高中物理论文：牵住演示实验操作的“牛鼻子” .doc

牵住演示实验操作的“牛鼻子”【摘要】物理课堂演示实验是激发学生学习兴趣的助推力，也是落实物理知识点的好帮手，在物理课堂教学中，操作技巧是演示实验的“牛鼻子”，凸显实验的灵魂，本文从六个方面阐述了演示实验的操作技巧，旨在最大限度提高实验教学功能。【关键词】演示实验 操作技巧 实验教学功能我国历史上第一次“太空授课”成功举行，不仅给青少年演示了科学原理和奇妙现象，而且让学生产生了更多的疑问，提出了更有趣的问题，极大地激发了青少年对科学探索的欲望，这对提高全体国民的科学素养很有裨益。为什么天宫授课能这么吸引人呢？除了特殊的失重环境外，五个实验的巧妙设计恰能唤起青少年的好奇心，从不同层次激发学生思维的发散性和创造性，充分发挥实验的教学功能。同时，让我联想到对实验巧妙“包装”的重要性，实验是学生获得物理表象的载体，也是获得物理思维的基石。俗话说“人靠衣装马靠鞍”，“包装”对充分展示实验的价值和内涵尤为重要。一、教师“施魔法”，“奇迹”现课堂从哈利波特的魔法世界到春晚的魔术表演，“魔力”吸引了很多“粉丝”，受到了青少年的大力追捧，同时也留给他们更大的想象空间。那么，我们的课堂演示实验是否也能施加一些“魔力”，紧紧吸引学生的眼球呢？这就要求教师对实验仪器的精心选择，对实验步骤的巧妙设计和对实验技能的熟谙驾驭。实验1：“魔法鸡蛋跳跃”拿一枚生鸡蛋和一个乒乓球，分别在讲台上向下砸，先让学生猜想会有什么现象发生？学生都认为乒乓球反弹鸡蛋破碎；图1然后演示乒乓球脱手下落，结果并没有反弹起来；再砸生鸡蛋，却能弹跳的很高，恰能被老师接起，鸡蛋安然无恙，然后把鸡蛋敲开，验证确实是普通生鸡蛋；这时，学生已经按耐不住了，各个伸长了脖子看着讲台，争先恐后想“揭秘”。到底是什么恰如其分地扣住了学生的心弦呢？“魔力”就是来自讲台后面垫的一块厚海绵（如图1所示），由此引出对动量定理的学习。图2实验2：“砖碎蛋全”在厚海绵上放4个生鸡蛋，保持高低一致，然后叠放上四块砖头，看着鸡蛋仿佛已经被压扁了，用大榔头敲最上面的砖并迅速收回，最上方的砖已经裂成两半（如图2所示）。当大家都惋惜起鸡蛋的命运时，却惊讶地发现鸡蛋完好无损，之后，让学生用手代替鸡蛋放在砖头下，还可改变砖头的数量，来体验冲击力的大小，发现砖头越少反而冲击力大，造成学生认知上的冲突能更好地学习动量定理和动量守恒定律。所谓魔术，就是用极敏捷、使人不易觉察的手法和特殊的装置将变化的真相掩盖住，而使观众感到奇幻莫测。所以课堂演示时教师可以事先藏好部分仪器，故意不交待，等待视觉上不可思议的事发生，引发学生的好奇心，吊足胃口，从而达到更主动的探究和学习。例如：大拇指和手掌之间藏一强磁体，同时在小车前端也藏一磁体，表演“气功推车和拉车”，引出对磁现象的研究；手藏水晶球或是棱镜，对着强光源能折射出七色彩虹；用纸盒子包装大线圈，演示“气功跳环”，引出电磁感应的学习。不可思议的现象背后蕴藏了丰富的教学资源，看似不起眼的小实验却能发挥强大的教学效益，学生收获了对科学永无止境的幻想和追求。二、细心藏“天机”，环环扣心弦图3心理学家皮亚杰认为儿童天生是具有好奇心的，他们不断地努力了解他们周围的世界。正是这种好奇心在激励他们积极地在头脑中构建他们所体验到的对周围环境的认知图式。在物理教学中，用扣人心弦的实验吸引学生注意力，激发主动思考，培养学生发现问题和提出问题的能力，并促进学生之间相互交流、共同发展，从而建立起终身学习的意识。实验3：闭合回路欧姆定律图5图4用导线将干电池、电键和额定电压为3.8V的小灯泡串联，如图3所示，先使用一节新干电池，发现灯丝发红，再加一节干电池，灯泡亮度接近正常发光，学生对此现象并没有疑问。再问学生：“如果再加一节干电池，灯泡会怎么样呢？”有人说“灯泡更亮”，有人说“灯泡烧坏了，不亮”，然后再用实验来检验，结果让所有人瞠目结舌：灯泡反而更暗了。为什么三节干电池还不如两节呢？然后用电压表测量电键断开时的路端电压，发现明明是三节干电池电压较大，接着测电键闭合时的路端电压，发现变小了很多。这时的学生已经迫不及待想知道其中的奥妙了。良好的教学效果归功于第三节废旧电池（如图4），这就靠教师课前的精心准备和包装了。实验4：重心实验取PVC管约50厘米，在中间画上红色标记线，放置讲台上，逐步推出桌外，问学生：“推到哪些位置管子会翻落呢？为什么？”讨论后同图6学们都觉得重心在红线处。再推，发现红线超出桌子边缘并不翻到（如图5），学生惊呼神奇之余开始怀疑管子内部的秘密了，再揭秘老师实验前在管子内侧藏有的铜块（如图6），从而让学生领悟到不能只看外表就下结论。三、学生“受刺激”，刨根问究竟爱因斯坦曾经说过：想象力比知识更重要，提出一个问题往往比解决一个问题更重要。建构主义的学习理论认为：学习过程不是学习者被动地接受知识，而是积极地建构知识的过程。增加让学生参与演示实验和自己动手做实验的机会，通过实验为学生提供必要的感性材料，促进新知的生成。如果学生在实验互动中有“受刺激”的亲身体验，对实验现象觉得不可思议，在头脑中产生了一连串的“为什么”，那就可以达到事半功倍的教学效果了。实验5：“千人震”教师先介绍实验仪器：两节电动势为1.5V的干电池、一个电键和一个用于日光灯上的镇流器用导线串联，如图7所示，十几位同学手拉手连成一排，边上同学捏住并联在镇流器两端的导线。同学们看到只有3图7V电压，根本不会惧怕，闭合开关后，同学们表情自然。这时，教师提问：“有什么感觉吗？”虽然没感觉到什么，但老师还是继续提问：“一点感觉也没有吗？是不是同学的手没拉好啊？”目的是将学生的注意力集中到手上去，这时趁学生不备迅速断开电键，课堂上立刻引起了阵阵尖叫，同学的手上都有触电的感觉。惊讶之余开始不解，再让学生来主动交流，将心中的疑惑都提出来，带着问题来学习镇流器的自感现象,分析其中的奇妙“魔力”。四、亲身玩“震撼”，科技显“魅力”经典条件反射学说的创立者巴甫洛夫曾说：“所有学习得来的行为只不过是一长串的条件反射”，就是说知识的形成需要有效的刺激。这就要求我们教师灵活地把握知识、课堂和学生，尽量采取丰富的教学手段，有效强化刺激。图8物理实验可以将装置设计的更大型，让实验现象更加惊心动魄。比如“大球撞鼻”，将两米长的绳子固定在天花板上，挂上4公斤的大铁球，从一学生的鼻尖将球放手（如图8），摆动的球让人感觉能量很大，演示的同学屏住呼吸不敢睁眼。而这个实验就是要让学生睁开眼睛原地不动，来切身体会球的动能，一场虚惊后才能领悟机械能的转化原理，这样的体验改变了只会做题目的弊端。图9实验装置也可以走出教室和课堂，让学生有更多机会体验到震撼的场景，比如到科技馆观看大型碰撞球实验（如图9），壮观的场面能强烈刺激学生的大脑，也有助于学习动量守恒；参与大型静电高压机的“怒发冲冠”实验，参加有惊无险的法拉第笼实验，在理解应用静电的同时能很好地体验科技的无限魅力；在游乐园乘坐过山车和蹦床，体验超重与失重，收获愉悦的经历，也激发学习的乐趣。五、敢于尝“失败”，促成新认知新课程理念指出教师必须满足学生“希望自己是一个发现者、研究者、探索者”的心理需要，应想方设法组织学生都参与实践活动。有目的地设计一些“失败的实验”，增加教学资源，帮助学生形成正确的物理概念，掌握物理规律，突破难点，消除疑点。实验6：用单摆测定重力加速度图10实验教学中，教师会重点强调如何测量L和，但在演示实验中测出的偏大（如图10），很多学生会以为只是误差而已，对此结果不以为然。老师引导大家寻找问题原因，其实教师演示时单摆并不在同一竖直平面内振动，而是形成了一个小圆锥摆。看似操作上的错误，却很好地提醒了学生一些注意事项，培养他们严谨的实验态度。同时可推导出圆锥摆的周期公式为T2 ，它小于同样摆长的单摆周期。为了不产生圆锥摆，可以采用双线摆来保证同一竖直面，这样的“失败实验”却能达到一举多得的教学效果。在“小磁针显示磁场方向”实验中，当小磁针放置过近时，发现整个小磁针都被磁体紧紧吸住，大磁铁的S极可以吸住小磁针的任何一极（如图11）。意外的现象让学生疑惑不解，由此恰可以图11补充“磁化”的知识；在“水流星实验中”，让学生拿着绳子一端转动，有的同学没有掌握好技巧，速度太慢，结果撒了一身水。实验虽然失败了，却恰好能借此分析圆周运动的动力学内容；在“牛顿第三定律”拉弹簧秤实验中，发现两秤示数并不相等，经过调零后还是不等（如图12），仔细察看后发现并不在同一直线上，有一只弹簧秤拉钩卡壳了，这样不仅知道弹簧秤的使用方法而且更加理解牛顿第三定律的内容。六、应用新科技，细节定成败物理实验讲究原汁原味，希望用最朴实的仪器来说明最本真的原理，但传统的实验方法也有缺失部分，这就需要教师开发新的科技手段加以弥补，比如应用传感器，不仅能突出物理学科重实际，重运用的特点，而且能激发学生学习科技的兴趣。图14图13图12在“牛顿第三定律”实验中，用力传感器能更好地测量动态中的变化情况，也能把马拉车启动瞬间的力记录下来（如图13）。如果在力传感器的钩子上加上一个小塑料环（如图14），那就变成可拉可压的测量头了，经过这小小的细节就能大大丰富实验的内容。利用电流传感器可以将电容器的放电电流动态记录下来，便于测量电容器的充电量；也可以测量出线圈的自感电动势，便于学生对自感现象的理解等。实验经过各种“包装”，可以将不起眼的实验“华丽变身”，也可以将无法直觉感知的物理量定量地表示出来，也将更大发挥实验的教学功能。