韓金榮

實(shí)驗(yàn)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(jì)一些對比性的實(shí)驗(yàn)，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(diǎn)，消除疑點(diǎn)，收到了較好的教學(xué)效果。

一、運(yùn)用對比性實(shí)驗(yàn)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(jì)對比性實(shí)驗(yàn)，邊引導(dǎo)邊實(shí)驗(yàn)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(qiáng)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(jì)兩個對比性實(shí)驗(yàn)，每做一個實(shí)驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)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(qiáng)。

進(jìn)而向?qū)W生提出：“課本上要求做這個實(shí)驗(yàn)時，杯里要裝滿水，若杯里只盛少量水，甚至不裝水，這個實(shí)驗(yàn)?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(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析、推理的一致性，加深了學(xué)生對大氣壓強(qiáng)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(shí)驗(yàn)，證明大氣對任何方向都有壓強(qiáng)，而且大氣壓強(qiáng)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(shí)驗(yàn)糾正學(xué)生的錯誤概念

為了糾正學(xué)生在生活經(jīng)驗(yàn)中形成的錯誤觀念，建立正確概念，恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用對比性實(shí)驗(yàn)也能收到較好的教學(xué)效果。例如關(guān)于“自由落體運(yùn)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(jì)了以下的對比性實(shí)驗(yàn)。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(tuán)，再從同樣高度同時釋放，結(jié)果觀察到紙團(tuán)下落快。②將一張質(zhì)量較小的小紙片揉成一團(tuán)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(tuán)反而下落得快。當(dāng)學(xué)生弄清紙片之所以比紙團(tuán)下落得慢是因?yàn)榭諝庾枇埰绊懘笠院?，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(shí)驗(yàn)：“錢毛管”實(shí)驗(yàn)。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(shí)驗(yàn)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(yùn)用對比性實(shí)驗(yàn)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(jì)針對性強(qiáng)的對比性實(shí)驗(yàn)，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(shí)例引發(fā)，進(jìn)而做“二力平衡的條件”的演示實(shí)驗(yàn)（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(shí)驗(yàn)。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(shí)驗(yàn)）；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(shí)驗(yàn)，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。”

四、運(yùn)用對比性實(shí)驗(yàn)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(qiáng)差對物體造成的壓力差，我設(shè)計(jì)了如下浮力消失和產(chǎn)生的對比實(shí)驗(yàn)，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。

（作者單位：江蘇省鹽城景山中學(xué)）