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        高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索

        2015-05-30 01:16:50袁玉梅
        中國(guó)校外教育(上旬) 2015年2期
        關(guān)鍵詞:電扇砝碼小車

        袁玉梅

        在長(zhǎng)期的物理教育教學(xué)過程中,我們發(fā)現(xiàn)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中對(duì)于現(xiàn)有資源的運(yùn)用不夠,新課改以來實(shí)驗(yàn)資源十分缺乏嚴(yán)重影響了物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)展開和教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí),影響了學(xué)生動(dòng)手操作能力的培養(yǎng)。新課程標(biāo)準(zhǔn)中提出了許多與以往不同的新理念,注重讓學(xué)生積極參與、樂于探究、勇于實(shí)驗(yàn)、勤于思考。而在實(shí)踐這些目標(biāo)過程中,會(huì)遇到有一部分演示實(shí)驗(yàn)無法展開,有一些實(shí)驗(yàn)設(shè)備存在一些設(shè)計(jì)不合理的情況、趣味性差等問題,同時(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻少的問題。如果能在已有的實(shí)驗(yàn)條件基礎(chǔ)上做出一些教學(xué)資源開發(fā),也可以實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

        物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源開發(fā)改進(jìn)眾所周知,在物理學(xué)領(lǐng)域有分兩類研究方向——理論和實(shí)驗(yàn)。而在物理教學(xué)的啟蒙階段,重點(diǎn)是學(xué)習(xí)前輩的研究方法和研究成果,采用的方法主要是通過實(shí)驗(yàn)探究的手段,學(xué)習(xí)物理學(xué)的理論知識(shí)。同時(shí),實(shí)驗(yàn)是物理課的魅力所在,在物理教學(xué)中有著不可替代的重要地位。通過實(shí)驗(yàn),不僅僅是提高了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣,培養(yǎng)了他們的實(shí)踐能力、分析能力,更重要的是可以形成他們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?、?shí)事求是的世界觀。因此,物理實(shí)驗(yàn)就成為激發(fā)學(xué)生理論知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣、提高教學(xué)效果的重要手段。下面,我把我最近開發(fā)的幾個(gè)例子列舉下來,供大家參考。

        一、改變經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的操作方法,提高實(shí)驗(yàn)的精度

        教材中有些傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)本身存在較大的系統(tǒng)誤差,只要我們稍加改進(jìn)其操作方法,就能達(dá)到理想的效果。

        在《驗(yàn)證牛頓第二定律》這個(gè)實(shí)驗(yàn)中,有條件的學(xué)校可以采用氣墊導(dǎo)軌,以便減小實(shí)驗(yàn)誤差。傳統(tǒng)的做法是采用斜面、小車、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器等完成。但這樣的做法在教材中給出的實(shí)驗(yàn)原理,必須滿足兩個(gè)條件:(1)平衡掉小車的摩擦力;(2)砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。在此基礎(chǔ)上,利用小車的合力近似等于砝碼和砝碼盤的總重力來進(jìn)行驗(yàn)證。裝置如下圖1,由于這個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)本身就采用了近似處理,所以存在較大的系統(tǒng)誤差。我們只需對(duì)它做少許操作上的改動(dòng)就可以避免這種系統(tǒng)誤差。

        方法如下:

        其實(shí)驗(yàn)裝置如上圖2所示,操作步驟如下:

        A.按圖乙中所示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置;

        B.調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板的傾角,輕推小車后,使小車能沿長(zhǎng)木板向下做勻速運(yùn)動(dòng);

        C.取下細(xì)繩和砝碼盤,記下砝碼盤及盤中砝碼的總質(zhì)量m;

        D.先接通電源,再放開小車,打出一條紙帶,由紙帶求得小車的加速度 a;

        E.重新掛上細(xì)繩和砝碼盤,改變砝碼盤中砝碼質(zhì)量,重復(fù)B~D步驟,求得小車在不同合外力 F作用下的加速度。

        按上述方案做實(shí)驗(yàn),就不需要砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量這個(gè)條件,能更加精確地測(cè)量小車所受的合力F=mg,避免系統(tǒng)誤差。

        二、一材多用——一臺(tái)微風(fēng)電扇解決多個(gè)電學(xué)實(shí)驗(yàn)

        在高中物理《電磁感應(yīng)》這一章的教學(xué)中,線圈是一個(gè)必不可少的高頻率使用器材。在我們的生活中,微風(fēng)吊扇可以充當(dāng)這一角色。下面介紹幾個(gè)應(yīng)用于教學(xué)的例子。

        1.演示“磁生電”以及“電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的關(guān)系”

        常見的微風(fēng)電扇的電動(dòng)機(jī),其轉(zhuǎn)子在外層,由八對(duì)磁極組成:定子在內(nèi)層,由線圈組成,通以交流電后,外層的轉(zhuǎn)子(磁極)轉(zhuǎn)動(dòng),將將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。發(fā)電機(jī)是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成的,當(dāng)線圈在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí),線圈中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。若使微風(fēng)電扇電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子(磁極)繞定子(線圈)旋轉(zhuǎn),線圈就會(huì)因切割磁感線而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),使電動(dòng)機(jī)變成一“發(fā)電機(jī)”。

        A.如圖所示,用手緩慢撥動(dòng)微風(fēng)電扇帶動(dòng)轉(zhuǎn)子(磁極)轉(zhuǎn)動(dòng),將手指同時(shí)觸及插頭的A、B兩端,能感到明顯的“電震”。

        B.在電扇插頭處并接一個(gè)多用電表,將電表撥到交流100伏檔,使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng),觀察電表指針變化。發(fā)現(xiàn)電表指針有偏轉(zhuǎn),且該“發(fā)電機(jī)”產(chǎn)生電壓的最大值可達(dá)50v以上。

        2.顯示交流電的產(chǎn)生及有關(guān)特性

        A.按圖右圖所示連接電路,該電路用作電流方向顯示器,其中Dl和D2為2只分別發(fā)紅光和綠光的發(fā)光二極管(本實(shí)驗(yàn)中因電源內(nèi)阻較大,約為300歐,故線路中未接人限流電阻)。將a、b兩端依次接直流電源、超低頻交流電源和頻率較高的交流電源,觀察D1、D2的變化。發(fā)現(xiàn)a、b兩端接直流電源時(shí),當(dāng)a端接正極,只有D1導(dǎo)通,發(fā)紅光;當(dāng)b端接正極,只有D2導(dǎo)通,發(fā)綠光。a、b兩端接超低頻交流電源時(shí),D1和D2交替導(dǎo)通,交替發(fā)出紅光和綠光。a、b兩端接頻率較高的交流電源時(shí),由于人眼視覺的暫留效應(yīng),看到2只發(fā)光二極管“同時(shí)”發(fā)光。

        B.將圖右圖所示的電流方向顯示器并接在微風(fēng)電扇的插頭上,轉(zhuǎn)動(dòng)電扇的轉(zhuǎn)子,觀察D1、D2的發(fā)光情況。發(fā)現(xiàn)當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速比較慢時(shí),Dl和D2交替發(fā)光;當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速加大時(shí),2只發(fā)光二極管交替發(fā)光頻率亦加快。

        上述現(xiàn)象表明,轉(zhuǎn)動(dòng)電扇產(chǎn)生的是交流電,且該交流電的頻率隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的增大而增大。

        三、通過簡(jiǎn)單的常用儀器,創(chuàng)設(shè)物理情景讓學(xué)生印象深刻

        在物理知識(shí)的學(xué)習(xí)過程中,若能通過實(shí)驗(yàn)教學(xué),讓學(xué)生留下深刻的印象,那么對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握是大有好處的。因此,為了能讓他們能留下深刻的印象,我們有必要在實(shí)驗(yàn)器材的選擇上突出簡(jiǎn)單二字,以期許達(dá)到四兩撥千斤的效果。

        例如,在上自感這節(jié)課時(shí),如何創(chuàng)設(shè)物理情景讓學(xué)生印象深刻?利用千人震這個(gè)實(shí)驗(yàn),可以達(dá)到這樣的效果。當(dāng)學(xué)生在這樣震撼的場(chǎng)景中,就會(huì)在好奇心的驅(qū)動(dòng)下,積極思考、主動(dòng)探究。教師通過設(shè)疑、解惑,將課堂推向高潮,從而對(duì)自感現(xiàn)象產(chǎn)生深刻的認(rèn)識(shí)。

        四、自制使用頻率高的教學(xué)圖片,節(jié)約畫圖時(shí)間,提高課堂效率

        作為一名物理老師,在教學(xué)生涯中一定會(huì)在黑板上畫無數(shù)幅圖,有些圖是不斷地重復(fù)畫;在每個(gè)學(xué)年度的教學(xué)中,我們往往都會(huì)承擔(dān)多個(gè)教學(xué)班的教學(xué)任務(wù),準(zhǔn)備的一節(jié)課的內(nèi)容,有時(shí)會(huì)在三四個(gè)班級(jí)重復(fù)。如果遇到在黑板上畫圖,我們就得重復(fù)三四次,甚至更多次。這樣很浪費(fèi)課堂上寶貴的教學(xué)時(shí)間,因此,我們可以自制一些重復(fù)度高的教學(xué)圖片,節(jié)約畫圖時(shí)間,提高課堂效率。

        五、收集生活用具和兒童玩具,用生活用具和玩具替代常規(guī)的演示儀器

        日常生活中的用具、兒童玩具往往包含著豐富的物理知識(shí),能為我們的實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供新的思路。

        例如:在進(jìn)行靜摩擦力的方向教學(xué)中,學(xué)生通常很難理解“與相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)方向相反”這樣的語言描述。我們可以利用洗衣服的刷子直觀地演示。

        1.將一把洗衣刷如圖放置在桌面上,用手斜向右下推,不要推動(dòng)它,觀察刷子毛的彎曲方向,就可以解釋刷子毛與桌面間的靜摩擦力方向。

        2.將兩把洗衣刷按如圖所示放置于水平桌面上,用手斜向右下推上面的刷子,不要推動(dòng)它們,觀察兩只刷子毛的彎曲方向,就可以很好地解釋這兩只洗衣刷之間的靜摩擦力的方向。

        五、沒辦法做的實(shí)驗(yàn),可以充分利用網(wǎng)絡(luò)資源,收集實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻

        如今,多媒體教學(xué)已經(jīng)可以在大多數(shù)學(xué)校使用。對(duì)于實(shí)驗(yàn)條件有限或者有一定危險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn),可以借助網(wǎng)絡(luò)資源,收集實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻后進(jìn)行播放。如:光的本性,分子間作用力,原子物理等方面。

        總之,只要我們用心思考,就可以通過改變經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的操作方法、改造已有的實(shí)驗(yàn)器材、自制使用頻率高的教學(xué)圖片、用生活用具和玩具替代常規(guī)的演示儀器、利用網(wǎng)絡(luò)資源收集實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻等多種手段解決實(shí)驗(yàn)資源缺乏的問題。只要我們一心想著讓學(xué)生積極參與、樂于探究、勇于實(shí)驗(yàn)、勤于思考,培養(yǎng)學(xué)生的能力,就會(huì)充分挖掘每一次實(shí)驗(yàn)的功能及價(jià)值,使物理課教學(xué)達(dá)到事半功倍的效果。

        參考文獻(xiàn):

        [1]鄧克.驗(yàn)證牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)的改進(jìn).物理教師,1992,(6).

        [2]臺(tái)州市實(shí)驗(yàn)中學(xué)課題組.高中物理演示實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的研究.教學(xué)與管理,2009,(3).

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