趙興彥

實驗是物理學(xué)研究的基本方法之一。近幾年我常在物理教學(xué)中,有目的地安排設(shè)計一些對比性的實驗,幫助學(xué)生形成正確的物理概念,掌握物理規(guī)律,突破難點,消除疑點,收到了較好的教學(xué)效果。

一、運用對比性實驗幫助學(xué)生形成正確的物理概念

有些物理概念比較抽象學(xué)生難于理解,設(shè)計對比性實驗,邊引導(dǎo)邊實驗邊分析,抽象出事物的本質(zhì)特征,幫助學(xué)生形成概念,完成認(rèn)識上的飛躍。例如,大氣壓強這一概念,對初中學(xué)生來說是比較抽象的,教學(xué)中我設(shè)計兩個對比性實驗,每做一個實驗,都引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象,思考問題,分析問題,步步深入。講課開始,教師做“水杯--厚紙片”演示實驗,讓學(xué)生思考,放開手后,厚紙片會不會掉下來?當(dāng)學(xué)生看到厚紙片不會掉下來這個意想不到的現(xiàn)象時,無不感到新奇有趣。這時,教師因勢利導(dǎo)提出:“上述實驗中厚紙片受到哪些向下的作用?為什么厚紙片不會掉下來?”學(xué)生很自然領(lǐng)會到厚紙片不會掉下來一定受到一個向上的壓力作用,這個壓力只能是大氣產(chǎn)生的,由此可見,大氣對厚紙片產(chǎn)生了壓強。

進(jìn)而向?qū)W生提出:“課本上要求做這個實驗時,杯里要裝滿水,若杯里只盛少量水,甚至不裝水,這個實驗?zāi)懿荒艹晒?”為了開闊學(xué)生的思路,又進(jìn)一步提出若用小刀片把厚紙片與杯的接觸處撬開一個小口子,將會出現(xiàn)什么現(xiàn)象?然后再做實驗加以驗證。實驗結(jié)果與分析、推理的一致性,加深了學(xué)生對大氣壓強的認(rèn)識,同時也培養(yǎng)了學(xué)生的思維能力。接著進(jìn)行“馬德堡半球”實驗,證明大氣對任何方向都有壓強,而且大氣壓強可以產(chǎn)生很大的力。從而使學(xué)生對大氣壓的理解具體而鮮明。

二、用對比性實驗糾正學(xué)生的錯誤概念

為了糾正學(xué)生在生活經(jīng)驗中形成的錯誤觀念,建立正確概念,恰當(dāng)?shù)剡\用對比性實驗也能收到較好的教學(xué)效果。例如關(guān)于“自由落體運動”的教學(xué),我針對學(xué)生認(rèn)為質(zhì)量大的物體下落得快,質(zhì)量小的物體下落得慢的錯誤認(rèn)識,設(shè)計了以下的對比性實驗。先從相同高度處同時釋放一個小鐵球和一張紙片,結(jié)果小球下落得快。不少學(xué)生錯誤地認(rèn)為小鐵球質(zhì)量大,下落快,因而得出下落加速度由其質(zhì)量決定的錯誤結(jié)論。此時教師不要急于糾正學(xué)生的錯誤,而是接著分別演示:①兩張相同的紙片,其中一張揉成一個小團,再從同樣高度同時釋放,結(jié)果觀察到紙團下落快。②將一張質(zhì)量較小的小紙片揉成一團與一張質(zhì)量較大的紙片,同時從同樣高度開始下落,可觀察到質(zhì)量小的紙團反而下落得快。當(dāng)學(xué)生弄清紙片之所以比紙團下落得慢是因為空氣阻力對紙片影響大以后,進(jìn)而提出:“如果沒有空氣阻力的影響,將會出現(xiàn)什么現(xiàn)象”,讓學(xué)生思考。然后再過渡到解決問題的對比性實驗:“錢毛管”實驗。先觀察抽成真空的“錢毛管”中的金屬片、小羽毛、小軟木塞在沒有空氣阻力時,下落加速度都相同。接著打開“錢毛管”上的開關(guān),讓空氣進(jìn)入“錢毛管”里,再把“錢毛管”倒立起來,這時可以看到這些物體下落的快慢是不同的,前后兩次實驗的對比分析,突出了阻力對下落快慢的影響,形成了“重力加速度g與質(zhì)量無關(guān)”的正確概念。

三、運用對比性實驗導(dǎo)出物理規(guī)律

對于學(xué)生易于形成片面認(rèn)識的物理規(guī)律,設(shè)計針對性強的對比性實驗,可以幫助學(xué)生完成認(rèn)識上的飛躍,例如,初中學(xué)生對“二力平衡”條件覺得很簡單,似乎沒有什么困難,但又往往形成片面的認(rèn)識。在課堂教學(xué)中,我從日常生活中吊在電線上的電燈,放在桌子上的書籍等物體保持靜止?fàn)顟B(tài)等實例引發(fā),進(jìn)而做“二力平衡的條件”的演示實驗(課本中安排的),讓學(xué)生仔細(xì)觀察并讀出小車保持靜止時兩邊吊盤里砝碼的重力,并向?qū)W生提出探索性問題:“二力在什么條件下才會平衡?”學(xué)生往往得出片面的結(jié)論:“二力平衡條件是二力的大小相等,方向相反?！边@時引導(dǎo)學(xué)生再仔細(xì)觀察如下兩個有針對性的對比實驗。①兩個力大小相等,方向相反,分別作用在兩個物體上(即用兩個小車拼合在一起代替原來的小車實驗);②兩力大小相等,方向相反,作用在同一個物體(小車)上,但兩力的作用線不在同一條直線上。通過這兩個實驗,學(xué)生自己否定了原先的片面論斷,從而得出科學(xué)的結(jié)論:“作用在一個物體上的兩個力,如果在同一條直線上,大小相等,方向相反,這兩個力就平衡?！?/p>

四、運用對比性實驗理解物理現(xiàn)象的本質(zhì)

在浮力一課的教學(xué)中,為了揭示浮力產(chǎn)生的原因是水中的向上和向下的壓強差對物體造成的壓力差,我設(shè)計了如下浮力消失和產(chǎn)生的對比實驗,把一塊蠟塊的底面緊壓在平底的玻璃器皿的底面,使之緊密接觸,然后緩慢地注水于容器中,使整個蠟塊都浸沒在水中,蠟塊并不浮起。如果將蠟塊與器皿底接觸處推開一道小縫,讓水浸入,蠟塊則很快就浮起來。通過對比,學(xué)生對浮力產(chǎn)生的本質(zhì)原因的理解就具體而深刻了。