樊琳

【摘要】本文針對初中物理演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探討，總結(jié)低成本演示實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢，提出一些低成本演示實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路和實(shí)施方法.通過對這些實(shí)驗(yàn)的研究和實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)低成本演示實(shí)驗(yàn)不僅可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度，還可以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和科學(xué)素養(yǎng).

【關(guān)鍵詞】初中物理；低成本實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

初中物理實(shí)驗(yàn)是初中物理課程中的重要內(nèi)容，它涵蓋了力學(xué)實(shí)驗(yàn)、電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)、光學(xué)實(shí)驗(yàn)和熱學(xué)實(shí)驗(yàn)等.為了幫助學(xué)生更好地理解和掌握這些知識，演示實(shí)驗(yàn)是一種非常有效的教學(xué)方法.然而，傳統(tǒng)的演示實(shí)驗(yàn)通常需要高昂的設(shè)備和材料，這對于一些學(xué)校來說可能是一個(gè)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān).因此，探索低成本演示實(shí)驗(yàn)的方法和途徑具有重要的現(xiàn)實(shí)意義.

1? 低成本演示實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢

1.1? 降低教學(xué)成本

低成本演示實(shí)驗(yàn)可以使用日常生活中的簡單材料和設(shè)備來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，減少了對昂貴實(shí)驗(yàn)設(shè)備的依賴，有效降低了教學(xué)成本，最大限度地增加了演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)的開展，提高了實(shí)驗(yàn)效率.

1.2? 提高學(xué)生參與度

低成本演示實(shí)驗(yàn)更貼近學(xué)生的生活實(shí)際，能夠激發(fā)學(xué)生的興趣和好奇心，提高學(xué)生的參與度，讓學(xué)生更加主動(dòng)地參與實(shí)驗(yàn)和學(xué)習(xí).由于成本較低，低成本演示實(shí)驗(yàn)可以讓更多的學(xué)生有機(jī)會進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，增加實(shí)驗(yàn)機(jī)會，如果在教育領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，會幫助學(xué)生更好地理解科學(xué)原理和實(shí)驗(yàn)方法.

1.3? 培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

低成本演示實(shí)驗(yàn)的材料和設(shè)備相對簡單，操作容易，可以讓學(xué)生更容易嘗試新的實(shí)驗(yàn)方法和思路，促進(jìn)學(xué)生大膽創(chuàng)新，鼓勵(lì)學(xué)生利用身邊的資源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和制作，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力和解決問題的能力.

2? 初中物理低成本演示實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路

第一，利用日常生活材料設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn).

例如? 用彈簧和小球演示“彈性碰撞”，用紙張和紙團(tuán)演示“研究自由落體運(yùn)動(dòng)”等.這些實(shí)驗(yàn)材料易于獲取，成本低廉，同時(shí)也能夠讓學(xué)生更好地理解物理學(xué)的基本原理.

第二，利用簡單工具設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn).

例如? 用繩子和重物演示“重力和拉力的關(guān)系”，用木板和小球演示“慣性”等.這些實(shí)驗(yàn)工具簡單易得，操作方便，能夠讓學(xué)生更加直觀地感受物理學(xué)的現(xiàn)象和規(guī)律.

第三，利用現(xiàn)代技術(shù)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn).

例如? 用智能手機(jī)和傳感器演示物體的速度，用電腦軟件演示牛頓第一定律等.這些實(shí)驗(yàn)利用了現(xiàn)代技術(shù)，能夠更加準(zhǔn)確地測量和記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，同時(shí)也能夠讓學(xué)生更好地了解現(xiàn)代科技在物理學(xué)中的應(yīng)用.

3? 低成本演示實(shí)驗(yàn)創(chuàng)作實(shí)例

例題? 在“探究液體壓強(qiáng)與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)取四個(gè)相同規(guī)格的礦泉水瓶去底（其中B、C、D三個(gè)粗細(xì)相同），在瓶嘴上扎橡皮膜，將其倒置，如圖1所示，向A、B、C瓶中裝入水，D瓶中裝入鹽水.

（1）瓶嘴下方橡皮膜鼓起的程度可反映液體壓強(qiáng)的大小，此研究方法是（選填“控制變量法”或“轉(zhuǎn)換法”）；

（2）根據(jù)A、B兩瓶子橡皮膜鼓起的程度相同，可知：液體的壓強(qiáng)與液體的質(zhì)量（選填“有關(guān)”或“無關(guān)”）；

（3）根據(jù)B、C兩瓶子橡皮膜鼓起的程度不同，可知：液體的壓強(qiáng)與液體的有關(guān)；

（4）為了探究液體壓強(qiáng)與液體密度的關(guān)系，要通過比較兩個(gè)瓶子橡皮膜鼓起的程度，得出的結(jié)論是：液體壓強(qiáng)與液體的密度有關(guān)；

（5）實(shí)驗(yàn)后，該同學(xué)自制如圖2裝置繼續(xù)探究，已知隔板在容器的中央.他向隔板左側(cè)倒水，發(fā)現(xiàn)橡皮膜向右側(cè)凸起，這說明液體對容器有壓強(qiáng)（選填“底部”或“側(cè)壁”）.他再向隔板右側(cè)倒入另一種液體，當(dāng)加到一定程度時(shí)，橡皮膜恢復(fù)原狀，如圖3所示，則此液體密度（選填“大于”“等于”或“小于”）水的密度.

解析? （1）由于實(shí)驗(yàn)過程中液體壓強(qiáng)大小不易于直接比較，因此在實(shí)驗(yàn)中，通過瓶嘴下方橡皮膜鼓起的程度來反映壓力作用效果，這種研究方法是轉(zhuǎn)換法.

（2）由題意可知，A、B兩瓶子所裝的都是水，由圖可知，A瓶子所裝水的體積大于B瓶子所裝水的體積，則A瓶子水的質(zhì)量大于B瓶子水的質(zhì)量，兩瓶子所裝水的質(zhì)量不同，深度相同，但橡皮膜鼓起的程度相同，即液體的壓強(qiáng)相同，因此說明液體的壓強(qiáng)與液體的質(zhì)量無關(guān).

（3）由題意可知，B、C兩瓶子所裝的都是水，且兩瓶子粗細(xì)相同，由圖可知，C瓶子所裝水的深度大于B瓶子所裝水的深度，兩瓶子水的深度不同，橡皮膜鼓起的程度不同，即液體的壓強(qiáng)不同，因此說明液體的壓強(qiáng)與液體的深度有關(guān).

（4）為了探究液體壓強(qiáng)與液體密度的關(guān)系，根據(jù)控制變量法可知，需控制液體的密度不同，液體的深度相同，由題圖可知，C、D兩瓶子符合題意.C、D兩瓶子液體的密度不同，液體深度相同，橡皮膜鼓起的程度不同，得出的結(jié)論是：液體壓強(qiáng)與液體的密度有關(guān).

（5）如圖2所示，隔板左側(cè)倒水，橡皮膜在側(cè)壁上，發(fā)現(xiàn)橡皮膜向右凸起，表明橡皮膜所在的位置有壓強(qiáng)，這說明液體對容器的側(cè)壁有壓強(qiáng).在圖3中，因?yàn)樗畬ο鹌つび邢蛴业膲簭?qiáng)，右側(cè)液體對橡皮膜有向左的壓強(qiáng)，但是橡皮膜恢復(fù)原狀，不再凸起，說明橡皮膜左右兩側(cè)壓強(qiáng)相等，則有ρ水gh水=ρ液gh液，因?yàn)閔液＞h水，所以ρ液＜ρ水.

4? 初中物理低成本演示實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)

第一，確保演示實(shí)驗(yàn)安全.在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，要確保實(shí)驗(yàn)的安全性，教師應(yīng)該對實(shí)驗(yàn)材料和工具進(jìn)行充分的檢查、準(zhǔn)備和預(yù)判，避免出現(xiàn)安全事故.

第二，保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性.雖然低成本演示實(shí)驗(yàn)使用的材料和工具相對簡單，但教師仍然需要保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果盡可能的準(zhǔn)確.在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前，教師應(yīng)該對實(shí)驗(yàn)原理和方法進(jìn)行充分的研究和準(zhǔn)備，確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性.

第三，注重實(shí)驗(yàn)的演示效果.低成本演示實(shí)驗(yàn)的演示效果可能不如傳統(tǒng)的演示實(shí)驗(yàn)?zāi)敲疵黠@，因此教師需要注重實(shí)驗(yàn)的演示效果.可以通過增加實(shí)驗(yàn)的趣味性、可視化等方式來提高實(shí)驗(yàn)的演示效果.

5? 結(jié)語

總之，低成本演示實(shí)驗(yàn)是一種經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、有效的教學(xué)方法，它可以幫助學(xué)生更好地理解和掌握物理學(xué)知識.在設(shè)計(jì)和實(shí)施低成本演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師需要注重實(shí)驗(yàn)的安全性、準(zhǔn)確性和演示效果，以提高教學(xué)效果.

參考文獻(xiàn)：

［1］龔曉敏，徐曉梅.初中物理力學(xué)演示實(shí)驗(yàn)低成本自制教具5例［J］.湖南中學(xué)物理，2016，31（10）：64-66.

［2］石家文，李洪祥.初中物理力學(xué)低成本演示實(shí)驗(yàn)的研究與開發(fā)［J］.黑龍江科學(xué)，2017，08（07）：1-3.

［3］尹慧萍.自制教具在中學(xué)物理力學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用研究［D］.岳陽：湖南理工學(xué)院，2021.

［4］吳悅福.初中物理低成本演示實(shí)驗(yàn)的開發(fā)與研究［J］.試題與研究，2020（19）：15.