利用日常器具做初中物理實(shí)驗(yàn)的嘗試
1問(wèn)題提出
九年義務(wù)教育《物理課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn))》提出了三維教學(xué)目標(biāo)的要求，同時(shí)要求初中物理課程應(yīng)改變過(guò)分強(qiáng)調(diào)知識(shí)傳承的傾向，讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過(guò)程，學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法，培養(yǎng)學(xué)生的探索精神。而物理實(shí)驗(yàn)不僅有利于教師和學(xué)生對(duì)知識(shí)與技能的教與學(xué)，對(duì)其它二維教學(xué)目標(biāo)即過(guò)程與方法、情感、態(tài)度與價(jià)值觀的落實(shí)也是其它教學(xué)手段和方法所不可替代的。
實(shí)驗(yàn)室的課程資源不僅局限于實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)有設(shè)備，學(xué)生身邊的物品和器具也是重要的實(shí)驗(yàn)室資源。利用日常器具做實(shí)驗(yàn)，不僅具有簡(jiǎn)便、直觀等優(yōu)點(diǎn)。而且有利于學(xué)生課外自己動(dòng)手操作，以發(fā)展學(xué)生的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�。在這些實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生能充分觀察物理現(xiàn)象的發(fā)生、發(fā)展的全過(guò)程，從而反復(fù)品味其中的物理原理。學(xué)生開動(dòng)腦筋，利用自己制作的儀器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，完成自己提出的課題，這樣更有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。因此，倡導(dǎo)用日常器具做實(shí)驗(yàn)，是全面提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的需要，也是開發(fā)與利用實(shí)驗(yàn)室課程資源的基本途徑之一。以下是我們?cè)诙甓嗟臅r(shí)間里，自制或帶動(dòng)學(xué)生利用日常生活器具動(dòng)手自制的教學(xué)用具，這些看似簡(jiǎn)單的教學(xué)用具，在實(shí)際教學(xué)中卻發(fā)揮著巨大作用。
2實(shí)際做法
實(shí)驗(yàn)是物理課程改革的重要環(huán)節(jié)，是落實(shí)物理課程目標(biāo)，全面提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要途徑，也是物理課程改革的重要課程資源。九年義務(wù)教育《物理課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn))》的很多教學(xué)內(nèi)容是通過(guò)科學(xué)探究活動(dòng)來(lái)學(xué)習(xí)的，因此應(yīng)該逐步做到大部分物理課在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，要為達(dá)到這一目標(biāo)創(chuàng)造條件。
2．1運(yùn)用日常器具做小實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣
例如，學(xué)習(xí)“慣性，慣性的應(yīng)用”之前，用一只盛滿水的玻璃杯，提示學(xué)生注意觀察：當(dāng)水杯突然向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，水向什么方向溢出?當(dāng)水杯突然停住時(shí)，水又向什么方向溢出?
生將上述現(xiàn)象觀察清楚之后，將水杯放在講桌上。用硬塑料片蓋住杯口，杯口的塑料片上放一個(gè)雞蛋。提示學(xué)生注意觀察：當(dāng)用木棒打擊塑料片時(shí)，產(chǎn)生什么現(xiàn)象?裝置很簡(jiǎn)單，學(xué)生卻覺得很新鮮，好奇的目光緊緊盯著雞蛋。當(dāng)舉起木棒突然向塑料片打去，“啪”的一聲，塑料片飛離了杯口。同時(shí)，“啵”的一聲，雞蛋落入了杯中。頓時(shí)，“再來(lái)一次”“再來(lái)一次”的歡呼聲此起彼落。此時(shí)又拿出兩個(gè)玻璃杯，讓三個(gè)盛水的杯子在講桌上排成一行，用一張硬塑料片同時(shí)蓋住三個(gè)杯口，杯口的塑料片上各放一個(gè)雞蛋，用木棒快速打擊塑料片，伴隨著清脆的“啪”、“波”聲，塑料片飛離了杯口，三個(gè)雞蛋同時(shí)落入了各自的杯中。學(xué)生情不自禁地爆發(fā)出一陣陣熱烈的掌聲。待學(xué)生激動(dòng)的心情稍稍平靜，提問(wèn)道：當(dāng)水杯突然向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，為什么水向右溢出?當(dāng)杯突然停住時(shí)，為什么水向左溢出?為什么雞蛋不隨塑料片飛走而落入杯中?同學(xué)們回家自己利用這些器具做一做，看行不行?這種利用日常用品做實(shí)驗(yàn)引入課題的方法，激發(fā)性強(qiáng)、興趣濃，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和動(dòng)手欲望。
再如，在演示托里折利實(shí)驗(yàn)后，引導(dǎo)學(xué)生用一大盆水，十幾米塑料軟管在盆中裝滿水，封閉一端并上樓觀測(cè)水能上升多高；再改用鹽水研究。這樣既激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，又加深了對(duì)課本知識(shí)的理解。
還有，在組織學(xué)生戶外利用太陽(yáng)光做凸透鏡和凹面鏡取火的實(shí)驗(yàn)，比賽誰(shuí)先讓紙片燃燒，就有的學(xué)生將白紙用鉛筆涂黑再去取火，結(jié)果實(shí)驗(yàn)效果要好的多。充分培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。
可見，只要教師認(rèn)真探索，根據(jù)具體情況增添或更新實(shí)驗(yàn)方案，利用身邊的物品多做實(shí)驗(yàn)，可以增加趣味性和啟發(fā)性，全體學(xué)生會(huì)自然進(jìn)入角色，能達(dá)到良好的教學(xué)效果。
2．2創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)小實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生真正理解物理概念，突破教學(xué)難點(diǎn)
(1)巧用掛衣架，幫助學(xué)生正確建立物理概念
例如，有位老師在上《杠桿平衡條件》這節(jié)公開課時(shí)。為了讓學(xué)生真正理解杠桿平衡概念，她上課時(shí)先做個(gè)非常簡(jiǎn)易而又精彩的實(shí)驗(yàn)。
“掛衣架平衡”實(shí)驗(yàn)：
選用一個(gè)很規(guī)范的帶夾子的掛衣架，然后在兩邊夾子上分別夾了一只兒童新襪子，出示給大家觀看，問(wèn)這個(gè)杠桿是否平衡?大家異口同聲地回答：平衡，因?yàn)樗谒椒较蛏响o止了。然后，這位教師從口袋里摸出一只兒童魔術(shù)手套，把它再夾在一個(gè)夾子上。發(fā)現(xiàn)掛衣架發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，傾斜了，過(guò)一會(huì)兒，也不動(dòng)。這時(shí)，她再問(wèn)學(xué)生，此時(shí)的掛衣架處于平衡狀態(tài)嗎?誰(shuí)知，大家又一起回答，不平衡。雖然，學(xué)生這時(shí)答錯(cuò)了，但我心里特別高興。于是，在此最佳時(shí)期，講解掛衣架雖傾斜了，但仍是靜止的，也是處于平衡狀態(tài)。很自然地引入桿杠平衡的概念。
師生歸納：當(dāng)杠桿在動(dòng)力和阻力作用下靜止或作緩慢的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，就說(shuō)杠桿平衡了。
(2)妙用乒乓球化解浮力教學(xué)中的難點(diǎn)
實(shí)驗(yàn)：浮力方向總是豎直向上的
浮力的方向在初中物理教材中，沒有專門的實(shí)驗(yàn)直觀顯示，學(xué)生雖能理解浮力的方向是向上的，但理解“總是豎直向上的”就有一定的困難。為了突破這一難點(diǎn)，課題組成員設(shè)計(jì)了如下一個(gè)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生眼見為實(shí)。
將軟線的一端用透明膠固定在乒乓球上，線的另一端固定在容器的底部，往容器中灌水，乒乓球浮在水中，此時(shí)系著乒乓球的線是豎直的，說(shuō)明乒乓球受到水的浮力是豎直向上的。將容器傾斜，系乒乓球的線仍然是豎直的，說(shuō)明乒乓球受到的浮力仍是豎直向上的。向不同方向傾斜容器，會(huì)看到線總是豎直，所以浮力方向“總是豎直向上”的。課后布置學(xué)生回家找器材自制，并進(jìn)行比賽看誰(shuí)材料選取得巧，實(shí)驗(yàn)演示效果好。后來(lái)幾天，有不少同學(xué)拿來(lái)自制的實(shí)驗(yàn)器材。
(3)一物多用——塑料飲料瓶做多個(gè)小實(shí)驗(yàn)
①壓縮體積氣體液化演示
擰開瓶蓋，滴人幾點(diǎn)乙醚，擰緊瓶蓋后，稍待—會(huì)，蒸發(fā)，乙醚液體不見了。當(dāng)用手?jǐn)D壓瓶體時(shí)，乙醚液體重新出現(xiàn)在瓶壁上。這表明壓縮氣體體積，氣體被液化。
②碘的升華與凝華演示
擰開瓶蓋，用匙加入少些固態(tài)碘，擰緊瓶蓋后，豎起將含有碘的瓶底，放入燒杯中的沸人中，就會(huì)觀察到紫色的碘蒸氣從瓶底上升，到瓶子的上部重新凝華成閃閃發(fā)光的碘晶體。此時(shí)搖動(dòng)飲料瓶時(shí)看到瓶底的碘仍然是固體。
③演示空氣有浮力
人類長(zhǎng)期間生活在空氣中，對(duì)空氣的浮力適應(yīng)。感受不到有浮力的存在。有下面的實(shí)驗(yàn)使學(xué)生直接體會(huì)到空氣中的物體有浮力。用打氣筒給多功能瓶充氣，然后氣球套緊在氣門芯上，并用線系好。放在天平上使天平平衡。將套在氣球內(nèi)的螺絲帽松動(dòng)，使氣球膨脹，天平左端上升，是浮力變大的緣故。
④演示空氣有質(zhì)量
空氣有質(zhì)量是理解大氣壓強(qiáng)的關(guān)鍵。在新教材中沒有編排這一實(shí)驗(yàn)，我們?cè)黾恿嗽搶?shí)驗(yàn)，天平調(diào)平后，將“多功能瓶”放在天平左盤上，右盤加砝碼使天平平衡；用打氣筒往“多功能瓶”中充8—．9次后，再放在天平左盤上，發(fā)現(xiàn)左盤迅速下降。要使用天平再平衡，需要往右盤加1g多的砝碼。這表明空氣有質(zhì)量。
⑤演示對(duì)外做功內(nèi)能減小
打開瓶蓋，滴入幾滴乙醚，擰緊瓶蓋，在用打氣筒充氣后，看見瓶?jī)?nèi)有乙醚蒸發(fā)透明。然后慢慢松開瓶蓋。同學(xué)們會(huì)看見瓶?jī)?nèi)的“白氣”，這表明氣體對(duì)外做功，內(nèi)能減小，漫度降低而使乙醚液化。
⑥演示一組光學(xué)實(shí)驗(yàn)
如：用一個(gè)1000毫升的方形白色可樂瓶，在瓶壁的中部用膠布固定一平面鏡并裝半瓶水，擰緊瓶蓋。配一個(gè)激光筆可做如下光學(xué)實(shí)驗(yàn)：光在空氣中沿直線傳播(瓶上部)、光在液體中沿直線傳播(瓶下部)、光的反射、光的折射(瓶橫著放)。
2．3利用日常器具進(jìn)行小制作要手腦并用，重在創(chuàng)新
例如，做阿基米德原理實(shí)驗(yàn)，缺少溢水杯，組織學(xué)生用汽水瓶，截去底部，然后在蓋中插入一根吸管，便可制成溢水杯。
再如，用收集到廢鋼鋸條可以做許多實(shí)驗(yàn)。例如：振動(dòng)發(fā)聲；音調(diào)跟頻率的關(guān)系；響度跟振幅的關(guān)系；力使物體產(chǎn)生形變；磁化、磁極間的相互作用等等。
還有，通過(guò)搓手發(fā)熱的活動(dòng)來(lái)感受摩擦生熱；用手打桌子，手感到痛，說(shuō)明力的作用是相互的。用手將空杯子(或皮球)慢慢壓入盛水的盆中，讓學(xué)生感受手掌受力的變化。從而初步體驗(yàn)物體排水多少與浮力大小的關(guān)系。還
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