物理演示實(shí)驗(yàn)及改進(jìn)的幾點(diǎn)嘗試

1、物理演示實(shí)驗(yàn)及改進(jìn)的幾點(diǎn)嘗試云南省個(gè)舊市第三中學(xué) 管秀梅物理知識(shí)來源于實(shí)踐，特別是來源于觀察和實(shí)驗(yàn)，物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。每個(gè)概念的建立，每個(gè)定律發(fā)現(xiàn)，無一不以堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論為基礎(chǔ)。離開了實(shí)驗(yàn)就談不上物理學(xué)的發(fā)展。例如：經(jīng)典力學(xué)奠基人伽利略研究自由落體運(yùn)動(dòng)就采用了間接實(shí)驗(yàn)方法；居里夫人經(jīng)過艱苦的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了放射性元素釙和鐳，從而打開了人類進(jìn)入原子核世界的大門。實(shí)驗(yàn)?zāi)芙o學(xué)生正確的物質(zhì)觀認(rèn)識(shí)論，能培養(yǎng)學(xué)生崇尚科學(xué)重視實(shí)踐追求真理的世界觀，實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生全面發(fā)展中有著不可缺少的作用。演示實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)方法的一個(gè)重要組成部分，是使教學(xué)直觀化、形象化的重要手段，是“就物說理”的具體表現(xiàn)，也是培養(yǎng)

2、學(xué)生思維能力、建立物理概念的重要措施。它不僅可以幫助教師對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行具體生動(dòng)的講解，還可以啟發(fā)學(xué)生的思維，發(fā)揮他們學(xué)習(xí)的積極性和自覺性，促進(jìn)他們對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和記憶?！把菔緦?shí)驗(yàn)可以使課堂教學(xué)過程生動(dòng)有趣，注意力集中，對(duì)物理現(xiàn)象獲得深刻的印象”，是教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)中不可缺少不可替代的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。我們必須十分重視，要做到目的明確，既明顯直觀又充滿啟發(fā)性，結(jié)果正確且顯著，使學(xué)生觀察后能較快、較準(zhǔn)確地了解物理現(xiàn)象，建立物理概念，得出初步結(jié)論。同時(shí)我們應(yīng)在教學(xué)實(shí)踐中不斷探索改進(jìn)，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量，保證教學(xué)任務(wù)順利完成。（一）演示實(shí)驗(yàn)基本內(nèi)容及要求1.演示實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊鞔_“認(rèn)識(shí)物理現(xiàn)象，

3、建立物理概念，掌握物理定律和規(guī)律，解決物理問題或習(xí)題的學(xué)習(xí)過程中都需要演示實(shí)驗(yàn)?！毖菔緦?shí)驗(yàn)具有直觀、生動(dòng)、新奇、效果明顯的特點(diǎn)，一些好的演示實(shí)驗(yàn)給學(xué)生感官以強(qiáng)烈刺激，可使其終身難忘。在開始學(xué)習(xí)認(rèn)識(shí)電的知識(shí)時(shí)，我和學(xué)生一起把紙剪碎放在桌面上，然后用身上的毛線衣摩擦三角板，把三角板靠近碎紙，碎紙便會(huì)跳起來粘附在三角板上。這個(gè)實(shí)驗(yàn)有趣又容易做到，學(xué)生一輩子都記得，對(duì)摩擦生電有了清晰而直觀的感性認(rèn)識(shí)。演示實(shí)驗(yàn)是用來配合教學(xué)的，我們應(yīng)該根據(jù)不同的內(nèi)容和要求，選擇最佳的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行演示，以達(dá)到教學(xué)目的。能達(dá)到教學(xué)目的的實(shí)驗(yàn)可能有好幾個(gè)，我們不必一一演示，只要精心選擇一個(gè)或幾個(gè)足以達(dá)到目的即可，但無論什么樣的選

4、擇，都必須具有明確的目的，防止喧賓奪主，反而達(dá)不到預(yù)期的教學(xué)效果。2.演示實(shí)驗(yàn)要明顯直觀演示實(shí)驗(yàn)是我們教師在課堂上結(jié)合教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行親手操作表演的實(shí)驗(yàn)，是展現(xiàn)物理這一自然科學(xué)最具魅力的有效手段，既然是做給學(xué)生看的，每個(gè)實(shí)驗(yàn)就應(yīng)做到明顯直觀，過程清楚，結(jié)果顯著。首先，明顯直觀。就要求演示的器材尺寸要大些，刻度線條要粗些，使教室最后一排的學(xué)生看得清，還可借助投影、機(jī)械放大等手段增強(qiáng)其明顯直觀性。例：用活動(dòng)底片放在投影儀上拉動(dòng)底片，演示機(jī)械波的形成，在銀幕上看得非常清楚；再用一根白色長細(xì)繩一端栓在教室的門把手上，一端栓在筷子的一頭，手拿著筷子的另一頭抖動(dòng)形成一列機(jī)械波效果也非常明顯。另外，一些細(xì)節(jié)也應(yīng)

5、考慮，比如：儀器放置的位置及方向，背景的色調(diào)、照明的光線等。其次，過程清楚。整個(gè)實(shí)驗(yàn)分幾步、先做什么、后做什么教師要講清楚，學(xué)生要能看清楚，最后得出什么結(jié)果，要一目了然，給學(xué)生感官一個(gè)強(qiáng)刺激。要通過現(xiàn)象看到本質(zhì)，沒有必要選擇精密復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)裝置。例如，在玻璃瓶中裝紅色水，塞子中插一細(xì)玻璃管讓管中紅色水面升到一定高度，只要一捏玻璃瓶，很明顯看到管中的水面立即上升一定的高度，這充分地說明了物體受力后發(fā)生的微小形變。3.要有啟發(fā)性演示實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛱峁┴S富的感性材料，化抽象為具體。但它不是雜技魔術(shù)表演，它最終目的是要讓學(xué)生通過觀察啟發(fā)思維，經(jīng)過分析歸納得到物理概念和規(guī)律，并培養(yǎng)興趣，發(fā)展能力。因此從設(shè)計(jì)編制

6、程序、選材到每一個(gè)過程以及得出什么結(jié)果都必須在啟發(fā)性上下功夫。實(shí)驗(yàn)中的啟發(fā)性，首先在于以趣激疑，當(dāng)生動(dòng)的物理現(xiàn)象出乎學(xué)生的意料之外時(shí)，認(rèn)知的矛盾將上升為思維的動(dòng)力。例如，在做大氣壓托住水杯中的水的實(shí)驗(yàn)時(shí)，我是這樣改進(jìn)的：先提出問題：裝水的杯子倒過來水會(huì)流下來嗎？學(xué)生都說會(huì)，然后把裝水的杯子倒過來，水當(dāng)真流下了。馬上問水為什么會(huì)流下來嗎？說明這是因?yàn)樗艿街亓Φ淖饔谩＝又鴨柸绻诒谏w一紙片，倒過來水會(huì)流下嗎？有的說會(huì)，有的說不會(huì)，有的不出聲。接著壓住紙片把水杯倒過來，當(dāng)手離開蓋著杯口的紙片而水并沒有流下時(shí)，同學(xué)們都同時(shí)發(fā)出一片“哇”的驚嘆聲，學(xué)生的問題必將由然而生，這時(shí)需要及時(shí)給予引導(dǎo)，提出一

7、系列問題：為什么會(huì)有這種現(xiàn)象？是什么原因引起的？是紙托住了杯內(nèi)的水，那么是什么托住了紙片？然后釋疑得理，由實(shí)驗(yàn)引發(fā)的問題經(jīng)學(xué)生思考，教師講解，便逐步了解物理知識(shí)，掌握了物理規(guī)律，這一過程體現(xiàn)了由實(shí)踐上升成理論的認(rèn)知規(guī)律。4.要有顯著正確的結(jié)果一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)要么能引出一個(gè)物理概念和規(guī)律，要么驗(yàn)證一個(gè)物理概念和規(guī)律，因此，每個(gè)演示實(shí)驗(yàn)一定要確保有顯著正確的結(jié)果。歷史上著名的“泊松亮斑”極生動(dòng)地說明了這個(gè)問題。光的微粒說支持者法國數(shù)學(xué)家物理學(xué)家泊松為檢驗(yàn)菲涅耳的波動(dòng)理論，在應(yīng)用菲涅耳對(duì)光波繞障礙物衍射的數(shù)學(xué)方程時(shí)，泊松證明：如果這些方程的確描述了光的性質(zhì)，那么當(dāng)一個(gè)小小的不透光的圓盤置于光束中時(shí)，放在

8、圓盤后面的屏上應(yīng)當(dāng)在陰影的中央出現(xiàn)一個(gè)亮斑。這在當(dāng)時(shí)的物理學(xué)家的頭腦中是不可想象的，是荒謬的。泊松十分指望這個(gè)荒謬的預(yù)言會(huì)導(dǎo)致推翻波動(dòng)說，因而他要求菲涅耳做實(shí)驗(yàn)。菲涅耳接受了這個(gè)挑戰(zhàn)，他安排了一個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置來證實(shí)這個(gè)預(yù)言，果然實(shí)驗(yàn)的確證實(shí)了在陰影的中央有一亮斑。在教學(xué)中我是這樣做的：把一不透明的小圓形紙片（直徑大約0.3厘米）貼在一塊小玻璃板上，形成一不透光的圓盤，然后用調(diào)成平行光的手電筒光照射這個(gè)小黑點(diǎn)，調(diào)整光源、玻璃、光屏之間的距離，果然在光屏上得到明暗相間的同心圓環(huán)，在正中心出現(xiàn)一亮斑。學(xué)生看后感到出乎預(yù)料和驚訝，這時(shí)馬上對(duì)學(xué)生加以解釋，說明這是光的衍射，進(jìn)一步說明光具有波動(dòng)性。此實(shí)驗(yàn)的關(guān)

9、鍵是小圓形紙片的大小，過大或太小效果都不太好，要讓結(jié)果顯著而正確，就必須先做多次對(duì)比實(shí)驗(yàn)。（二）演示實(shí)驗(yàn)中還會(huì)存在的問題1.課前的充分準(zhǔn)備演示實(shí)驗(yàn)作為一種教學(xué)手段，是教師備課的重要內(nèi)容，需要我們認(rèn)真研究和準(zhǔn)備，要準(zhǔn)備到每一個(gè)細(xì)節(jié)。如果輕視課前演示實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作，往往造成演示失敗或出現(xiàn)意想不到的情況，以致在課堂上手忙腳亂，勉強(qiáng)讓學(xué)生接受了結(jié)論，教學(xué)效果也不會(huì)理想。造成這種情況的原因，有的是認(rèn)識(shí)存在問題，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不重視；有的是疏忽大意，以為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容簡單，以前做過或曾看見別人做過；還有的是怕麻煩，這些都是演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的大忌。課前做好充分的準(zhǔn)備，可以提高演示的成功率，但不能保證課堂上一定不出問題。出

10、了問題怎么辦？一是要鎮(zhèn)定，切忌手忙腳亂，應(yīng)認(rèn)真思考和分析，盡可能及時(shí)找出原因，迅速排除故障；二是要實(shí)事求是，萬一失敗不可簡單地用“儀器不行”來搪塞，更不能編造數(shù)據(jù)，弄虛作假。應(yīng)當(dāng)向?qū)W生如實(shí)說明實(shí)驗(yàn)失敗的原因，申明下次再做。這種負(fù)責(zé)的精神和科學(xué)的態(tài)度，才能培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)，對(duì)學(xué)生產(chǎn)生良好的影響。2.操作規(guī)范性操作規(guī)范是指教師一定要認(rèn)真按照操作程序進(jìn)行，包括“儀器的放置、裝接方法、操作、數(shù)據(jù)觀察和記錄等”，動(dòng)作要準(zhǔn)確、大方。教師的一舉一動(dòng)都是示范給學(xué)生看的，會(huì)給學(xué)生留下深刻的印象，起到潛移默化的作用。教師的規(guī)范操作，不僅是實(shí)驗(yàn)成功的前提，而且是學(xué)生模仿的范本，能使學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的良好實(shí)

11、驗(yàn)習(xí)慣。如果不規(guī)范，草草了事，僅以能顯示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為滿足，急急表演，匆匆收?qǐng)?，這樣的實(shí)驗(yàn)必不能給學(xué)生留下深刻的印象，而且忽視了學(xué)生由感性到理性的上升過程，忽視了學(xué)生能力的培養(yǎng)，不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)的目的。3.演示實(shí)驗(yàn)要清楚演示實(shí)驗(yàn)不僅要現(xiàn)象清楚，而且還要面向全體學(xué)生。教師要想方設(shè)法增大演示實(shí)驗(yàn)的可見度。投影放大、機(jī)械放大、自制可見度大的儀器進(jìn)行演示等都是常用的方法。演示實(shí)驗(yàn)?zāi)：磺澹瑢W(xué)生看不到清晰的實(shí)驗(yàn)過程和明顯的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，搞不清實(shí)驗(yàn)所演示的規(guī)律、原理，無助于物理教學(xué)，做了也是白做，不但浪費(fèi)時(shí)間，還會(huì)引起學(xué)生逆反心理。（三）演示實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的幾點(diǎn)嘗試1.慣性演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)物理教材中已編入了大量的演示實(shí)驗(yàn)，但

12、有的章節(jié)和知識(shí)點(diǎn)還沒有演示實(shí)驗(yàn)或數(shù)量還不夠，有些實(shí)驗(yàn)因?yàn)樽陨碓O(shè)計(jì)或?qū)嶋H教學(xué)條件的局限，效果還不夠理想。演示實(shí)驗(yàn)的有無在教學(xué)的效果上有很大區(qū)別，為達(dá)到“事半功倍”的效果，根據(jù)教學(xué)的實(shí)際情況，適時(shí)加入演示實(shí)驗(yàn)很有必要。即使教材已列出演示實(shí)驗(yàn)，也還有必要補(bǔ)充適當(dāng)?shù)难菔緦?shí)驗(yàn)，通過加強(qiáng)和反復(fù)刺激，讓學(xué)生所學(xué)習(xí)的知識(shí)得到強(qiáng)化和鞏固。九年級(jí)“物體的慣性”的教學(xué)，在牛頓第一定律的學(xué)習(xí)之后，學(xué)生已初步認(rèn)識(shí)到“一切物體在沒有受到外力的時(shí)候，總保持靜止?fàn)顟B(tài)或者說勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”。但還不牢固，還殘留著“力是維持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因”的錯(cuò)誤物理觀念。如有的同學(xué)認(rèn)為滾動(dòng)的足球是受到“前沖力”的作用，為改變這一認(rèn)識(shí)，教學(xué)時(shí)還可

13、加入演示實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)學(xué)生復(fù)述牛頓第一定律之后，用一端開口，一端封閉的玻璃管，內(nèi)放入一小鋼珠，用紙封住開口端，手拿玻璃管在水平方向甩動(dòng)，當(dāng)手突然停止時(shí)小鋼珠繼續(xù)向前沖破紙片而飛出。進(jìn)而歸納出運(yùn)動(dòng)物體本身有保持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的特性。2.音調(diào)高低與振動(dòng)頻率之間的關(guān)系演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)現(xiàn)行教材有很多精彩的演示實(shí)驗(yàn)，教師教學(xué)時(shí)，由于種種原因，教材給出的一部分演示實(shí)驗(yàn)效果不盡如人意，需要我們大膽地改進(jìn)，重新設(shè)計(jì)。八年級(jí)上冊(cè)物理“音調(diào)”中的“紙片劃過木梳”“橡皮筋振動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)，目的是通過演示實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生感受音調(diào)高低并研究音調(diào)高低與振動(dòng)頻率之間的關(guān)系，而上述兩實(shí)驗(yàn)響度較小，能夠聽到的學(xué)生少。我準(zhǔn)備一片長約15cm30cm

14、的鋼鋸片，并布置學(xué)生也準(zhǔn)備這樣一片鋼鋸片（這是很容易找到的），一端用手按于桌面上，另一端伸出桌面，改變伸出桌面的長度，撥動(dòng)鋼鋸片的自由端會(huì)發(fā)出不同音調(diào)的聲音。自由端長些振動(dòng)頻率低些，因而音調(diào)低；自由端短些，振動(dòng)頻率高些，因而音調(diào)高。每個(gè)同學(xué)都可同時(shí)做，效果既明顯，又能調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣，做得好的同學(xué)甚至可以彈出簡單的旋律來！3.用水果制成電池的演示實(shí)驗(yàn)例如:在講“電源是把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置”這一知識(shí)時(shí)，我用一新鮮蘋果，兩頭分別插上銅片和鋁片（或鋅片），把發(fā)光二極管用導(dǎo)線連接在銅片和鋁片（或鋅片）上，發(fā)光二極管即能發(fā)光。學(xué)生看到后“簡直不敢相信自己的眼睛”。接著引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考，然后加以說明這是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，在蘋果、銅片、鋁片、導(dǎo)線、二極管構(gòu)成的回路中，因有電流通過從而使二極管發(fā)光，并把電能轉(zhuǎn)化成了光能。感興趣的學(xué)生自己回家又重做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，從中得到了很多啟示，也得到了很大的樂趣。如果由于條件的限制，找不到功率很小的發(fā)光二極管，則可以用學(xué)生萬用表的電流、電壓檔來顯示電流和電壓，效果同樣很明顯，只是沒有電能轉(zhuǎn)化成光能這一點(diǎn)了。多年的教學(xué)實(shí)踐使我深深體會(huì)到：第一、重視演示實(shí)驗(yàn)是提高物理教學(xué)質(zhì)量的