云南師范大學(xué)物理與電子信息學(xué)院(650500) 段娟娟 王祥委 彭朝陽

微型物理實驗,即簡單而又有趣的小實驗。這些實驗不僅取材方便,而且操作簡單易行、貼近實際生活、現(xiàn)象明顯,每個學(xué)生都可以進行實驗。微型物理實驗將教學(xué)內(nèi)容與生產(chǎn)、生活實際緊密聯(lián)系起來,能夠引導(dǎo)學(xué)生深入實際,從生活中尋找實驗素材,培養(yǎng)學(xué)生勇于創(chuàng)新探究的科學(xué)素養(yǎng)。微型物理實驗就在我們身邊,生活和學(xué)習(xí)用品就可以用作為實驗儀器。如飲料瓶、生活廢棄物都可作為“實驗材料”,操場、電梯、客廳、臥室等都可以作為“實驗室”,書桌、飯桌都可以作為“實驗臺”。將微型物理實驗引進課堂具有重要的作用和意義,特別是能夠緩解一些學(xué)校實驗器材極度缺乏而造成大部分物理教師授課時“巧婦難為無米之炊”的困境。

1 微型物理實驗在初中物理教學(xué)中的應(yīng)用案例

1.1 案例1:大氣壓強實驗

常規(guī)實驗為馬德堡半球?qū)嶒?如圖1所示。

圖1 馬德堡半球?qū)嶒?/p>

實驗方法:①將少許凡士林涂在兩半球接觸面上,然后旋轉(zhuǎn)半球,增強其密封性;②打開閥門開關(guān),用軟塑料管連接半球并和氣泵相連,將半球內(nèi)部抽成真空;③關(guān)閉閥門開關(guān),讓兩個學(xué)生從不同方向用力拉半球手柄,半球沒有被拉開,由此說明大氣壓強的存在。

微型物理實驗器材:馬桶拔子2個、水。

實驗方法:如圖2所示,將新買的馬桶拔子皮碗邊上涂少量水,教師站在中間將皮碗邊緣對齊,兩位同學(xué)站在教師兩側(cè)從兩端向中間用力擠壓排氣并使皮碗密封。再用力向兩邊拉,結(jié)果很難拉開。

圖2 用馬桶拔子模擬馬德保半球?qū)嶒?/p>

微型實驗優(yōu)點:從生活中選取方便易得的馬桶拔子代替馬德堡半球,大大降低了實驗成本。對比常規(guī)實驗,微型物理實驗更有利于實驗教學(xué)的開展,解決了在實際教學(xué)中馬德堡半球和抽氣泵兩種實驗器材不易得到的問題。

1.2 案例2:慣性實驗

常規(guī)慣性實驗裝置如圖3所示。

圖3 慣性實驗

實驗方法:撥動彈簧片,將支座與小球間的金屬片彈出,小球沒有隨金屬片一起飛出,說明小球具有保持靜止狀態(tài)的慣性。

微型物理實驗器材:2 cm×15 cm的紙帶1條、筆帽1個、直尺1把。

實驗方法:如圖4所示,將紙帶一端放在桌邊,上面壓1個筆帽,另一端捏在手中,用尺迅速向下打紙帶,使其從筆帽下抽出,觀察到筆帽沒有倒,說明筆帽具有慣性。

圖4 用筆帽制成簡易慣性裝置

微型實驗優(yōu)點:用筆帽、紙帶、直尺制成簡易的慣性實驗裝置,把常規(guī)的演示實驗變?yōu)閷W(xué)生實驗,大大提高了物理實驗教學(xué)的有效性。

1.3 案例3:探究流體壓強與流速的關(guān)系

常規(guī)實驗為吹氣實驗,實驗裝置如圖5所示。

圖5 探究流體壓強與流速的關(guān)系

實驗方法:手握2張同樣大小的紙,讓2張紙中間間隔一定距離并自然下垂,往兩張紙中間吹氣,觀察到兩張紙逐漸向中間靠攏,說明空氣流動速度越快的地方,壓強越小。

微型物理實驗器材:自制三棱體1個、吸管1根。

實驗方法:如圖6所示,把1張紙折成三棱體,通過吸管用嘴向三棱體中間吹氣,可以看到三棱體向中間凹陷,說明空氣流動速度越快的地方,壓強越小。

圖6 自制三棱體探究流體壓強與流速的關(guān)系

微型實驗優(yōu)點:常規(guī)實驗中用2張紙作為實驗器材,往中間吹氣時會漏氣,導(dǎo)致實驗現(xiàn)象不明顯,且易受周圍空氣的影響。但在微型物理實驗中,將紙張換為自制的三棱體,往中間吹氣時不會再漏氣,中間空氣流速快,壓強小于大氣壓強,因此三棱體會向中間凹陷,實驗現(xiàn)象十分明顯,便于觀察。

1.4 案例4:探究影響壓力作用效果的因素——受力面積

常規(guī)實驗是將小木桌的正反兩面分別壓在海綿上,通過海綿的凹陷程度來顯示壓強的大小,如圖7所示。

實驗方法:把小桌放在海綿上,桌腳向下,再把小桌翻過來,桌面朝下放在海綿上,對比兩次海綿陷的程度,從而比較受力面積的大小對壓力作用效果的影響。

圖7 探究影響壓力作用效果的主要因素——受力面積

微型物理器材:大小相同的氣球2個、中性筆1支。

實驗方法:如圖8所示,把1支筆的兩端分別對準兩個吹好的同樣大小的氣球上,用力向內(nèi)擠壓氣球,看哪個氣球先破,從而比較受力面積的大小對壓力作用效果的影響。

圖8 用氣球和筆探究受力面積對壓力作用效果的影響

微型實驗優(yōu)點:相比常規(guī)實驗,選用2個氣球進行實驗,效果更加明顯。由于小木桌的壓力不是很大,當它的正反兩面放在海綿上時,受力面積不同,下陷的程度也不一樣,但差別很小,即壓力作用效果不是很明顯。而用氣球?qū)嶒灂r,通過觀察哪個氣球先破,就可以知道哪個力的作用效果更明顯,從而得出受力面積的大小與壓力作用效果的關(guān)系。

2 結(jié)束語

微型物理實驗的選材方便,生活中的塑料瓶、廢棄物都可作為實驗器材,極大地降低了實驗成本。微型實驗的開展不受時間等條件的限制,能夠充分發(fā)揮學(xué)生的自主性。它是各種常規(guī)物理實驗的重要補充,豐富了初中物理實驗資源,促進了物理實驗資源多元化發(fā)展。