宛玉娣

《初中物理课程标准》对义务教育物理课程的实验提出了明确的要求。在“内容要求”中，凡是用“通过实验”这一措辞陈述的知识内容，都必须通过实验来学习，这些实验是必须做的，是标准对物理实验的基本要求。2014年上半年，南京市举行了首届初中物理“学生实验能手”大赛，在培训学生的过程中，我发现自己在实验教学中的很多不足，在和学生一起解决问题的过程中，我对实验教学有了些新的认识。本文通过对书本实验、利用随手可见的物品做实验、实验室的建设问题三方面的思考，加深了对物理实验的研究，从而促进师生共同发展。

一、对书本实验的思考

在平时的教学中，我也按照课标把能做的实验尽量去做一遍，对很多实验我没有进一步的思考，当实验现象和书本中的描述差不多时，我就觉得大功告成了。如果有些实验比较难操作，我不是去想如何改进，而是下载一些视频或动画就蒙混过关了。结果在这次培训的过程中，我发现了一些平时没有关注到的问题。例如，探究杠杆平衡条件。

【问题】弹簧测力计倒置测量时，误差较大。

很多教师采取的是倒过来然后进行调零的方法，我在实验后觉得此方法还是欠妥当。我们来分析一下：将弹簧测力计水平放置，弹簧自然伸长，调节刻度板使弹簧的指针指向零刻线O（见下图1模型），然后将弹簧倒置，用手抓住弹簧测力计的外壳，弹簧在拉杆、拉钩的重力作用下压缩，指针所指的位置为O1，弹簧的形变量为△OO1，再将弹簧测力计倒挂在杠杆上，弹簧在外壳的重力作用下被拉伸，指针所指的位置为O2，弹簧的形变量为△OO2，在不考虑弹簧自重的情况下，弹簧测力计的总重由拉杆、拉钩、外壳的重力相加，所以△O1O2就等于弹簧测力计的总重作用在弹簧上使其伸长的长度，如果用手抓住倒置的弹簧测力计的外壳，将指针调为零的话，也就是倒置时调节面板将指针的位置调为O1，那么弹簧测力计倒挂在杠杆上时它显示的读数就为其自身重力，用这样的弹簧测力计就可以直接测量杠杆受到的拉力了。

但事实是弹簧测力计里的弹簧不能压缩只能拉伸（见图2、图3），也就是说当用手抓外壳使弹簧测力计倒置时，指针的位置应该不会发生变化，但由于弹簧挂在里面的横杆上，位置没有固定死，所以当弹簧测力计倒置时指针也会下移，但已不是由于拉杆、拉钩的重力使弹簧压缩下移了。所以只有当弹簧测力计中的弹簧是既能拉伸又能压缩的弹簧，并且弹簧挂的位置固定的话，才可以用倒过来调零的方法调节弹簧测力计。

解决方案一、采用苏科版教参中提及的方法，取两个弹簧测力计如图放置，秤钩相挂，测出乙弹簧测力计的自重，将乙弹簧测力计调成自重进行测量。

解决方案二、我们先来分析一下弹簧测力计倒置后产生误差的原因：

弹簧测力计中弹簧的受力情况如图a所示，F为待测的拉力，G1表示弹簧的自重，G2表示挂钩和与相连的铝质滑片的重力，G3表示弹簧测力计外壳的重力，F，表示手作用在弹簧测力计外壳上的拉力。如图b所示，弹簧测力计静止时，这些力的关系为：

F-G1-G2=F'+G3

如果不计弹簧的自重G1和挂钩的自重G2，弹簧的伸长是由拉力F决定的，弹簧测力计外壳的自重影响手拿外壳的力，但不影响弹簧的伸长，即F=kΔx。考虑到弹簧的自重G1和挂钩的自重G2，弹簧的伸长是由F-（G1+G2）决定的，因此F-（G1+G2）=kΔx，可见弹簧测力计倒置时测得的拉力要小一些，其相对误差为，分析上式，对于一般的弹簧测力计G1+G2大约为0.1N，如果待测拉力大于2N，那么测量的相对误差小于5%。所以我们可以多挂些钩码及让力臂大一些，以减小误差。

解决方案三、弹簧测力计悬挂点与钩码悬挂点在同侧。

解决方案四、将调好零的弹簧测力计正着挂在杠杆上，这一侧的读数是弹簧测力计的示数与它自重相加。

二、利用随手可见的物品做实验

在培训的过程中，初了书本实验外，WWW中涉及的小制作，我也和学生一起完成了。比如浮沉子、密度计、潜水艇、自制温度计、自制弹簧测力计等。而且我们还进行了一些创新，比如利用一根简單的吸管，就可以完成上述制作中的浮沉子、密度计、吸管笛等。

1. 利用吸管制作浮沉子。制作要求：自选吸管，按制作提示加工，通过挤压饮料瓶，可以控制浮沉子的浮沉。

制作提示：选择吸管弯头，剪取适当长度，管口并列成U型。

将铁丝弯成U型，从吸管开口处插入并压紧固定。如图1。

调试：将做好的浮沉子放入烧杯的水中，观察漂浮状态进行调整，使其刚好浮于水面。

饮料瓶中装满水，浮沉子放入其中，旋紧瓶盖，进一步调试。

2. 利用吸管制作密度计。制作要求：能直立与水中，且上端高出水面4cm左右，如图2所示。

制作提示：用橡皮泥堵吸管下端开口，用焊锡丝缠绕于吸管下端。

调试：将密度计立于量筒的清水中，按制作要求调整焊锡丝多少。

3. 利用吸管制作吸管笛。制作要求：选择粗细相同的吸管，制作两根不同音调的吸管笛。

制作提示：将吸管一端先压扁，并剪成尖状（约8mm）（如下图）。

然后用嘴唇轻轻含住尖端处，用力吹气，即可发出响亮的声音。

将其中一根吸管笛剪短，这一根吸管笛的音调就会变高。

三、实验室的建设问题

1. 实验室能对学生开放。实验室是对学生进行实践教学的场所，是学生加深对课堂理论知识的理解、掌握、巩固和培养、提高实践操作能力的阵地。学校和老师应根据课程标准的要求安排足够的学生实验和演示实验;应最大限度地利用实验室现有的器材，力求利用多年闲置的器材开发新的实验;充分地开发和利用实验室的丰富课程资源，尽快改变实验室的封闭式管理状态，实验室应该尽快向学生开放，鼓励学生主动做课外实验。这样，不仅让学生随时熟悉并接触各种实验仪器，以便选择适当的仪器和器材进行科学探究，学生就可以利用课余时间，结合课堂上所学理论，边学习边实践，而且有助于加深理解课堂上所学知识，进而可以通过处理实验过程中所遇到的问题，掌握各种实验手段，熟悉各种实验设备的原理、构造及常见故障的排除，把各门课程的学习融会贯通起来。

2. 提倡用日常器具做实验，丰富实验室的课程资源。实验室的课程资源不仅限于实验室的现有设备，学生身边的物品和器具同样是重要的实验室资源。例如，有些学生利用废弃的饮料瓶可以做几十个实验。用日常器具做实验，具有简便、直观、原理单一等优点，更有利于学生动手，发展学生的实验技能，培养学生的创新意识。提倡用日常器材做实验，决不是权宜之计，而是丰富实验室课程资源和全面提高学生科学素养的需要，即使是发达国家，在实验条件相当优越的情况下，仍然将学生身边的各种器材列入实验室的课程资源。因此，“坛坛罐罐当仪器”的经验在实施课程标准时，仍然是开发实验室课程资源的基本原则。

3. 将计算机和信息技术等引进物理实验室。计算机技术的发展，为现代教育和教学创造了前所未有的机遇，为老师提供了新的“传道、授业、解惑”的平台，为学生提供了自主学习、终身学习的物质保证。信息技术与学科整合不仅在物理教学中体现出它的魅力，在其它学科的教学中仍然有其它媒体不可替代的作用。如将计算机引入实验室，逐步让学生通过计算机处理实验数据，分析实验结果，特别要加快中学物理实验软件的开发和应用，要将现代传感技术、测量技术引入实验室，让学生在实验室中接触现代科技，丰富物理课程资源。我们如果用好它，那么对我们的教学、对学生的成长将产生不可估量的作用。

总之，在物理实验教学中，我们要结合农村物理实验教学实际，探寻其被闲置与浪费的原因，分析概括出实验资源建设中存在着教师实验资源观念模糊、实验人力资源素质急待提高、实验物力资源严重缺乏、实验信息资源缺乏收集和整理、已有实验课程资源没有有效利用以及实验资源开发是无组织的、零散的等问题，并进一步提出开发利用的策略。希望能发掘农村物理实验资源的潜能，促使农村物理教学超越狭隘的教育内容，改变学生的被动地位，激发教师的创造潜能和促进农村教育的顺利实施。