趙志勇

摘 要：在我國(guó)在高中物理教學(xué)中，示范實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新不僅可以提高高中物理教學(xué)的質(zhì)量和效率，而且可以提高學(xué)生的物理核心素質(zhì)，提高學(xué)生的物理實(shí)踐能力、應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力和綜合能力。

關(guān)鍵詞：高中物理；演示實(shí)驗(yàn)；創(chuàng)新

演示實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的重要組成部分。有助于教師對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行形象化、形象化的解讀，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)新精神。然而，示范實(shí)驗(yàn)需要?jiǎng)?chuàng)新來(lái)提高學(xué)生的觀察能力、創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力。

1 實(shí)驗(yàn)理念的教學(xué)創(chuàng)新

有些實(shí)驗(yàn)中使用的一些舊方法是大家熟悉的，但是學(xué)生的參與度不高，他們的思維也不具有啟發(fā)性。在這個(gè)時(shí)候，最好嘗試改變實(shí)驗(yàn)的理念，讓實(shí)驗(yàn)設(shè)備基于學(xué)生手中容易獲得和常見(jiàn)的物品。學(xué)生參與度高，經(jīng)驗(yàn)豐富，會(huì)取得更好的成績(jī)。“力的分解”一課，讓學(xué)生把兩本書分頁(yè)重疊，在桌面上平拉，很難把兩本書拉開(kāi)，學(xué)生覺(jué)得很費(fèi)力；作者又讓學(xué)生把另一本書向上斜拉，這次學(xué)生覺(jué)得很容易就能做到。讓學(xué)生分析原因，他們自然會(huì)得出向上拉力的兩個(gè)效應(yīng)。探索加速度、力和質(zhì)量之間關(guān)系的實(shí)驗(yàn)方案不止一種。為了簡(jiǎn)化問(wèn)題，保持張力恒定平衡摩擦力后，作者用一輛車，兩輛車與相同的車，三輛車與車釋放先后從靜態(tài)研究他們是否加速度與質(zhì)量成反比。沒(méi)有必要用天平來(lái)測(cè)量質(zhì)量。同樣，為了保持汽車的質(zhì)量不變，分別使用一個(gè)掛鉤代碼、兩個(gè)同類型掛鉤代碼和三個(gè)同類型掛鉤代碼來(lái)拉動(dòng)汽車脫離靜止?fàn)顟B(tài)。研究是否加速拉力成正比，和這里不需要使用平衡測(cè)量質(zhì)量。通過(guò)使自變量呈指數(shù)變化，避免了精確測(cè)量的麻煩。

2 教學(xué)創(chuàng)新示范過(guò)程

在一些抽象理論的教學(xué)中，必須增加一些新的實(shí)驗(yàn)來(lái)激發(fā)學(xué)生的興趣。增強(qiáng)師生之間的互動(dòng)，活躍課堂氣氛。在“行星運(yùn)動(dòng)”課上畫一個(gè)橢圓，并將其分成兩組進(jìn)行演示。在這個(gè)小組中，抓住繩子的兩端，讓另一個(gè)學(xué)生在黑板上畫一個(gè)小橢圓。在另一組中，兩名學(xué)生一起繪制焦距較大的橢圓。學(xué)生們拙劣的繪畫自然引起了他們的興趣。兩個(gè)橢圓之間的對(duì)比也讓他們體驗(yàn)到橢圓和圓之間有時(shí)接近，有時(shí)明顯不同的條件?！白愿泻突ジ小鳖?，增加學(xué)生體驗(yàn)小實(shí)驗(yàn)的自感現(xiàn)象，有兩個(gè)電池在變壓器線圈構(gòu)成閉環(huán)的，然后突然斷開(kāi)電池兩線，用雙手，讓學(xué)生聯(lián)系兩線立即結(jié)束，學(xué)生通過(guò)電擊，本能地立即移交。問(wèn)學(xué)生：“你想再試一次嗎？”那個(gè)學(xué)生不停地?fù)u頭，其他學(xué)生都笑了。通過(guò)這個(gè)小實(shí)驗(yàn)，學(xué)生們對(duì)線圈中電流從存在到不存在所產(chǎn)生的自感現(xiàn)象印象深刻。課本上有一些有趣的小實(shí)驗(yàn)，課本上沒(méi)有非常新穎有趣的演示實(shí)驗(yàn)，所以物理課自然充滿了樂(lè)趣。培養(yǎng)學(xué)生的興趣，培養(yǎng)他們的精神，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力是很重要的。

3 提高學(xué)生對(duì)物理的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

空氣是絕緣體，但在一定條件下，它可以成為導(dǎo)體，使電荷通過(guò)它，閃電是空氣被電離在雷雨云或雷雨云與地面之間的放電和形成的。如何解釋教學(xué)中的電離空氣問(wèn)題？學(xué)生們更感興趣的是物理實(shí)驗(yàn)——用蠟燭驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)風(fēng)車旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)。提高了學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。

兩個(gè)鋁板相距8～10cm。一塊鋁板連接到感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的正極（或負(fù)極）上，另一塊鋁板用導(dǎo)線連接到電動(dòng)風(fēng)車D上。轉(zhuǎn)動(dòng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。當(dāng)電機(jī)正常工作時(shí)，電動(dòng)風(fēng)車不會(huì)旋轉(zhuǎn)。當(dāng)一根點(diǎn)燃的蠟燭放在兩塊鋁板之間，電機(jī)重新繞好時(shí)，電動(dòng)風(fēng)車就會(huì)旋轉(zhuǎn)。當(dāng)兩塊鋁板靠得很近時(shí)，電動(dòng)風(fēng)車就會(huì)轉(zhuǎn)得更快。這個(gè)想法是，旋轉(zhuǎn)電動(dòng)風(fēng)車的動(dòng)力來(lái)自馬達(dá)（或高壓靜電源）上的電荷，而蠟燭的火焰則是一種介質(zhì)。因?yàn)橄灎T火焰是一個(gè)離子發(fā)生器，蠟燭火焰的高溫電離空氣分子周圍大量的正離子和負(fù)離子，帶正電的鋁板在靜電場(chǎng)的作用下，負(fù)離子吸引了中和帶正電的鋁，和正離子鋁板靜電斥力和飛到另一塊鋁片，使大量的正電荷的鋁板，并將鋁板連接到風(fēng)車旋轉(zhuǎn)上，一旦將蠟燭火焰熄滅，無(wú)論用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)多么用力旋轉(zhuǎn)，風(fēng)車都不會(huì)旋轉(zhuǎn)。通過(guò)以上演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)空氣電離知識(shí)點(diǎn)有了非常清晰的認(rèn)識(shí)，極大地培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神和對(duì)物理的興趣。

4 數(shù)據(jù)處理教學(xué)創(chuàng)新

科學(xué)定律簡(jiǎn)單而迷人，而實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)枯燥而復(fù)雜。就是人們常說(shuō)的剪不斷也亂剪。從收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)到發(fā)現(xiàn)科學(xué)規(guī)律的過(guò)程經(jīng)常充滿探索和創(chuàng)新的困難。《行星的運(yùn)動(dòng)》似乎沒(méi)有什么內(nèi)容，但是很難教。如果處理不當(dāng)，就會(huì)變成填鴨式教學(xué)。然而，這個(gè)班級(jí)充滿了科學(xué)精神和科學(xué)方法的教育。為了展示開(kāi)普勒如何處理第谷觀測(cè)到的天文數(shù)據(jù)，本文嘗試用計(jì)算機(jī)軟件天文數(shù)據(jù)處理教學(xué)創(chuàng)新。首先，用表格展示天文觀測(cè)數(shù)據(jù)，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)半長(zhǎng)軸越大，公轉(zhuǎn)周期越大。然后，讓學(xué)生猜測(cè)兩者之間的關(guān)系，并讓學(xué)生說(shuō)出如何直接驗(yàn)證比例關(guān)系當(dāng)然，我想到了圖像法。然后，使用計(jì)算機(jī)軟件，開(kāi)始繪制t-r圖像，并讓學(xué)生判斷它是否是直線，學(xué)生否認(rèn)后，讓學(xué)生繼續(xù)猜測(cè)兩者之間可能存在的關(guān)系，然后繪制t-r2關(guān)系圖像，t-r3關(guān)系圖像當(dāng)他們之間的線性關(guān)系被一個(gè)接一個(gè)地消除時(shí)，學(xué)生將會(huì)受到鼓勵(lì)、挫折和疲憊。他們的情緒會(huì)從高到低，他們的思想會(huì)從高到低，他們會(huì)陷入困惑。這就是開(kāi)普勒的作用，并畫圖像開(kāi)始逐個(gè)驗(yàn)證無(wú)論關(guān)系是否建立，學(xué)生都受到啟發(fā)。在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的創(chuàng)新教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生體驗(yàn)到了思維對(duì)話、思維參與、科學(xué)精神提煉、科學(xué)方法理解、科學(xué)規(guī)律把握三位一體的教學(xué)效果，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于自然填鴨式教學(xué)。

5 通過(guò)示范實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的物理思維能力和實(shí)驗(yàn)分析能力

1.在物理實(shí)驗(yàn)課程開(kāi)始之前，教師應(yīng)該對(duì)物理知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行深入的研究，了解實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。同時(shí)，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)能力選擇最實(shí)用的物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，確保學(xué)生在物理演示實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)更多的物理知識(shí)。

2.引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)物理演示實(shí)驗(yàn)，鍛煉學(xué)生探索物理實(shí)驗(yàn)的能力?！芭ｎD管自由落體”為例，演示實(shí)驗(yàn)，教師必須首先了解“牛頓定律”，然后確定實(shí)驗(yàn)?zāi)康模鹤寣W(xué)生了解萬(wàn)有引力是躺在地上地球上所有物種的根源”，同時(shí)也讓學(xué)生了解牛頓定律演示實(shí)驗(yàn)的原理和公式計(jì)算混凝土實(shí)驗(yàn)如下：（1）實(shí)驗(yàn)設(shè)備：包括牛頓管、氣泵、棒狀磁鐵；（2）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模貉芯孔杂陕潴w的運(yùn)動(dòng)和測(cè)量重力加速度的g值（3）實(shí)驗(yàn)原理：自由落體運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng)，速度v和時(shí)間t的關(guān)系滿足v =gt，v-t圖像是一條直線，直線的斜率是重力加速度的g值。由上可知，0.02s后紙帶的下落位移約為2mm，因此實(shí)驗(yàn)選取前兩點(diǎn)間距2mm的紙帶進(jìn)行研究。（4）實(shí)驗(yàn)步驟：1）將鐵框架平臺(tái)置于臺(tái)面邊緣，將打點(diǎn)定時(shí)器固定在鐵框架平臺(tái)上，注意安裝打點(diǎn)定時(shí)器，并在同一垂直線上打兩個(gè)限位孔，減少摩擦阻力；2）將重物掛在膠帶的下端，通過(guò)打點(diǎn)定時(shí)器。夾緊上端，調(diào)整膠帶使其順利通過(guò)限位孔。用手拿重物；3）點(diǎn)樣穩(wěn)定后，打開(kāi)電源，打開(kāi)夾子，松開(kāi)紙帶；4）膠帶離開(kāi)打點(diǎn)定時(shí)器后，關(guān)閉電源，取下膠帶；5）更換紙帶，重復(fù)操作三次；6）將另一重物放在紙帶下端，重復(fù)上述操作，完成后立即關(guān)閉電源；7）更換紙帶，重復(fù)操作三次；8）計(jì)算紙帶上每個(gè)點(diǎn)的速度并填入表格。

總之，只有在教學(xué)上精益求精，不斷創(chuàng)新，努力做到?jīng)]有我的人，有我的人有我的新，才能培養(yǎng)出優(yōu)秀的學(xué)生，具有創(chuàng)新精神，創(chuàng)新能力的人才。

本文系濮陽(yáng)市教育科學(xué)規(guī)劃項(xiàng)目《關(guān)于高中物理演示實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的研究》2018JKGH027研究成果

參考文獻(xiàn)：

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[3] 劉宏宇，郎興平，探討高中物理的演示實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的研究分析.2018.