吳光穎

中圖分類號：G633.7文獻標(biāo)識碼：B文章編號：1672-1578（2016）02-0274-02

因為高中物理知識日漸抽象，這也增加了它的難度。教師因此要努力淡化它的抽象性。高中物理本身就是一門較抽象的學(xué)科，這也是造成教師難教和學(xué)生難學(xué)得一個難題，如何將抽象的知識化為有形，是廣大一線教師一直在探索的研究課題。筆者對此也有探究。在物理實驗中，本著新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，筆者將傳感器引入實驗，收效甚好。

實驗是物理的基礎(chǔ)。要做實驗就離不開測量。傳統(tǒng)的物理實驗是將各種物理量（如溫度、時間、力、加速度等）轉(zhuǎn)化為長度進行度量。傳感器則是將各種物理量轉(zhuǎn)換成電信號，人們對電信號作出進一步的分析和處理。傳感器進入中學(xué)物理實驗室，成為信息技術(shù)與物理課程整合、教育手段現(xiàn)代化的一個新突破口。過去實驗測量工具器材是水銀溫度計、打點器、天平，現(xiàn)在則是用力的傳感器、溫度傳感器、電磁傳感器來探測物理量，顯示物理實驗數(shù)據(jù)，運用計算機強大的計算功能探索物理規(guī)律。學(xué)生在這樣的環(huán)境下體驗"做科學(xué)"的探究過程，來實現(xiàn)科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)。

借助數(shù)字化實驗室提供的先進技術(shù)手段突破傳統(tǒng)實驗手段的限制，大幅度改進原來做不出、做不好的實驗，變"不可見"為"可見"，由"抓不住"到"抓得住"，將"不好做的"轉(zhuǎn)變?yōu)?好做的"。

1.變“不可見”為“可見”

將力傳感器用于超重、失重實驗，使用位移傳感器研究加速度。

超重、失重是生活中的常見現(xiàn)象，電梯升降、神舟號在太空中遨游時航天員的失重現(xiàn)象等，學(xué)生們都能一一列舉出來。然而如何從物理學(xué)的規(guī)律出發(fā)來認識超重、失重的原因，卻是一個教學(xué)難點。原因是學(xué)生看不到超重、失重過程中壓力的變化。超重、失重現(xiàn)象發(fā)生在物體變速運動的過程中，按照傳統(tǒng)實驗裝備只能用彈簧測力計測量壓力的變化；而且在課堂中演示超重、失重所經(jīng)歷的時間又很短暫，學(xué)生根本看不清彈簧測力計示數(shù)，更談不上記錄數(shù)據(jù)，提供給學(xué)生作為分析的依據(jù)。而引入力的傳感器，便解決了這個問題。

在學(xué)習(xí)牛頓第二運動定律時，利用傳統(tǒng)實驗器材，學(xué)生只能通過物體的運動速度、位移間接地計算出物體加速度的大小，而且也只能研究勻加速運動物體的加速度（條件：物體受到的外力恒定不變）。利用力的傳感器和位移傳感器設(shè)計實驗，直接測量出了物體運動過程受到的外力和加速度的數(shù)值，并利用計算機繪制出了力和加速度一一對應(yīng)關(guān)系的圖線，提高了實驗的直觀性和課堂教學(xué)效率。并且，由于傳感器實驗不受物體運動情況的限制，學(xué)生還可以研究做非勻加速運動物體的加速度（條件：物體受到的外力不恒定），使學(xué)生很容易理解牛頓第二運動定律的瞬時性，很快突破了難點。

2.由“抓不住”到“抓得住”

將電流傳感器用于自感現(xiàn)象實驗。

在自感現(xiàn)象實驗教學(xué)中，閉合開關(guān)通電，出現(xiàn)了一個燈泡先亮，一個燈泡后亮的現(xiàn)象。這是由于電磁感應(yīng)引起通過兩個燈泡的電流不同產(chǎn)生的自然現(xiàn)象。以往教師只能通過理論分析電流的變化情況，學(xué)生無法直接觀察到電流變化的情況，只能被動接受教師的分析，頭腦中很難有形象的物理情景作支撐，形成了教學(xué)中的一個難點。我們引入電流傳感器，將電流的變化記錄為圖像，使學(xué)生直觀地看到了自感對電流的影響，幫助學(xué)生認識了自感現(xiàn)象的本質(zhì)。在這個基礎(chǔ)上，教師又啟發(fā)學(xué)生從電磁感應(yīng)的理論出發(fā)來分析斷電時自感現(xiàn)象中電流的變化情況，并利用電流傳感器實時記錄電流變化圖像，印證學(xué)生分析推理的正確與否。在這個過程中，學(xué)生由被動地聽講變成主動參與，在積極地對話交流過程中，加深了對自感現(xiàn)象本質(zhì)的理解。這樣不但解決了傳統(tǒng)實驗儀器不能直觀反映出本質(zhì)現(xiàn)象的弊端，增強了教學(xué)效果，而且還加強了學(xué)生的主動參與，大大提高了課堂教學(xué)的效率。

3.將“不好做的”轉(zhuǎn)變?yōu)椤昂米龅摹?/p>

同時使用力傳感器和光電門傳感器進行向心力研究。

在以往的向心力教學(xué)中，由于理論推導(dǎo)和實驗證明都很困難，教師只能直接給出向心力公式，無法進行任何理論推導(dǎo)和實驗證明。而利用力傳感器和光電門傳感器，可以直接獲得一個做圓周運動物體所受到向心力、線速度的數(shù)據(jù)，進而從數(shù)據(jù)分析中得到向心力公式。

4.把傳統(tǒng)實驗變?yōu)椤翱梢曆菔緦嶒灐?/p>

針對抽象性較強的物理概念，老師要充分重視物理實驗的教學(xué)，利用可視性強的實驗創(chuàng)設(shè)物理情境，為抽象、難懂的物理知識建立一個直觀而形象的可視化平臺。其實由物理概念所引發(fā)的抽象思維障礙，多數(shù)并非由于學(xué)生的智力因素，而是學(xué)生缺乏對日常生活的細心觀察，在頭腦中沒有形成感性經(jīng)驗。其實人的視覺記憶的效率要遠遠高于聽覺記憶的效率，因此老師要加強實驗演示，針對抽象性強的概念創(chuàng)設(shè)出豐富的情景，最大化體現(xiàn)出教學(xué)的直觀性。例如：在學(xué)習(xí)閉合電路線部分導(dǎo)體做切割磁感線運動時，可以做以下實驗演示：1.導(dǎo)體在做切割磁感線的運動時必然會產(chǎn)生電流，導(dǎo)體棒順著磁感線運動時，線路中并無電流產(chǎn)生；2.將條形磁鐵放入線圈中運動，在其插入或拔出線圈的過程中，線圈內(nèi)產(chǎn)生電流，但是一旦其在線圈中靜止，則無電流產(chǎn)生；3.進行改變原線圈電流的實驗，把原線圈插入副線圈內(nèi)，在開關(guān)接通或者斷開的過程中，電流表顯示產(chǎn)生電流，如果開關(guān)處于接通狀態(tài)，滑動變阻器的阻值發(fā)生改變，電流表中也會顯示產(chǎn)生電流。由上述實驗可以做抽象的概括：無論何種實驗方法，一旦閉合電路中磁通量發(fā)生了變化，就會產(chǎn)生電流，即通過磁場的運動使磁通量發(fā)生變化而產(chǎn)生電流，這種現(xiàn)象就被稱作電磁感應(yīng)。學(xué)生對于某個個別現(xiàn)象的認識會慢慢向著形成總體現(xiàn)象的認識而轉(zhuǎn)變，這個過程需要直觀形象的支持。而實驗演示通過生動的、直觀的、可視的進行物理概念的構(gòu)建，從而使其更為鮮明的、深刻的印入學(xué)生腦海之中，進而對啟發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維起到積極的促進作用。