观事物在物理方面的共同属性和本质性在人脑中的反映,是物理事物的科学抽象,是反映研究对象属性的思维形式。它与物理现象、物理规律共同构成了物理学的知识网络。其中,物理概念则是这一网络结构中的关节点。
现代哲学科学观认为:“科学是综合了研究方法论的不断修正的精炼的概念模型。”概念学习是科学学习中的关键因素。概念教学在物理教学中也具有十分重要的地位,它是学习基本理论的基础,意义学习可理解为:只有当学习者有意识地努力确定新知识中的关键概念,并且将其与自己头脑中已有的其它概念联系在一起,形成以命题相联结的概念间广泛联系的知识组块时,才会发生真正的学习,即完成了知识的建构。形成概念时往往要消除日常概念或已有概念对形成科学概念的影响,但在实际教学中,概念教学往往以老师讲解为主,课堂教学容易显得枯燥,学生也常感到概念课乏味。如若在概念教学中辅助适当的简易实验,让学生在实验探究中形成概念,不仅能让学生理解准确、掌握率高,而且记忆时间长,不易回生,同时又使概念教学生动有趣。
1.2简易实验在概念教学中的案例分析
1.2.1 微小形变演示
如在讲“弹力”时,以放在水平桌面上的木块为例来说明了支持力和压力都属于弹力。然而,对于像桌子、木块等一些坚硬的物体,由于形变很微小,学生无法觉察,缺乏对弹力形成的感性认识,针对这一问题,可以设计下面的简易实验。
实验:观察微小形变
用一只椭圆形截面的大墨水瓶,在瓶口的塞子(橡胶塞或软木塞)中穿一根两端开口的玻璃管(内径1-2毫米,如废旧的温度计管)。在玻璃管的一侧固定一白色背景屏。玻璃瓶内装满红色液体,使红色液体的液面位于玻璃管的中间,做如下演示。
[1].用钢笔带套的一端敲击瓶子的外壳,使其发出轻脆的响声,以证实瓶子是玻璃的。然后从椭圆截面的短轴方向挤压瓶子,使学生看到细玻璃管内水柱液面明显上升的现象时,一定都感到十分惊奇,并努力分析液面上升的原因。
[2].再从瓶子截面长轴方向向里挤压瓶子,使学生看到玻璃管里的液面突然下降的现象。学生再一次感到惊奇,并经过思考与讨论之后,确定上述现象是由于玻璃瓶子受到挤压这后,其形状发生了变化导致其体积随之发生变化的结果。
1.2.2 感受大气压神奇力量
又如在讲“大气压强”这节内容时,因为气体的压强比较抽象,在平时的生活中,不易察觉,所以可以设计以下简易实验来让学生感知大气压强的存在。
实验:感受大气压强的神奇力量
实验步骤:A、杯中装满水(如图1)
B、盖上硬纸片(如图2)
C、倒置过来(如图3)
实验现象:硬纸片不会掉下来。
当学生看到杯子倒过来的时候,硬纸片
不会掉下来,出乎同学的意料,就会激发学生的好奇心,这个时候解释硬纸片之所以掉不下来是因为杯内装满水,排出了空气,杯内水对硬纸片的压强小于大气压强,由于大气压的作用托住了硬纸片。然后,模拟马德堡半球实验。
马德堡半球实验:将两个吸盘紧压后,很难将它们拉开。原因是紧压时吸盘内空气被排出,大气压将两个吸盘紧紧压在一起。
2简易实验在规律教学中的应用
2.1 简易实验在规律教学中的作用
物理规律(包括定律、定理、原理和定则等)是物理现象、物理过程在一定条件下发生、发展和变化的必然趋势及其本质联系的反映。它是中学物理基础知识最重要的内容,是物理知识结构体系的枢纽,在整个中学阶段物理知识体系中占有主干地位。
物理规律的获得主要有两条途径,一是理论分析法,即利用已有的概念和规律,通过逻辑推理或数学推导,得出新的规律;二是实验归纳法,是直接从实验结果中分析、归纳、概括而总结出物理规律。对于中学生而言,他们的心理发展正处于经验型的形象思维向理论型的抽象思维转化阶段,抽象的逻辑思维能力不强;再加上现在学生普遍缺乏劳动锻炼,导致与物理规律相关的感性认识严重不足,有的甚至在日常生活中还形成错误观念。要想只通过理论分析来让学生获得并掌握物理规律,难度可想而知。
通过实验归纳的方法来探究物理规律,特别是通过简易实验,可以让学生亲身经历实验过程,重新认识身边的物理知识,及时弥补感性认识的不足和偏差;学生在积极的情感支配下主动体验物理规律的发生发展过程,进而掌握探究方法和能力,增进对物理规律的理解,并深化与生活的有机联系。因此,作为物理教师,在规律教学中要尽量利用简单易行的实验来为学生提供丰富的物理环境。
2.2 直观感受多普勒效应
如在学习多普勒效应时,因为声音有看不见摸不着的特殊性,学生觉得不好理解,为了让学生更好地学习多普勒效应,可以做下面的简易实验。
实验:模拟多普勒效应
实验器材:长水槽一个、直径约为8mm的小蜡球一个、细弹簧一个、带有发条的玩具小车一个。
实验步骤:
[1].在大小槽中盛有半满清水,细弹簧的一端固定在小车上,另一端粘有小蜡球,使小蜡球与水面接触,如图所示。
[2].使小蜡球沿竖直方向周期性地上下击打水面。现象:水面上就形成向四周传播的周期性同心圆波。
[3]把小车上紧发条,使小车带动振动的小蜡球在水面向右平移。现象:可看到振源中心与右槽壁间的波纹变密,与左槽壁间的波纹变疏。
实验分析:引导学生分析产生实验结果的原因:右壁接收波的频率变大,波长变短;而左壁接收波的频率变小,波长增大,如图6。
做完这一实验后,问学生:声波与水波同为机械波,传播形式与水波类似,以此类推,当火车鸣笛而来时,人们接收到的气笛声的频率是如何变化的?鸣笛而去呢?
由于有前面实验的直观感受,学生会很正确的回答出来,然后再指导学生学习多普勒效应的有关知识,学生觉得轻松有趣,效果特佳。
3简易实验在习题教学中的应用
3.1 简易实验在习题教学中的作用
物理习题教学是指在教学过程中所进行的例题讲解、习题处理、作业试题讲评等活动,是巩固与灵活运用所学的物理知识解决实际问题、培养学生的迁移能力的一种主要形式,是中学物理教学一个重要组成部分。物理习题不仅可以用来复习与巩固教材中介绍的知识,它涉及的内容也是非常丰富和广泛的,是物理教学中教师和学生都十分重视的内容。但在实际的课堂教学过程中,物理习题教学的效益却不高,有许多不尽人意的地方。比如:物理习题的内容大多与生活实际相脱离;忽视实验在物理习题教学中的作用。
而简易实验能够将物理习题内容活化为日常生活或生产实践中的真实的问题情境,能够提供丰富的感性材料,变抽象为形象,它的目的是通过观察启发学生的思维,使学生能更好地认识客观规律,发展能力,培养学生的兴趣。由于物理习题的内容大多比较抽象,学生的思维需要高度集中时才能很好地解决问题,所以若能将物理习题与简易实验相融合进行教学,就能营造轻松愉快的课堂气氛,从而激发学生的求知欲。
3.2 巧解杆的受力分析
如右图所示,BO是一均匀直杆,AO是一钢绳,直杆保持水平,与钢绳夹角Θ=30。,对O点作受力分析。
杆的力的作用效果不向绳的力的作用效果容易判断,因此,对杆产生的力的方向的判断,成为了学生们在做物理练习时的瓶颈,就右图所示的物理情景而言,绳OA的受力方向,学生可以非常容易的判断出来,沿着绳收缩的方向,而这时杆对O 点的方向又是向哪个方向呢?我们可以做一个小小的实验:
将自己的左手放置在左肩处,臂膊水平,就形成了如图所示的支架形状,用另一只手充当重物,让学生去感受另一只手对两支架的力的作用效果。这时,通过自身感受,学生可以很快得出右手对AO这条手臂的作用效果是拉伸,而对BO这条手臂的作用效果是压缩。那么,AO、BO对O点的作用力与O 对AO、BO的力是作用力与反作用力,于是,可以轻松画出O点的受力分析并理解杆的作用效果。
4简易实验在教学中的综合应用
4.1 教学案例
4.1.1 教学课题:《牛顿第一定律》
4.1.2 教学目标
知识与技能:
4.1.2.1 知道理想实验是科学研究的重要方法;
4.1.2.2 知道牛顿第一定律的建立过程;
4.1.2.3 理解牛顿第一定律的内容和意义;
4.1.2.4 知道什么是惯性,会正确解释有关现象;
4.1.2.5 正确理解力和运动的关系。
过程与方法:
培养学生的观察能力、抽象思维能力及应用定律解决实际问题的能力。
情感态度与价值观:
使学生学会从纷繁的现象中探求事物本质的科学态度和研究方法,理解实践是检验真理的唯一标准。
4.1.3 教学重、难点
教学重点:牛顿第一定律、惯性
教学难点:对牛顿第一定律及惯性的正确理解。
4.1.4 教学方法:实验法、讲授法、问答法
4.1.5 教学过程:
新课引入:
师:在骑车上学过程中,你是怎样使自行车加速的?又是怎样使自行车减速的?
生:用力踩脚踏板时可使自行车加速;刹车可以使自行车减速。
师:用力踩脚踏板时,实质是通过链条传动给车轮施加了动力的作用,那么刹车使车子减速的实质又是什么呢?
生:刹车时实质是通过橡皮对轮子施加了阻力的作用。
师:通过这一生活常识可知:要使物体加速则须对它施加力的作用;同样要使其减速也需对其施加力的作用。那么力和物体的运动究竟有何关系呢?本节我们就来探索这一问题。
教学过程:
师:前面一章我们学习了怎样描述物体运动以及运动的一些规律,但是没有进一步讨论物体为什么会做这种或那种运动,要讨论这个问题,就必须要知道运动和力的关系。在力学中,只研究物体怎样运动,而不涉及运动和力的关系的分科称为运动学,而研究运动和力的关系的分科叫动力学。
其实早在两千多年前,人们就开始了对物体的受力及其运动关系的研究。最开始的时候,亚里士多德提出了一个观点:力是维持物体运动的原因。现在我们一起来看看这个观点是不是正确的呢?
实验一、在桌面上推动木块(或板擦)从静止开始慢慢向前运动,撤掉推力,木块立即停止。
分析:日常生活中也有许多类似的现象(如推桌子)。这些现象从表面上看,似乎可以得出这样的结论:“必须有力作用在物体上,才能使物体继续运动,没有力的作用,物体就要停下来”即:板擦的运动需要推力去维持。于是,古希腊哲学家亚里士多德就根据这些现象总结出“物体的运动需要力去维持”。这种观点从刚刚做的实验来看,好像可以解释这个实验现象。下面,我们一起来做科学家,看看亚里士多德的观点是否存在问题。
实验二、在桌面上推动木块(板擦)从静止使向前运动,用力推出,木块向前运动一段距离后停止。
师:我们从这个实验现象来分析,当木块推出后,我们将作用在物体上的推力撤掉了,但物体还在向前运动,与亚里士多德的观点不符。也就是说他的“力是维持物体运动的原因”这个观点是错的。我们再从实验现象分析一下,在这两个实验中,物体都是从静止——运动——静止。两个过程中都有力的存在,那么在这两个过程中力的作用是维持原来的运动状态还是改变了物体的运动状态呢?
生:改变了物体的运动状态。
师:对,由这两个实验我们就知道了“力是维持物体运动的原因”这个结论是错误的。由于亚里士多德是一个伟大的哲学家,没人敢反驳他,直到三百多年前,意大利著名物理学家伽利略才提出了不同的看法:请大家自己阅读一下45页的文字,看看伽利略是如何从实验中得出了不同的结论。
师:看了这段文字,我们也来做一做这个小实验,如图8所示,让小球沿着一个斜面从静止滚下来,小球将滚上另一斜面。如果没有摩擦,小球将上升到原来的高度。减小第二个斜面的倾角,小球在这个斜面上达到原来的高度就要通过更长的路程,继续减小第二个斜面的倾角,使它最终成为水平面,小球就再也达不到原来的高度,那么,小球将会怎样运动呢?
生:将会一直运动一下去。
师:对,将会一直运动一去,而且,因为没有摩擦,速度将保持不变。
师:这个实验在现实生活中可以做吗?
生:不可以,因为永远也无法将摩擦消除掉。
师:对,这只是一个假想的实验,又叫做理想实验。所谓“理想实验”,是人们在思想中塑造的理想过程。但是,这个过程不是脱离实际的主观猜想,是在真实的可靠的科学实验的基础上,抓住主要矛盾,忽略次要矛盾,对实际过程做出更深入一层的抽象分析,使人们对实际的科学实验有更深刻的理解,可以进一步揭示出客观现象和过程之间内在的逻辑联系,从而得出重要的结论。“理想实验”在自然科学的理论研究中具有非常重要的作用,它把可靠的实验事实和理论思维有机的结合起来,可以深刻地揭示自然规律。
伽利略由他的理想实验推理得到:从斜面上滚下来的物体将在水平面上以恒定速度持续运动下去,伽利略认为到维持物体运动并不需要力,从而推翻了流传两千多年的亚里士多德提出的力是维持物体运动原因的错误观点。
与伽利略同一时代的法国科学家笛卡尔在伽利略研究的基础上,进一步提出:如果没有其他原因,运动的物体将继续以同一速度沿着一条直线运动,既不会停下来,也不会偏离原来的方向。
师:伽利略和笛卡尔对物体的运动做了准确的描述,但是没有指明原因是什么,牛顿在前人研究的基础上,结合自己的研究系统地总结了力学知识,提出了三条运动定律,其中第一条定律的内容是:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止。
理解惯性定律:
1.物体不受外力时的状态是匀速直线运动状态或静止状态,说明力不是维持物体运动速度的原因。
2.外力的作用是迫使物体改变其运动,说明力是使物体运动状态改变的原因。
3.一切物体都有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质,这种性质叫惯性。所以说一切物体都有惯性。
我们来看几个小实验,观察一下物体的惯性这样的性质是怎样体现的。
实验一 演示急刹车对应的惯性现象
1.把一木块直立在小车上,让小车沿着桌面运动(如图),当小车遇到障碍物而突然停止的时候,木块在车上向前平滑一段距离。
2.把木块放在小车上,让小车沿桌面突然加速运动时,木块在车上向后平滑一段距离。
实验二:如图九所示,将五颗象棋重叠放在桌面上,用直尺快速敲打其中一颗象棋,发现其余象棋没有随之一起弹出。
师:从上面这个两个实验,我们可以看出物体无论是处于何种运动状态,都有惯性,也就是都有保持匀速直线运动或静止状态的性质。惯性是物体的固有属性。它只与物体的质量有关,物体的质量越大,惯性越大。
下面,我们一起来看一道例题
水平放置的密闭玻璃管内充有水,它的中间有一气泡,如图所示。当玻璃管由静止开始向右沿水平方向运动时,气泡将要相对于管子( )
A、向右运动 B、向左运动 C、保持不动 D、无法判断
结合实验讲解:当玻璃管由静止开始向右沿水平方向运动时,玻璃管中的水由于惯性,仍然要保持原来的静止状态,使水涌向管的左端,气泡则相对于管子向右运动,所以先A
师:我们再分析一下生活中的实例。为什么交通部门要规定:在各种小型车辆前排乘坐的人(包括司机)必须系好安全带,请从物理学的角度加以说明。
生:汽车紧急刹车时,突然减速,乘客由于惯性将会撞在前面而造成危险,系上安全带就可以靠安全带的拉力而随汽车一起减速,避免危险。
师:答得很好。在我们生活中,我们可以观察到各种惯性现象。希望在课后大家能多多留意身边的事物,看看在我们周围,有哪些惯性现象我们需要克服,而我们又在哪些方面利用了惯性现象。
小结
1、一切物体总保持__或__,直到___迫使它改变这种状态为止。
2、物体保持原来的___的性质叫惯性。
3、惯性是物体的___性质,由___决定,与__、__、__、__无关。
4.1.6 作业:课本P48练习一、二、三、四
4.1.7 板书设计
4.2教学案例评析
牛顿第一定律是经典力学中三大定律之一,是整个力学中的基础。如果把所有力学现象看作是一座大厦,那么牛顿三大定律则是这个大厦的奠基石,牛顿第二定律又是在牛顿第一定律的基础上建立起来的。因此,牛顿第一定律又是三大定律基础的基础,是否领会这一物理规律,不仅影响学生对这一章的学习,而且会影响整个物理课程中力学部分的学习。牛顿第一定律是由部分实验结果,部分外推假设,部分定义所构成的一个复合体,就其定义本身的表述学生不难记住,但怎样形成对牛顿第一定律的理解及对这一概念的建立使学生认识由直观的感觉上升到科学理性认识是一个难点。
对于该课题的大多数教案,都是先让学生自行阅读课本上的该节内容,了解亚里士多德和伽利略的观点和伽利略的理想斜面实验,然后用气垫导轨证明笛卡尔的观点:如果没有其它原因,运动的物体将继续以同一速度沿着一条直线运动,既不会停下来,也不会偏离原来的方向。最后引入牛顿第一定律和惯性的概念。但是,自行阅读的内容不能让学生对牛顿第一定律的发展过程有一个很好的理解,同时伽利略理想斜面实验中渗透的理想实验法也难让学生理解性的接受。在演示实验中,气垫导轨装置过于笨重,将花费本节课大多数时间,并且该实验操作性不强。
在上述教案中,笔者首先由骑自行车这个生活常见的场景引入课题,用板擦的运动情况来分析亚里士多德和伽利略观点。然后用学生们常玩的玩具导轨来模拟伽利略的理想斜面实验,即再现了伽利略的斜面实验,又让学生们从直观上接受了理想实验的方法。这样,就自然的过渡到了牛顿第一定律:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止。最后,从对牛顿第一定律的分析引出了惯性概念,然后,在生活中的急刹车的惯性现象的演示和敲象棋的游戏中,既激发了学生的学习兴趣,又让学生将物理知识与生活实际联系在一起。这样,在本节课中,笔者用了生活中学生们最常见的物品,设计了一系列的简易实验,使这堂课能在轻松愉快的氛围中很好的掌握了本课题重难点,达到了教学目标和教学要求。
5 现行初、高中物理教材中简易实验开展情况
5.1 初中物理教材(沪科版)中简易实验开展情况
沪科版初中物理教材是根据国家《基础教育课程改革纲要(试行)》的精神和教育部制定的《全日制义务教育物理课程标准(实验稿)》而编写的实验教材。该教材以提高全体学生的科学素养为宗旨,以改变学生的学习方式、提高学生的实践能力和创新意识的基本理念为指导,力求符合初中学生的年龄特点和生活经验,同时尽量反映物理学科的最新进展以及社会的广泛联系。特别是在实验安排上,该教材融入了大量简单易行的小实验,(如表1),这些简易实验大多将物理知识与生活现象联系在一起,体现了要在生活中学习物理知识,“从生活走向物理”的教育理念,这些物理小实验不但注意到了学生的年龄特点和接受程度,注重了学生的可接受性,更因为简易实验易于取材,操作过程简单易懂,能通过引导学生从认识探究是科学研究的基本过程开始,到亲自参与探究的部分环节,再到全面掌握探究活动的整体环节,使学生在参与学习活动的过程中,不仅学习了知识本身,而且还掌握了科学探究的方法。
当然,在真正的物理教学过程中,仅仅靠教材提供的实验是不够的,我们还需融入其它小实验,用来辅助教学,比如在讲解:气体受热膨胀,气体遇冷体积收缩,从而说明质量一定的物体密度与温度的一般关系时,可以把一个气球套在空的矿泉水瓶的瓶口上,先把矿泉水瓶放在热水中,气球明显鼓胀起来,再放入冷水里,气球又明显瘪下去。这个实验在课堂上可以当堂演示,学生也可回家操作,效果好,可行性也好。
表1 初中物理教材(沪科版)中简易实验一览表
实验所在章节实验内容验证的物理现象
第三章第一节小纸片在播音的扬声器中跳动声音是由物体振动产生的
第三章第一节发声的音叉激起水花声音是由物体振动产生的
第三章第一节鱼儿能听见拍手声声音可以在液体中传播
第三章第一节耳朵贴在桌面上,听轻叩桌面的声音声音可以在固体中传播
第三章第二节制作橡皮筋吉它音调与频率的关系
第四章第一节观察光在水、玻璃中传播的路径光在均匀介质中沿直线传播
第四章第一节影子游戏光在均匀介质中沿直线传播
第四章第一节制作小孔成像仪、日晷仪光在均匀介质中沿直线传播
第四章第二节用勺子正反面成像凸透镜、凹透镜成像
第五章第一节手拍桌子、两手互拍、拉橡皮筋、提书包力的作用是相互的
第五章第二节拉测力计、拉伸弹簧、在不同地方拉门力的三要素
第五章第三节制作橡皮筋测力计弹力与形变的关系
第五章第四节找汤匙的平衡重力的作用点——重心
第五章第五节在不同材质上拉物体滑动摩擦力的影响因素
第六章第一节猛拉桌布,杯子会倒吗惯性现象
第六章第一节安全带的作用惯性现象
第七章第一节冰块熔化、泥团捏成任意形状质量与物体的状态、形态无关
第七章第四节鸡蛋与浮力浮力的大小与哪些因素有关
第七章第五节浮沉子浮沉条件
第八章第一节探究压力的作用效果压力作用效果的影响因素
第八章第二节观察不同水深的水压液体压强影响因素
第八章第三节水浇铁皮罐原理大气压的力量
第八章第四节吹放在筷子上的乒乓球和放在水面的小船流体压强与流速的关系
第九章第六节让不同钢球从不同高度滑下动能的大小跟哪些因素有关
第九章第六节让不同的重物从不同高度滑下势能的大小跟哪些因素有关
第十章第二节水与酒精的实验分子之间存在空隙
第十章第二节在水中滴入蓝墨水分子在不停的运动
第十章第二节拉铅块、水被压缩分子之间存在作用力
第十一章第一节人造“雨”观察水的三种状态
第十一章第三节自制玩具观察石蜡的熔化与凝固
第十三章第一节摩擦过的塑料棒靠近小纸屑、水流摩擦起电现象
第十三章第一节“不友好”的气球同种电荷互相排斥
第十四章第一节做一个铅笔芯变阻器电阻与导体的长度有关
5.2高中物理教材中简易实验开展情况
新的课程标准将高中物理教材分为了两大类:一类是必修课,除共同必修物理1和2外,还为学生的个性发展提供了机会,即提供了选修1-1,2-1和3-1。另一类是选修课,是学生可以根据学习兴趣、发展潜能和今后的职业需求而选学的内容。新教材除了充公体现了教学内容的“选择性”,加强了过程与方法的教学外,还在全书贯穿了科学探究的精神。新课标规定高中物理应促进学生自主学习,在这个思想指导下,教材从学生熟悉的事实、设计探究性实验、全体学生的基础、改变师生在教学中的地位等方面出发,突出了课标注重学生自主学习的基本理念。教材中的许多简易实验(如表2),不再像过去那样把现象甚至结论和盘托出,而是用简易的小实验和启发性的语言引导学生自己观察、发现与思考,自己提出问题并寻找问题的答案,既使学生能够不太困难的走下支,又保持了教学内容的探究性。
当然,除了书上提供的这些简易实验,我们还可以在教学中加入其它的小实验,来提高同学们对知识的掌握程度。比如,为了让同学们对冲量定理有更直观的了解,我们可以做下面这个实验:找几根塑料吸管,取一根牙签(若两端均为尖端,则切去一个尖端),将牙签放入管中,用嘴对准管口吹气,牙签将从吸管的另一端飞出。该实验令人感兴趣的是吸管越长则牙签飞得越远。原因是吹气所用的力为一定时,管越长,则牙签的受力作用时间越长。由Ft=△p可知,牙签的动量变化越大,牙签飞出时的速度也越大,飞得也越远。事实上,这与长枪比短枪射程远的原因是相同的。该实验可在上动量定量这一课时演示。若吸管不够长,可将2~3根吸管接成较长的管子,接的方法是剪一段约2cm长的吸管,将其剖开包在接头处,再用胶带缠几圈便可。
表2 高中物理教材中简易实验一览表
第一章第二节将薄板悬挂起来求重心悬挂法求重心
第一章第三节简单装置显示微小形变弹力的作用效果
第二章第八节测定反应时间自由落体运动的应用
第五章第一节水滴沿伞边切线飞出曲线运动的速度方向
第五章第一节钢珠的曲线作用物体做曲线运动的条件
第五章第五节橡皮塞作曲线运动感受向心力
第七章第二节缓冲装置的模拟解释动量定律
第七章第二节鸡蛋会不会破动量定理
第九章第四节漏斗显示振动图象单摆简谐振动图像
第十一章第二节气体扩散分子做无规则运动
综上所述,低成本、简易实验教学由于其取材方便,制作简便、成本低廉、制作简易、操作简单,几乎人人会做,并且在做的过程中,引导学生眼、耳、脑、手并用,这样做不仅提高了学生的动手操作能力,增强了学生对物理世界的感性认识,同时也进一步促进了学生对知识的理解和掌握。因此,在物理教学中,完全有必要引入一些经心设计的低成本、简易实验,通过这些实验的灵活广泛应用,加强师生间的交流互动,给学生提供更多的动手机会,让学生学到更为“鲜活、生动”的物理知识。
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