對(duì)比實(shí)驗(yàn)是以正確的實(shí)驗(yàn)操作和觀察為基礎(chǔ)，以實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為依據(jù)，對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中通過人為控制所產(chǎn)生的兩個(gè)類似現(xiàn)象之間的差異進(jìn)行對(duì)比分析的一種實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程。在高中物理課堂中應(yīng)用對(duì)比實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和應(yīng)用知識(shí)解決生活中實(shí)際問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)及動(dòng)手操作的能力，形成正確的物理概念，深入理解物理規(guī)律。

1 應(yīng)用對(duì)比實(shí)驗(yàn)糾正錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，形成物理概念

在學(xué)習(xí)某些物理知識(shí)前，由于先入為主和生活經(jīng)驗(yàn)等原因?qū)W生會(huì)形成錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。為了糾正學(xué)生已形成的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，建立正確的概念，巧妙恰當(dāng)?shù)膽?yīng)用對(duì)比實(shí)驗(yàn)會(huì)收到很好的教學(xué)效果。比如在講授“自由落體運(yùn)動(dòng)”時(shí)，為了建立正確的自由落體模型，我設(shè)計(jì)了以下對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

例1 先從同一高度由靜止同時(shí)釋放一個(gè)鐵球和一張紙片，結(jié)果鐵球下落快。學(xué)生結(jié)合日常生活的經(jīng)驗(yàn)就大膽認(rèn)為，重物下落快。教師追問，這個(gè)結(jié)論是否具有普遍性呢？接著做實(shí)驗(yàn)，取兩張相同的紙片，將其中一張用剪刀剪去一半，剩下的一半揉成紙團(tuán)，再次從同一高度由靜止同時(shí)釋放紙團(tuán)和紙片，結(jié)果觀察到紙團(tuán)下落快。學(xué)生仿照前一個(gè)實(shí)驗(yàn)的分析，得出結(jié)論：輕物下落快。

說明 物體下落的快慢與輕重?zé)o關(guān)，糾正了“重物下落快”的錯(cuò)誤的生活經(jīng)驗(yàn)認(rèn)識(shí)。是什么共同的原因使紙片比鐵球和紙團(tuán)都下落得慢呢？學(xué)生想到：紙片受到空氣的阻力作用比較大。

例2 分別取三個(gè)相同深度的量筒A、B、C，并排放在水平桌面上，量筒B和C分別裝上清水和洗潔精配制成的溶液，將三個(gè)相同鐵球同時(shí)同高度釋放，觀察到鐵球運(yùn)動(dòng)的快慢不同。結(jié)果觀察到，A中的小球最快，C中的小球最慢。接著在量筒C里面再做實(shí)驗(yàn)，取形狀和體積都相同的鐵球和塑料球，同時(shí)同高度釋放，結(jié)果鐵球運(yùn)動(dòng)快。

說明 從A、B、C三個(gè)量筒中小球的對(duì)比實(shí)驗(yàn)可以得出，阻力對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)有影響，且阻力越大，對(duì)運(yùn)動(dòng)的影響越大。從C中的鋼球與塑料球?qū)Ρ葘?shí)驗(yàn)進(jìn)一步得到阻力相對(duì)重力越小，對(duì)運(yùn)動(dòng)的影響就越小，這樣引導(dǎo)學(xué)生一步步地形成正確認(rèn)識(shí)。

例3 如果沒有阻力，物體下落的情況會(huì)怎樣？自然地引出“牛頓管”實(shí)驗(yàn)，用抽氣機(jī)抽走牛頓管中的大部分空氣，里面近似認(rèn)為是真空狀態(tài)。將管中的羽毛和鐵片同時(shí)同高度釋放，結(jié)果觀察到兩者下落一樣快。

說明 通過羽毛和鐵片對(duì)比觀察，最后得出關(guān)鍵性的結(jié)論，如果沒有阻力，物體只受重力由靜止開始下落的運(yùn)動(dòng)的快慢都是相同的，物理上就把這種運(yùn)動(dòng)叫自由落體運(yùn)動(dòng)。這樣自由落體運(yùn)動(dòng)的概念水到渠成。

2 應(yīng)用對(duì)比實(shí)驗(yàn)進(jìn)行科學(xué)探究，導(dǎo)出物理規(guī)律

為了弄清影響物理事物的內(nèi)外因素與事物本身的關(guān)系，就必須通過實(shí)驗(yàn)對(duì)影響物理事物的內(nèi)外因素一一進(jìn)行探究，比較并加以確定。實(shí)驗(yàn)方法就是進(jìn)行單因素比較，在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行只有一個(gè)因素不同，其它因素相同的實(shí)驗(yàn)，這就是對(duì)比實(shí)驗(yàn)探究法。比如，在講授“安培力 磁感應(yīng)強(qiáng)度”這一節(jié)時(shí)，對(duì)于安培力的大小和方向都采用了對(duì)比探究的辦法。

例4 利用了安培力演示器（圖1）先進(jìn)行大小探究。第一步，當(dāng)通電導(dǎo)線長(zhǎng)度和磁場(chǎng)一定，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片改變電流，觀察：指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，且偏轉(zhuǎn)角度隨電流增大而增大。第二步，當(dāng)通電電流和磁場(chǎng)一定，改變導(dǎo)線的長(zhǎng)度，分別觀察：指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的角度隨導(dǎo)線長(zhǎng)度的增大而增大。第三步，當(dāng)通電電流和導(dǎo)線長(zhǎng)度一定，更換磁鐵，再次分別觀察：指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的角度不同。

說明 通過對(duì)比探究得到，影響安培力大小的因素：磁場(chǎng)、導(dǎo)線長(zhǎng)度和通電電流。且磁性越強(qiáng)（磁場(chǎng)越強(qiáng)），電流越大或直導(dǎo)線越長(zhǎng)，安培力越大。

例5 利用安培力演示器對(duì)安培力的方向進(jìn)行對(duì)比探究。先按照表1實(shí)驗(yàn)序號(hào)為1的圖例做實(shí)驗(yàn)，即豎直向下的磁場(chǎng)和水平向里的電流，觀察到現(xiàn)象是受到的安培力的方向水平向左。如果只改變電流的方向做實(shí)驗(yàn)二，發(fā)現(xiàn)受到的安培力的方向也改變，其方向水平向右。如果再改變磁場(chǎng)的方向做實(shí)驗(yàn)三，發(fā)現(xiàn)受到的安培力的方向再次改變，其方向水平向左。

說明 由此分析可知，（1）安培力的方向與磁場(chǎng)方向、電流方向都有關(guān)；（2）當(dāng)導(dǎo)線垂直放入磁場(chǎng)中，安培力不僅垂直電流的方向也垂直磁場(chǎng)的方向。通過對(duì)此實(shí)驗(yàn)探究，順利導(dǎo)出安培力方向的規(guī)律——左手定則。

3 應(yīng)用對(duì)比實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較驗(yàn)證，牢記物理規(guī)律

學(xué)完物理規(guī)律后，如何熟練識(shí)記，留下深刻的印象呢？為了加深印象，強(qiáng)化物理規(guī)律，引入一些簡(jiǎn)單有趣的對(duì)比實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)，效果很好。比如講授“靜電屏蔽”時(shí)，設(shè)計(jì)了三組對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

例6 將一個(gè)有絕緣柄的金屬球先與帶電的法拉第圓筒的外壁接觸，再與驗(yàn)電器接觸，結(jié)果發(fā)現(xiàn)驗(yàn)電器的金屬箔片張開。然后將一個(gè)有絕緣柄的金屬球與帶電的法拉第圓筒的內(nèi)壁接觸，再與驗(yàn)電器接觸，結(jié)果發(fā)現(xiàn)驗(yàn)電器的金屬箔片沒有張開。

說明 先后的實(shí)驗(yàn)對(duì)比得到，法拉第圓筒的外部帶電，而法拉第圓筒的內(nèi)部不帶電。說明處于靜電平衡的導(dǎo)體，凈電荷只分布在導(dǎo)體的外部。

例7 把一條蟲子放在金屬籠的外表面上，蟲子悠然爬行；小白鼠放入金屬籠內(nèi)活蹦亂跳。接著，不停搖動(dòng)與金屬籠接觸的起電機(jī)。觀察發(fā)現(xiàn)，起電機(jī)的兩個(gè)放電球處火花四濺，蟲子卻停止了爬行，一會(huì)兒不得動(dòng)彈，而小白鼠仍然活蹦亂跳。

說明 引入“外面電閃雷鳴，金屬籠表面上的蟲子命歸西天，里面的白鼠安然無恙”的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，在學(xué)生的大腦里產(chǎn)生了深刻的印象，“凈電荷只分布在靜電平衡導(dǎo)體的外部”這個(gè)規(guī)律終身難忘。

例8 將手機(jī)A放在桌子上，用手機(jī)B撥打，手機(jī)A正常接通，發(fā)出美妙的音樂。將手機(jī)A放入鐵碗中，并蓋緊鐵蓋，再用手機(jī)B撥打，聽到的不是美妙的音樂，仔細(xì)聽卻是“您撥打的電話無法接通”。如果揭開鐵蓋，奇跡出現(xiàn)了，手機(jī)A又發(fā)出美妙的音樂。

說明 這個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，可使學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)到金屬外殼有屏蔽電場(chǎng)的重要作用，也拓展了靜電屏蔽的應(yīng)用。

（欄目編輯 王柏廬）