楊煥明

(普寧市華僑中學(xué) 廣東 揭陽 515300)

吸引學(xué)生走進物理課堂的關(guān)鍵是提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣．物理學(xué)的基礎(chǔ)是實驗．實驗教學(xué)是高中物理課堂必須重視的最重要的教學(xué)內(nèi)容之一．豐富多彩的物理實驗是吸引學(xué)生走進物理課堂的重要法寶．新時代的高中生，由于網(wǎng)絡(luò)和資訊的發(fā)達，他們的見識已經(jīng)遠遠超過以往任何時代，教材里的常規(guī)實驗，已經(jīng)不能充分滿足他們對物理世界強烈的認知興趣．因此，物理實驗的創(chuàng)新是新時代物理教學(xué)的重要要求．

物理實驗創(chuàng)新是基于新課程標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)理念下教師所進行的有效嘗試．它使教師從課程的傳播者改變?yōu)檎n程的構(gòu)建者和創(chuàng)造者．它是基于核心素養(yǎng)的物理實驗教學(xué)的重要組成部分．它可以促進學(xué)生自覺地學(xué)習(xí)，有助于學(xué)生科學(xué)探究能力、實踐能力和創(chuàng)新意識等各種能力的培養(yǎng)．

1 物理實驗的創(chuàng)新需要體現(xiàn)兩個原則

1.1 要重視學(xué)生的參與

在核心素養(yǎng)的培養(yǎng)要求下，實驗教學(xué)要求學(xué)生作為教學(xué)的主體．教師要將這一思想在物理實驗教學(xué)的過程中體現(xiàn)出來，強調(diào)學(xué)生的參與，如此才能在實踐中更好地理解其中的實驗原理和知識，培養(yǎng)物理思維，使得實驗教學(xué)事半功倍．

案例1：在“摩擦力”的教學(xué)內(nèi)容中，教師可以安排學(xué)生進行拔河比賽．如圖1所示，讓一名男生和一名女生分別用手握住一根橡膠棒的首尾兩端．男生肯定會獲得第一次比賽勝利．接下來教師可以在橡膠棒靠近男生的一端涂些油進行第二次比賽，這次女生反而獲得勝利．該實驗可以很直觀地演示動摩擦因數(shù)對動摩擦力大小的影響．

圖1 案例1圖

案例2:在“力的合成與分解”實驗中，可以讓一個女生與兩個男生進行拔河，但是兩個男生要以某個比較大的角度向兩邊拉，如圖2所示，結(jié)果是女生獲勝．該實驗用一個反常的結(jié)果說明了一個物理原理，也表現(xiàn)了科學(xué)的力量，使學(xué)生受到了震撼．

圖2 案例2圖

這樣的演示實驗學(xué)生有機會親身體會和參與，能直觀地感受到結(jié)論，對于培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣大有好處，對于知識的理解往往也能起到事半功倍的效果．

1.2 實驗的創(chuàng)新應(yīng)體現(xiàn)趣味性

在具體的教學(xué)過程中，如果有很多學(xué)生說不喜歡物理實驗或者上物理實驗課，那幾乎肯定是教師在實驗的教學(xué)過程中出現(xiàn)問題，例如操作太過機械，完全照本宣科，導(dǎo)致實驗毫無趣味性．學(xué)生參與到實驗中的積極性自然會很低．在做實驗時，教師不應(yīng)拘泥于教材，而是要根據(jù)教學(xué)需要和學(xué)生的實際情況盡可能設(shè)計具備趣味性的實驗，以學(xué)生更樂于見到的方式呈現(xiàn)實驗原理，吸引學(xué)生的注意力，讓他們留下深刻的印象．

案例3：在“互感和自感”一課的教學(xué)中，筆者增加了“千人震”實驗，該實驗可讓學(xué)生通過親身經(jīng)歷體驗到自感的產(chǎn)生．具體過程如圖3所示.

圖3 案例3圖

幾個學(xué)生手拉手與電感線圈并聯(lián)，再與兩節(jié)干電池和開關(guān)構(gòu)成閉合回路，電路接通穩(wěn)定后筆者突然斷開連接電池的開關(guān)，學(xué)生受到電擊，立即本能地將手甩開．這種有趣和驚險的實驗使學(xué)生對于線圈中斷電時產(chǎn)生的自感現(xiàn)象理解更加深刻，也使得物理課堂更加豐富有趣，更吸引學(xué)生．這對于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、啟發(fā)思維、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力大有益處．設(shè)計趣味實驗不僅是為了豐富實驗內(nèi)容，同時也能激發(fā)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)動機，在輕松愉快的實驗過程中滲透物理知識，提高實驗教學(xué)質(zhì)量．可見，增加實驗的趣味性是創(chuàng)新物理實驗的另一個原則．

2 物理實驗的創(chuàng)新有3個維度

2.1 從思維模式上進行物理實驗的創(chuàng)新

一些教材中的實驗，用原有的方法雖然也很簡單熟悉，但學(xué)生思維難以得到啟發(fā)．這時，不如做一些實驗思路的改變，同時讓學(xué)生更多地參與，讓他們有更多的體驗，效果更好．

案例4：在“力的分解”一課中，學(xué)生對斜向上的拉力產(chǎn)生的兩個效果的理解產(chǎn)生困惑．筆者沒有用臺秤來做演示，而是讓學(xué)生把手頭兩本書的每一頁分開交叉重疊在一起放在桌面上，如圖4(a)所示，然后用力把兩本書向兩邊拉開，此時學(xué)生感覺很困難；接著筆者又讓學(xué)生把一本書放在桌面不動，另一本書斜向上拉出，如圖4(b)所示，這一次學(xué)生感覺很容易就做到了．做完實驗，讓學(xué)生分析產(chǎn)生不同結(jié)果的原因，學(xué)生很自然地就能得到斜向上的拉力產(chǎn)生的兩個效果的結(jié)論．在“探究摩擦力的影響因素”實驗中，同樣也是讓兩本書分頁交叉重疊，分別向兩邊抽出書，這樣會很困難．但如果讓學(xué)生把兩本書從空中釋放，然后在掉落過程中分別向兩邊拉出，那就會非常容易．

圖4 案例4圖

案例5：如圖5所示，在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中，當(dāng)學(xué)生受力分析的知識掌握較好后，可以改變思維模式，對實驗這樣理解，把研究對象確定為砝碼與砝碼盤和小車整體進行實驗，只要作為拉力來源的砝碼數(shù)量變化時與小車總是聯(lián)系在一起保持總質(zhì)量不變就可以了．在學(xué)生學(xué)習(xí)了“動能定理”后，也可以用這套相同的實驗器材來探究系統(tǒng)動能定理．

圖5 案例5和案例6圖

案例6：同樣的這套器材，稍微改變一下實驗思路和做法，就可以用來測定動摩擦因數(shù)．具體做法如下，在不平衡摩擦力的情況下，讓小車和打點計時器置于高度較低的桌面，釋放小車后，砝碼和砝碼盤很快掉到地上，此后小車將僅在摩擦力作用下(空氣阻力為誤差因素)做勻減速運動．這樣就可以利用減速過程中紙帶某兩點的速度測出車與接觸面間的動摩擦因數(shù)．

可見，從思維模式上對實驗進行創(chuàng)新，能夠使學(xué)生更容易理解實驗現(xiàn)象所包含的物理原理，也能夠使學(xué)生對于物理原理的理解更深入、更深刻，也更加能夠拓展學(xué)生思維的廣度．

2.2 從技術(shù)手段上進行物理實驗的創(chuàng)新

從技術(shù)手段上進行物理實驗的創(chuàng)新，簡單來說，即引入一些新的元器件或?qū)嶒炂鞑?，對實驗進行改進，使得實驗效果更好，或者更適合學(xué)生的認知水平，更好地服務(wù)當(dāng)下的教學(xué)．

案例7：如圖6(a)所示，A，B是兩個非常輕的鋁環(huán)，A環(huán)是封閉的，B環(huán)在某處斷開．當(dāng)條形磁鐵的S極或N極接近A環(huán)，A環(huán)將移動遠離磁體．如果磁鐵被拉出，A環(huán)將向相反方向移動;當(dāng)磁鐵接近或離開B環(huán)，B環(huán)卻不移動．

在演示該實驗時，由于環(huán)本身很小，而A環(huán)運動時又是繞O點轉(zhuǎn)動，故操作時經(jīng)常會出現(xiàn)磁鐵與環(huán)相碰的情況．這一點使操作更難，并使演示效果打了折扣．為了使實驗效果更明顯，同時保留原有實驗的優(yōu)點，可以采用如圖6(b)所示的實驗裝置．用兩條細長繩(繩較長)一端固定在鐵架臺上，把A和B兩個鋁環(huán)分別懸掛在細長繩的另一端．這樣改進后，A環(huán)運動仍為轉(zhuǎn)動，但運動時阻力較小，而且由于繩子較長，A環(huán)運動過程中也不容易碰到磁鐵．

圖6 案例7圖

案例8：在“摩擦力”一節(jié)的教學(xué)中，教材中提供的測定最大靜摩擦力的方法是直接用彈簧測力計連接木塊，再用手拉測力計．這種方法測最大靜摩擦力很好，既簡單實用又比較準(zhǔn)確．但如果用這種方法測動摩擦力，則顯然存在很大的缺點，甚至可以說這樣測動摩擦力是不科學(xué)的．可以對該實驗進行如下改進，如圖7(a)所示，用一條繩固定住測力計的一側(cè)，另一側(cè)連接木塊，木塊放在長木板上，為了避免測力計

與長木板的摩擦，在測力計兩側(cè)要用鐵架臺把測力計固定住，讓測力計懸在空中，并保證測力計平面與左側(cè)的繩和右側(cè)連接木塊的掛鉤在同一平面上，并與下面的木板平行．沿繩子與測力計中軸方向拉動下面的木板，木塊與木板發(fā)生相對運動，當(dāng)測力計示數(shù)穩(wěn)定時，此示數(shù)即為木塊與木板的動摩擦力．

有條件的話還可以在木塊下面設(shè)置小型傳送帶，如圖7(b)所示，傳送帶逆時針轉(zhuǎn)動，當(dāng)木塊與測力計相對靜止時，測力計即能顯示穩(wěn)定的示數(shù)，該示數(shù)即為木塊與傳送帶間的動摩擦力．這樣改進后整個運動過程更穩(wěn)定，能準(zhǔn)確讀數(shù)的時間也更長．

(a)

(b)

2.3 利用生活中常見的物品自制教具或設(shè)計實驗

自制教具是對教材教學(xué)內(nèi)容和實驗器材的思考和再創(chuàng)造，它是教師綜合創(chuàng)新能力的體現(xiàn)，讓學(xué)生參與自制教具也能更好地啟迪思維，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識．生活中的各種物品可以說是物理實驗器具的巨大寶庫，只要善于觀察和思考，就能利用它們?yōu)槲覀兊慕虒W(xué)服務(wù)．

案例9：小風(fēng)扇和玩具小車是我們生活中很常見的用品，把兩者組合在一起就能制成一個很有用的教具．如圖8所示，把一個帶電池或可充電的小風(fēng)扇固定在一輛玩具小車上(玩具小車要選擇車輪比較容易轉(zhuǎn)動的)，當(dāng)風(fēng)扇工作時，風(fēng)扇受到的反作用力就會推動小車與風(fēng)扇向反方向運動．用這個教具可以很直觀形象地演示固體與氣體間的作用力與反作用力，教學(xué)效果非常好．

圖8 案例9圖

案例10：利用圓珠筆芯和尖端的銅筆頭，可以制作一根靈敏多用的小磁針．具體做法如下.

將圓珠筆芯的銅筆頭取出洗凈，剪取一段1 cm長的圓珠筆芯套在筆頭尖上，把一支磁化的縫衣針用火烤熱后，橫穿過上述圓珠筆芯的頂部，另取一根縫衣針，把有針眼的一端固定在軟木塞(或泡沫塑料)上 ，將銅筆頭套在針尖上，這就制成了一根極其靈敏的小磁針，如圖9所示．

圖9 案例10圖

學(xué)生可以用它與其他儀器配合動手做很多實驗：(1)當(dāng)作指南針進行演示實驗；(2)磁極間相互作用實驗；(3)奧斯特的電流磁效應(yīng)實驗；(4)判斷通電螺線管的極性實驗．

這種頗具創(chuàng)新性的實驗器具的制作和實驗設(shè)計，其最大的特點在于利用身邊常見的物體，制作方法很簡單，每位學(xué)生都可以自制，而且用途很多，可以解決“磁場”這部分教學(xué)內(nèi)容中的一系列問題，學(xué)生還可以帶來課堂做實驗．

3 結(jié)束語

在教學(xué)中，實驗創(chuàng)新既是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的要求之一，也是吸引學(xué)生走進物理課堂的一大法寶．因此，教師不應(yīng)墨守成規(guī)，應(yīng)該多思考，多研究，創(chuàng)新實驗設(shè)計理念，創(chuàng)新實驗方法，創(chuàng)新實驗器具，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中感受到物理學(xué)的多姿多彩和物理知識的奇妙之處，從而使他們更愿意走進物理課堂，使學(xué)習(xí)事半功倍．