物理學(xué)習(xí)需以生活實(shí)際為基礎(chǔ),通過觀察、實(shí)驗(yàn)建構(gòu)物理模型,進(jìn)而得出物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)、相互作用和運(yùn)動(dòng)規(guī)律。學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)時(shí),我們不應(yīng)只關(guān)注課內(nèi)案例,還需從生活現(xiàn)象中挖掘物理實(shí)驗(yàn)主題,利用生活用品自制實(shí)驗(yàn)器材,根據(jù)物理理論完成生活實(shí)驗(yàn),將實(shí)驗(yàn)知識(shí)與技能融入日常生活。
一、參與科普活動(dòng)拓寬學(xué)習(xí)視野
物理學(xué)在日常生活、生產(chǎn)及科技前沿有著廣泛的應(yīng)用。關(guān)注生活中的物理學(xué)應(yīng)用實(shí)例,并及時(shí)進(jìn)行反思,能使我們直觀感受到物理學(xué)的魅力。生活中,我們應(yīng)多參加學(xué)校、社區(qū)組織的科普活動(dòng),如科技展覽、科普講座等,并嘗試用物理實(shí)驗(yàn)知識(shí)解釋、解決現(xiàn)實(shí)問題,從而拓寬自身視野。
以人教版高一物理必修一“牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用”實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)為例,我們可以主動(dòng)走進(jìn)科技館,了解牛頓運(yùn)動(dòng)定律在生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用實(shí)例,感受物理實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐的特殊魅力。例如,科技館展出的四旋翼無人機(jī)是能夠垂直起降的小型遙控飛行器,質(zhì)量是 2mg ,動(dòng)力系統(tǒng)能提供的最大升力 F=36N ,運(yùn)動(dòng)過程中所受空氣阻力大小恒定。無人機(jī)在地面上從靜止開始,以最大升力豎直向上起飛,求無人機(jī)在t=5s 時(shí)離地面的高度( g 取 10m/s2 )。基于“牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用”,我們可以根據(jù)展出內(nèi)容獲取更多信息。無人機(jī)上升時(shí)受到的空氣阻力可由‘ F-mg-f=ma ”得出;在已知無人機(jī)運(yùn)動(dòng)速度的情況下,我們可由4 與
’求出無人機(jī)的高度。又如,利用科技館提供的實(shí)驗(yàn)裝置,我們可以嘗試探究物體在靜止?fàn)顟B(tài)下由高處下落時(shí)的速度、加速度變化情況,以及如何基于物體速度、加速度、質(zhì)量等信息求出其垂直下落的距離等。
通過走進(jìn)科技館和參與更多科普活動(dòng),我們可以養(yǎng)成主動(dòng)參與物理實(shí)驗(yàn)的習(xí)慣,為將物理知識(shí)融入生活奠定基礎(chǔ)
二、基于生活現(xiàn)象挖掘?qū)嶒?yàn)主題
汽車剎車時(shí)人體向前傾、騎自行車時(shí)的轉(zhuǎn)彎平衡、燈泡明暗變化等現(xiàn)象均蘊(yùn)藏著豐富的物理學(xué)知識(shí)。我們可將生活中的現(xiàn)象作為物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的起點(diǎn),結(jié)合已知的物理學(xué)原理分析具體現(xiàn)象,并由此提煉出實(shí)驗(yàn)主題,實(shí)現(xiàn)生活實(shí)例與物理實(shí)驗(yàn)問題的靈活轉(zhuǎn)化。
以人教版高一物理必修二“曲線運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)為例。我們可以從校園生活入手,挖掘其中蘊(yùn)藏的物理學(xué)知識(shí),并提出探究性問題。例如,保齡球館中,當(dāng)我們松手釋放保齡球時(shí),它會(huì)沿著既定軌道作直線運(yùn)動(dòng);籃球場(chǎng)上,我們用手拋接球,籃球會(huì)作曲線運(yùn)動(dòng)…結(jié)合這些現(xiàn)象,我們可以提出以下問題:同樣是受力,為什么有的物體受力作直線運(yùn)動(dòng),有的物體受力作曲線運(yùn)動(dòng)?基于此,我們可以從物理實(shí)驗(yàn)的角度出發(fā),得到實(shí)驗(yàn)探究的主題—一物體受到怎樣的力,才能作曲線運(yùn)動(dòng)?
我們需關(guān)注生活現(xiàn)象,分析不同現(xiàn)象的本質(zhì)區(qū)別,并提出有價(jià)值的探究性問題,再結(jié)合物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,對(duì)探究性問題進(jìn)行延伸,挖掘生活化實(shí)驗(yàn)主題。
三、利用生活用品自制實(shí)驗(yàn)器材
應(yīng)用生活中常見的工具自制物理實(shí)驗(yàn)器材,不僅可加深我們對(duì)物理學(xué)原理的理解,還能鍛煉動(dòng)手實(shí)踐能力。生活中,可根據(jù)物理實(shí)驗(yàn)需求,利用塑料瓶、磁鐵、天平等常見的日用品制作簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)器材。
以人教版高一物理必修二實(shí)驗(yàn)“探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”學(xué)習(xí)為例。教材給出如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置圖(平拋豎落儀),并說明用頻閃照相機(jī)記錄鋼球運(yùn)動(dòng)軌跡的實(shí)驗(yàn)方法。然而,生活中平拋豎落儀、頻閃照相機(jī)并不常見,對(duì)此,我們可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置圖,主動(dòng)收集木塊、塑料塊、鐵球、繩子等常見的用品自制簡(jiǎn)易的平拋豎落儀,再用智能手機(jī)錄制鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)、下落運(yùn)動(dòng)的視頻,之后應(yīng)用剪映等App將動(dòng)態(tài)視頻轉(zhuǎn)化為數(shù)張照片,從而得到鋼球 ① 和鋼球 ② 的運(yùn)動(dòng)軌跡。
利用生活用品自制實(shí)驗(yàn)器材,既能豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),還能讓我們?cè)诖诉^程中領(lǐng)悟物理實(shí)驗(yàn)的本質(zhì),培養(yǎng)科學(xué)思維。
圖1
四、根據(jù)物理理論開展生活實(shí)驗(yàn)
物理實(shí)驗(yàn)大致分為理解實(shí)驗(yàn)原理、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果三部分。其中,實(shí)驗(yàn)原理是物理實(shí)驗(yàn)的理論支撐,可指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與優(yōu)化;實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的數(shù)字化體現(xiàn),是后續(xù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)的重要依據(jù);實(shí)驗(yàn)結(jié)果是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的具象化體現(xiàn),是總結(jié)抽象物理學(xué)原理的前提。生活中,我們可結(jié)合物理學(xué)理論設(shè)計(jì)生活化實(shí)驗(yàn)方案,并應(yīng)用科學(xué)方法記錄、整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出確切結(jié)論。
以人教版高一必修三實(shí)驗(yàn)“導(dǎo)體電阻率的測(cè)量”學(xué)習(xí)為例。完成課上學(xué)習(xí)任務(wù)后,我們可以結(jié)合所學(xué)的物理公式 ”與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,自主設(shè)計(jì)生活化實(shí)驗(yàn)方案: ① 繪制測(cè)電阻的電路圖; ② 測(cè)量電阻、電阻絲有效長(zhǎng)度、電阻絲直徑; ③ 將電阻絲連接到實(shí)驗(yàn)電路中;④ 記錄數(shù)據(jù)并分析。再根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案需要,準(zhǔn)備游標(biāo)卡尺、鐵絲(或銅絲)導(dǎo)線、電壓表、電流表等常見器材,組裝實(shí)驗(yàn)裝置,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。通過生活化實(shí)驗(yàn)積累更多實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)踐操作、數(shù)據(jù)分析經(jīng)驗(yàn),從而提升科學(xué)思維水平及實(shí)踐探究能力。
綜上所述,生活中的客觀現(xiàn)象和實(shí)際問題均可作為物理實(shí)驗(yàn)探究的起點(diǎn)。從生活視角出發(fā),圍繞具體實(shí)驗(yàn)主題自制實(shí)驗(yàn)器材并完成生活實(shí)驗(yàn),有助于我們解決缺乏實(shí)踐的問題,從而獲得優(yōu)異成績(jī)。