物理實驗的創新方法

物理實驗的創新方法

（安順經濟技術開發區洞口流民族學校 侯澤剛）

內容摘要：實驗在國中物理教學中佔有極其重要的地位，它不僅可以培養學生的思維和技能，還可以促使學生更深刻更牢固地掌握物理規律，激勵學生熱愛科學。但是教材中的一部分物理實驗效果不是很理想，加上有的學校實驗儀器不足以完成教材中的實驗。為了使實驗教學充分發揮重要作用，需要對部分物理實驗進行改進創新。本論文就從：一、在改進實驗中創新；二、在解決問題中創新；三、自制教具創新；四、培訓參賽創新；五、媒體學習創新這五個方面來談物理實驗的創新方法。

關鍵詞：物理實驗創新

從素質教育到今天的智慧教育，創新要求一直貫穿其中，學科教學成為落實創新精神的載體，特別是實踐性和操作性很豐富很有趣的物理實驗更是培養學生創新精神的陣地，探討物理實驗的創新方法對物理學科教學的創新和育人創新頗有積極意義。以下就如何創新物理實驗和大家交流幾個方法，以期切磋學習。

一、在改進實驗中創新

一些物理實驗，按教材設定的方法去操作演示，往往效果不明顯，甚至沒有現象發生，弄得教師棘手尷尬，焦急冒汗，更使學生失望無趣，嚴重影響教學效果。對這種效果不明顯甚至沒有效果的實驗要大膽通過改進操作方法和改換器材來創新其實驗效果。

例1人教版九年級物理第二十一章電與磁第4節電動機圖20.4-1所示“通電導線在磁場中受力的實驗”，導線ab在通電後老是不見其在支架上滑動，無法顯現出通電導線在磁場中受力的結果，由於導線不動，沒有能量的轉換，使用的學生電源很快因電路短路而自動跳閘切換電源，使實驗因斷電停止或因頻頻開啟電源而惹麻煩。通過分析可以知道，置於磁場中的導線不受力移動，可能是U型磁鐵提供的磁性不強，於是考慮改進，給其充磁，或換用磁性強的廢舊揚聲器磁鐵，也可能是電源供給導線的電流不強，於是可換用功率較大的教學電源提供較大的電流，還可能是導線和支架間摩擦力較大阻礙了導線的移動，於是可以把導線和支架打磨光滑圓潤以減小摩擦阻力，甚至可把支架式的導線換成零摩擦的懸吊式導線進行改進實驗，通過這些改進，實驗現象創新顯現，生動精彩。

例2人教版九年級物理第十三章內能第2節內能圖13.2-5做功改變物體內能的實驗之乙圖“空氣推動塞子時，內能減少”的實驗，操作時打氣筒打滿氣把導氣管脹破或把導氣管接頭強行脹脱，緊插在圓底燒瓶瓶頸口裏的橡膠塞就是不被擠跳出來，無法演示出瓶中氣體對外做功的現象，而且還使人擔心打氣筒把燒瓶打爆後玻璃屑扎人的安全隱患，於是考慮改進，把瓶塞塞淺點，或在瓶塞表面抹點潤滑油以便減小塞表面與瓶頸內壁間的摩擦力，放氣時氣體吹彈出塞子的對外做功現象就明顯了，還有更簡單的改進方法，瓶塞塞緊，導氣管的軟管部分在打氣筒給燒瓶加足夠的氣後用止氣夾夾緊軟管使其不漏氣，然後脱開打氣筒，把管口對準一個小玩具風車的葉片，打開止氣夾，瓶中飽脹的氣體就會沿導氣管口把玩具風車的葉片吹得快速旋轉起來，從而生動顯現出氣體對外界做功的現象，以此同時，瓶內出現液化的白霧，證明温度降低內能減少，從而創新表現了氣體對外做功時內能減小的實驗。

二、在解決問題中創新

在物理實驗中往往會碰到一些意外的探究問題，既沒有現成的教材實驗模式借鑑，又要急需解決學生的探究好奇，怎麼辦？積極分析問題，通過解決問題創新做出實驗！

例1人教版八年級物理第十章浮力在引導探究物體浮力大小的實驗時，以在水中會下沉的鐵塊、鋁塊或石塊等物塊進行實驗，先用測力計在空氣中測出物塊的重力G，再把物塊吊在測力計下，緩緩把物塊全部浸沒入水中，這時觀察出水中物塊對測力計的拉力F，顯然發現物塊在水中的拉力F比在空氣中的重力G小了，物塊對測力計減小的拉力就是物塊在水中完全浸沒時受到的浮力，即F浮=G-F，教材把這種測量浮力的方法叫差量法。但在實驗和生活中學生大都會發現，許多物體在水中不是下沉而是上浮的，比如木塊，乒乓球等，這些會上浮的物體在水中同樣會受到水對它們的浮力，於是學生提出了測量上浮物體浮力的要求實驗。顯然，再用教材的差量法根本無法測出上浮物體的浮力。怎麼辦？反向思考，創新尋找解決問題的辦法。測量下沉物塊所受浮力的方法是用測力計在水中向上拉物塊，那麼測量上浮物塊在水中受到上浮浮力的方法就要反向用測力計把物塊向下拉，但測力計在水中不好進行向下拉的操作，於是在盛水容器底部固定一個定滑輪即可變向下拉為向上拉，變水裏拉為水外拉，而且由於定滑輪不省力，測力計在水外向上對上浮物體的拉力和在水裏對上浮物體向下的拉力是相等的。完全浸沒在水裏而又會上浮的物體被拉在某個靜止的位置時，其所受到向上的浮力F浮與其豎直向下的重力G和測力計的拉力F之和彼此平衡，根據二力平衡原理就可求出水中上浮物體所受的浮力大小為F浮=G＋F，這樣就創新解決了探究測量上浮物體所受浮力的實驗。

例2人教版八年級物理第三章物態變化第1節温度在做“用温度計測量水的温度”實驗時，有學生突然問燒杯裏的熱水在降温時各部分是不是一起在相同的時間裏下降相同温度的？他認為不是，因為他在生活體驗喝温開水時，發現喝到杯底的水要比上面的涼些。對這種突如其來的問題，教材實驗沒有，生活體驗也沒大在意，怎麼給學生一個科學信服的交代呢？只有用實驗來解決！而一般的測温實驗，一個容器中的液體温度只用一根温度計來檢測，而要探知一杯水降温過程中是否處處同步同值降温，這還得想點辦法，於是在水的不同深淺部位分別懸置幾根温度計的玻璃泡，結果發現開水在不同部位的水温下降情況不一樣，在底部降得快些。這種解決問題的實驗就是一種創新。

三、自制教具創新

一些物理實驗沒有器材，或者器材不適合使用，使實驗無法演示，這時候，教師可以自制教具來對實驗進行突破創新。

例1人教版九年級物理第十九章生活用電第1節家庭電路中，教材僅給出一幅家庭電路的組成圖，這幅圖的電能表鋁盤看不見轉動，總開關無法操作閉合與斷開，不理解保險盒的保險作用，用電器之間也無法顯示彼此開關時互不影響的並聯關係，三孔插座的接地線更無法講解，於是按圖在一塊木板上用真實的家庭電路器材連接做成一個自制教具“家庭電路演示板”，教學時把該板在演示台上一站，接通電源，拉開點燈，光亮一照，學生就好奇般關注起家庭電路的組成結構來，發出盲音的電能表鋁盤在轉，表下四個接線孔中1、3孔接進户線，2、4孔接出表線，一目瞭然，稍作總結：“1、3進，2、4出”，學生以後在生活中安裝電能表就有知識和技能了。把電路弄短路，很快發現保險盒裏的保險絲因電流多大發熱多而自動熔斷從而起到保護電路的作用，學生對此就能生動了解保險絲的保險原理了……一個簡單的自制教具“家庭電路演示板”就是能把教材上的死圖片創新搞活，使其躍然紙上，生動有趣吸引學生，記住物理知識，終生難忘。

例2人教版九年級物理“第十四章內能的利用第3節能量的轉化和守恆”在介紹能量的轉化時，僅用一個類似於五行學説的文字圖來説明能量之間存在的種種轉化關係，顯然這是一種純理論的紙上談兵的教學模式，如果做出一個“能量轉化演示器”的教具：酒精燈燃燒，發出光和熱，表明化學能可以轉化成光能和內能，內能可以轉化成光能；酒精燈火焰對燒瓶加熱，瓶裏的水蒸氣衝轉發電機的葉輪，表明內能可以轉化為機械能；葉輪轉動，發電機發出電來，表明機械能可以轉化成電能；電使小燈泡發光，表明電能可以轉化成光能；電去驅使玩具布穀鳥扭頭開叫，表明電能可以轉化成機械能。用這樣的教具，必使“能量轉化”的內容創新、高效、生動、有趣地展示給學生。

四、培訓參賽創新

在參培參賽中，實驗創新者人才濟濟，創新內容豐富多彩，參與其中可以廣拓視野，借鑑他人，激發更多的創新智慧。

例1在人教版八年級物理第三章物態變化第2節熔化和凝固“ 探究固體熔化時温度的變化規律”實驗中，海波在凝固時按實驗理論應該保持温度不變，但實驗中其在凝固時温度反而在升高，這個問題一直困擾着這個實驗，多年來沒有得到創新性的解決，在一次實驗操作技能培訓中，講解的老師用冷水取代原被加熱的水，海波凝固放出的熱被冷水吸走，這才使其凝固時温度保持不變，從此，困擾我的這個實驗才因培訓學習有了創新性的解決。

例2人教版八年級物理第八章運動和力第3節摩擦力“研究影響滑動摩擦力大小的因素”實驗，我的思維總跳不出一塊板、三個面、測力計的實驗模式，但在一次實驗技能大賽中看到參賽老師自制的“摩擦力神器”時，我整個教材實驗的概念被徹底顛覆革新，眼前一片豁然開朗，感覺老師們的智慧真是無窮無盡，覺得只有博採眾長，見多識廣，才能借他山之石來攻自己的創新之玉。

五、媒體學習創新

以前學習知識經驗的媒體橋樑僅為書刊資料，隨着社會的發展，電腦網絡、電視欄目、手機微信、公眾平台、大數據等新興學習媒體更及時更豐富地貼近了我們，要善於利用這些媒體資源來學習實驗創新的方法，例如CCTV-2的欄目“是真的嗎”就曾出現過很多創新的物理實驗，叫人耳目一新，倍受啟迪，看了對物理實驗的創新大有裨益！

創新物理實驗的方法多種多樣，只要我們愛崗敬業，熱愛物理教學工作，勤於動手，善於動腦，虛心學習，就能激發出許許多多創新物理實驗的方法智慧 ！