“小实验”在物理课堂教学中的“大作用”

2020-06-12吕婷

知识文库 2020年9期

吕婷

物理作为高中教学中的重要教学科目之一，是学生为未来发展打好基础的重要学科，对学生未来的学习与发展有着重要影响，而实验则是物理教学中的重要教学方法之一，教师应当重视小实验在高中物理教学中的作用，掌握有效的应用策略，使学生掌握并能够灵活运用物理知识，有效提升高中物理教学质量。

物理课堂是实验的课堂，物理课离不开实验，往往一些很简单的小实验就能起到大作用。这里介绍一些简易的，容易从身边和生活中得到教具并实现实验过程的小实验。

1 《匀速圆周运动快慢的描述》中的小实验

本节课是一節概念课，本是枯燥无味，却可以由几个小实验而使课堂大放光彩。

1.1分组实验：设计齿轮组，可让小轮带动大轮

教具是乐高积木中的一大一小两齿轮及一些小插件。实验目的，让学生观察大轮小轮的运动快慢。发现小轮转了好几圈，大轮才能转一圈。可以引出描述圆周运动的快慢的物理量——线速度。推导线速度公式时也可以直观的看出线速度等于弧长除以时间。并且在后面讲解“共线线速度相同，同轴角速度相同”时，让学生能更直观的理解。学生在学习知识点的同时又能锻炼动脑思考、动手搭建的能力。而乐高积木本身就能激起学生的学习兴趣，让学生在快乐中学习。可以说这个小小分组实验虽小，但作用很大。

1.2学生参与圆周运动，感受线速度和角速度

利用班级教室里的旗杆，教师拿住其中一端，让几位同学来抓住旗杆，教师以自己为轴让旗杆在水平面内做缓慢的圆周运动，几位同学随着旗杆一起做圆周运动。这个演示实验一做，马上引起全部学生的共鸣，立刻调节了课堂气氛。让全班同学注意观察，几位做圆周运动的同学的线速度和角速度大小是否相同。发现：①在相同时间内几位同学转过的角度相同，则他们的角速度相同。②在相同时间内几位同学走过的弧长不同，则他们的线速度不同，且越靠外的同学走过的弧长越长，线速度越大。这些都能直观的看出来，且让几位做圆周运动的同学更加印象深刻。可以说是一个信手拈来的小实验，却发挥了大作用。

2 《磁场及其描述》中的小实验

这节课原也是概念课，可用到的实验不多，一般上课教师就是给学生看看条形磁铁、题型磁铁、小磁针、磁感线演示仪等等，然而使用一些有趣的自制小实验却可以点亮课堂！

2.1“高温”消磁

教师用火烧刀片上所吸引的磁铁，发现不久后磁铁从刀片上掉落，也就是所谓的“高温”消磁。利用这个实验作为新课的引入，马上吸引了全班学生的眼球，引起学生的学习兴趣。该实验本来只是教材中的一句话，“可用高温来消磁”。而当我们把它真正搬到课堂上演示出来，那直观的视觉效果比起课本上那微不足道的一句话更能引起学生的注意。这也足以体现教师的智慧和实践动手能力。我们不需要很高的温度，只要日常的打火机，当然按正规我们可以使用酒精灯，其温度就足够了。一小块磁铁、一把刀片或别的小金属片、一个打火机或一盏酒精灯，这些都是生活中很容易实现的。就看我们教师愿不愿去收集去动手。

2.2模拟地磁场

教师利用废纸皮剪一个圆模拟地球，在圆形纸皮后面粘一块条形磁铁用来模拟地磁场，然后用小磁针绕着模拟地球一周，让学生观察小磁针的偏转情况。纸皮、条形磁铁、小磁针，利用这些简单教具做出的看似简单的小实验却能说明一些大道理。第一，让学生更直观的了解指南针为什么会指南北;第二，让学生直观的看到在南北极以及赤道正上方时小磁针的指向;第三，为后面学生解决一些有关地磁场的题目建立起地磁场的物理模型;第四，对学生接下来理解磁感线的特点（磁场中某点磁场方向为该点小磁针静止时N极指向）帮助很大。这个实验看上去、做起来都很简单，但是要想到这么做真是不容易，充分的体现出我们物理教师的教学智慧！

3 《机械波的形成与描述》中的小实验

3.1改进后的“人波”

在讲机械波的传播特点时，物理教师常会演示人波来模拟绳波，进而来说明机械波在传播的过程中的特点：前一个点带后一个点，后一个点学前一个点，后一个点晚前一个点，各质点在各自的平衡位置附近做受迫振动，各质点的起振方向与波源的相同。教师往往按书上说的来做，即一列同学按一前一后的站成一列，各自做蹲下站起的动作，让别的同学来观察这列模拟的绳波上各个质点的运动。书上的做法有个缺点，就是各个同学是独立分开的，同学与同学之间并没有联系，这样就无法说明“前一个点带后一个点”及“各质点做受迫振动”则无法说明为什么“各质点的起振方向与波源的相同”。

为了可以看出前面几个特点，教师将该实验做了一点小小的改进。让各位同学手牵着手，面向同一个方向站成一列，第一位同学做波源。实验时，各位同学将眼睛闭上，由做“波源”的同学慢慢的做蹲下站起的动作，其他同学则凭手上的感觉判断自己要蹲下还是站起。一开始可能会有点乱，可以让同学们多做几次就能形成比较漂亮的波形了。

改进后的实验，各“质点”间有了联系，其他同学很容易就可以看出“前一个点带后一个点”及“各质点做受迫振动”。并且可以让做质点的同学来说说出自己的感受——做受迫振动。通过学生的观察及感受，很直观形象的“看到了”波传播的特点，将抽象的知识具体化，有助于学生对知识的理解和应用。

3.2“磁铁”质点区分波形曲线和振动曲线

机械波的描述中，最容易混淆的就是波形曲线和振动曲线。波形曲线表示的是某一时刻不同质点的位移情况，波形曲线是实际的波形图，其横坐标是波传播方向上的位移。而振动曲线表示的是某一个质点在不同时刻的位移情况，振动曲线并不是实际的运动轨迹，其横坐标是时间。因为两个图像都是正余弦图像，所以学生容易混淆，且不易理解两个图的意义，不懂得应用。

教师将圆形小磁铁（儿童玩具），涂上不同的颜色来代表不同的质点（可以是9个或更多），贴在黑板上画好的波形图中，让学生将其看成各质点的“集体照片”。再用同一种颜色的质点代表振动图像中同一个点在不同时刻的“频闪照片”：先模拟一个质点边振动边拍“频闪照片”，将同种颜色的磁铁贴在振动图像纵轴的不同位置，接着将这些“频闪照片”沿着时间轴平铺开来形成振动图像。

这样一来，再一次将抽象的知识形象化具体化，学生很容易就理解了两个图像的意义，对之后两个图像的应用非常有帮助。这里用的小磁铁只是小小的儿童玩具，教师利用自己的智慧，将几个涂上颜色的小磁铁发挥了大作用。物理教具——只有想不到，没有做不到。

3.3充分利用的“绳波”

绳波在机械波的形成与描述中是一个很重要的波，它贯穿了整节课。在机械波的形成时会用到，看机械波的传播特点时会用到，画波形曲线时还会用到，讲波长时就是以绳波为原型。所以绳波的演示很重要，绳波看似简单，想要做出漂亮的波形却没有那么容易。如课本上说的一端系在墙上一端用手抖动，很难形成同一个内振动的绳波。

为了克服这一难点，让绳波发挥大作用，首先，教师将绳子放在地上抖动，这样就能形成比较理想的波形。其次，教师拿学生八字跳绳用的长麻绳，放在学生组与组间的过道地面上来演示，并在绳上系了条红绳做为标记，代表绳上的某一质点。实验时，请一位同学在后面踩住绳子，教师在前面抖动，左右两边的过道各演示一次。并且在实验之前先给学生提出三个问题，让学生带着问题去观察实验。（1）绳上的每一个质点为什么会动？（2）绳上质点会不会随着绳波向前迁移？（3）绳子上的质点在做什么运动？第一个问题的回答——绳上的质点的振动是由于教师的抖动，可以引出机械波的概念，机械振动在介质中的传播。第二个问题的回答可以让学生自己看出机械波传播的特点之一，质点不会随波迁移。第三个问题的回答可以让学生看出机械波传播的另一个特点，质点在平衡位置附近做机械振动。接着，拍下实验时绳波的视频，播放给学生看，地上瓷砖的缝隙正好可以构成横轴坐标，再将视频截屏成图片，利用课件用红线画出横纵轴，从而就成功引出了波形图像。