聶月明 陳健梅 唐定太

(開縣臨江中學(xué) 重慶 405408)

彭楊福

(重慶市兼善中學(xué) 重慶 400700)

物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科.因此，很多教師往往通過演示實驗教學(xué)來突破教學(xué)重、難點，讓學(xué)生在演示實驗中生成概念，把握規(guī)律.然而很多學(xué)校由于實驗條件的限制，實驗器材的缺乏，以及實驗效果欠佳等因素的影響，教師紛紛通過信息技術(shù)呈現(xiàn)或模擬物理實驗，以便突破教學(xué)重、難點.筆者執(zhí)教以來一直嘗試著利用信息技術(shù)部分取代演示實驗，教學(xué)效果比較好.

下面是筆者在教學(xué)中利用信息技術(shù)的一些案例與體會.

1 境中悟理

在物理教學(xué)中，很多物理概念和規(guī)律的教學(xué)離不開演示實驗.但是，開展演示實驗也不是一件容易的事情，有時是因?qū)嶒炂鞑牡娜狈蛞驅(qū)W校班級多而器材不夠無法實驗；有時是因有實驗器材，但是誤差太大，效果太不明顯而不得不舍去實驗.如在講解“超重與失重”的一節(jié)中，超重與失重是日常生活中常見的一種現(xiàn)象，如測體重、乘電梯時均發(fā)生了超重與失重.在演示超重與失重現(xiàn)象時，如果把測重計搬到教室里，由于學(xué)生人數(shù)多，中后排學(xué)生往往觀察不到現(xiàn)象，加之當(dāng)身體在測重計向上升或下蹲時示數(shù)變化太快，不便于觀察.因此這種演示實驗效果不佳.然而，這節(jié)課的重點并不只是了解超重與失重現(xiàn)象，而是要在此基礎(chǔ)上從加速度和力的角度理解超重與失重.基于這樣的教學(xué)目標(biāo)，筆者拍攝了放在天平稱上的重物乘電梯的情境(圖1).在視頻中能清晰地看到電梯啟動時示數(shù)明顯增大，當(dāng)電梯制動時示數(shù)明顯減小.通過這個視頻，不僅讓學(xué)生熟悉了什么是超重與失重，而且還可以抓住電梯啟動與制動期間示數(shù)變化特點分析物體的加速度及受力情況，進(jìn)而突破了教學(xué)重、難點.學(xué)生在觀看、思考中生成了概念，把握了超重與失重的本質(zhì)特征.

圖1 超重與失重

2 操作與解說同步

上邊視頻就像放大鏡一樣，把現(xiàn)象清晰地呈現(xiàn)在學(xué)生面前.然而，有些演示實驗不只是呈現(xiàn)，還需要操作與解說，即在視頻里結(jié)合物理情境進(jìn)行操作與解說進(jìn)而獲得某些結(jié)論.如在講“線速度”時，對于異軸傳動中邊緣點的線速度大小相等這一結(jié)論很多學(xué)生難以理解.利用實驗器材——齒間距相等的大小齒輪組(圖2)，當(dāng)搖動大齒輪的手柄時，小齒輪便在大齒輪的齒輪帶動下做圓周運(yùn)動.如果這一齒輪組放在教室里演示，就會如同很多演示實驗一樣，中后排學(xué)生往往觀察不到現(xiàn)象.當(dāng)然這一實驗還需要邊解說邊操作來論證兩者的線速度相等.為此，筆者選取兩輪的邊緣某共點為起點并做好記號，搖動大齒輪手柄，當(dāng)小齒輪邊緣記號處轉(zhuǎn)一周時(剛好轉(zhuǎn)過13個齒間距)，再數(shù)大齒輪邊緣記號處的齒間距，恰好也走過13個齒間距.即在相同時間內(nèi)，兩輪的邊緣共點運(yùn)行的弧長相等，因此異軸傳動的邊緣點線速度大小相等.這一過程需要依托大小齒輪組，而且要在其上推理運(yùn)算.因此，需要通過拍攝解說與操作同步視頻，即要把怎樣論證得出線速度大小相等的全過程拍攝下來.

圖2 大小齒輪邊緣線速度相等

3 借或創(chuàng)設(shè)情境

當(dāng)然，有時由于實驗器材的缺乏或現(xiàn)有實驗器材演示效果不佳，在網(wǎng)上尋找相關(guān)視頻也是一條很好的渠道.目前，各個版本教材都有相關(guān)教學(xué)視頻，這些視頻往往在實驗設(shè)備、實驗設(shè)計、拍攝水平等方面優(yōu)于個人拍攝的視頻.如在“運(yùn)動的合成與分解”一章中，合運(yùn)動與分運(yùn)動的“獨立性”和“等時性”關(guān)系比較抽象，學(xué)生難以理解.有些教師通過課件同時顯示出小船渡河時的合運(yùn)動和兩個分運(yùn)動，而事實上合運(yùn)動和分運(yùn)動對于同一參考系的觀察者而言是無法同時看到的.因此，此課件說服力不強(qiáng)，脫離生活實際.為此，筆者在網(wǎng)上尋找到人教版提供的紅色蠟塊在注水玻璃管中運(yùn)動的視頻(圖3).當(dāng)玻璃管不動時，紅色蠟塊是勻速上升的；當(dāng)玻璃管水平向右移動時，蠟塊與玻璃管一起向右移動.紅色蠟塊既要上升，又要向右平移.因此，紅色蠟塊肯定向右上方運(yùn)動.這只是邏輯推理，當(dāng)我們觀察視頻時，果然看到紅色蠟塊向右上方運(yùn)動.而且還能看到，當(dāng)分運(yùn)動紅色蠟塊上升到玻璃管最上端時，分運(yùn)動停止了，合運(yùn)動也立即停止，即兩者等時.同時蠟塊的上升運(yùn)動無法影響玻璃管的移動速度，即各分運(yùn)動是獨立的.

圖3 注水玻璃管中的紅蠟塊演示合運(yùn)動

這樣，通過實實在在的物理情境及有效地推理論證，就能使學(xué)生把分運(yùn)動與合運(yùn)動的運(yùn)動特點刻印在腦海，還能隨時類比，建立了一個活生生的實例，為下邊解答小船渡河問題打下牢固的基礎(chǔ).

在有些物理實驗中，需要突出情境的某些特點.可以通過Flash，Photoshop等軟件制作相關(guān)動畫模擬情境.這樣能使學(xué)生抓住情境特點，通過慢放、快放、放大、縮小等播放功能，可以使圖像、動畫更加形象、直觀.比如“波的形成與傳播”是教學(xué)中的難點，雖然教材中以繩波為例加以分析，但很難讓學(xué)生想象出波動的情境.為此，筆者通過多媒體技術(shù)模擬波的形成與傳播的動態(tài)過程(圖4)，使其可視化、直觀化.波的傳播情況，特別是最前邊總是先形成一個波峰或波谷的情境使學(xué)生難以忘記.這樣學(xué)生就能真正地理解“波動本質(zhì)上是質(zhì)點的振動”，并能從振動和作圖的角度分析、處理有關(guān)的波動問題.

圖4 波的傳播