王昌森

摘 要：對于新入學的高一學生，剛從初中生動有趣的感性物理知識中出來，進入高中較為抽象的理性知識的學習，若產(chǎn)生了厭學的情緒，要想學好高中的物理知識，便會成為一句空話。那么，怎樣解決這個問題呢？我們知道，實驗能激起學生的強烈興趣，煥發(fā)學生強烈的求知欲望。然而，在部分學校，實驗器材不足和部分器材的性能不佳，使許多實驗無法開展，教師就很有必要多設計物理實驗，多做模擬實驗。

關鍵詞：模擬實驗；學習興趣；思維訓練

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2016）3-0056-3

多年來，在教學中發(fā)現(xiàn)：模擬實驗不但能夠起到原有的實驗效果，而且還能激起學生學習物理的強烈動機和深厚興趣，更加容易調動學生學習的積極性和探索的熱情。在物理教學中有很多值得探討的作用。

1 通過模擬實驗，能夠創(chuàng)設出形象生動、直觀清晰的物理情景，創(chuàng)設出有聲有色的教學情境

模擬實驗能使抽象、難于表達而又無法演示的實驗形象直觀地展現(xiàn)在學生的面前，使學生易于理解和接受新知識，同時貫徹了“從生動的直觀到抽象的思維，并從抽象的思維到實驗”的基本認知規(guī)律。

例如，在“粗略地測分子大小”實驗中，由于組成物質的分子很小，不但肉眼不能直接地看到它們，就連光學顯微鏡也看不到它們。那么，怎樣才能測出其分子的大小呢？課本中采用“油滴薄膜法”，即把油滴滴到水面上，油在水面上散開，形成單分子油膜的厚度就可以認為等于油分子的直徑d，首先測出油滴的體積V，再測出油膜的面積S，根據(jù)公式d=V/S，就可以算出油分子的直徑。這樣做在理論上行得通，但是，如果在課堂上做演示實驗就難以完成。量油滴的體積時，或多或少總會殘留一定的油分子，單層油膜分子是看不見的，然而，要擴散多大的面積時才可以認為是單分子油膜呢？這就很難確定，同時也很難形成清晰的物理情景。因此，實驗效果差。

如果通過下面的模擬實驗，效果就大不相同了。通過菜籽輕輕地撒在燒杯中的水面上，形成一層菜籽來模擬單層油膜分子（如圖1），學生就很容易建立清晰直觀的物理情景。很自然測出原來菜籽的體積V1，剩余菜籽的體積V2，那么，用去菜籽的體積V=V1-V2；量出燒杯的直徑D，燒杯的面積S=（D/2）2；那么，菜籽的直徑大小d=V/S=（V1-V2）/（D/2）2。根據(jù)測得的數(shù)據(jù)，V1=10 cm3，V2=5 cm3，D=8 cm，代入上式得d=0.1 cm=1 mm，學生就很容易掌握了這種方法。

如果油分子像菜籽那樣分布在水面上形成一層的話，那么其大小的計算就跟菜籽的大小計算方法完全一致。這樣，就給學生掌握粗略測量菜籽的方法留下了深刻印象，自然理解了這種測量方法。

還有分子間的作用力，分子間的動能和勢能等隨距離的變化而變化的規(guī)律，可以通過帶彈簧的兩個小球去模擬。但應注意的是，分子的勢能跟彈簧的勢能不同，當兩個分子間的距離等于平衡位置的距離時，分子勢能最??；而帶彈簧的兩個小球，在平衡位置時彈簧的勢能等于零。講到繩子的彈力方向時，可以通過橡皮筋或彈簧來模擬。通過這些模擬實驗不但使課上得直觀生動，而且還能創(chuàng)設出良好的教學情境。

2 通過模擬實驗，解析無法看到的抽象的原因，提高學生對物理過程探索的熱情，大大加深了理解

例如，通過實驗驗證“分子間有空隙的結論”時，如果按課本的實驗（如圖2），試管的上部分是水，下部分是酒精，混合之后的體積變小，學生很容易得到了“分子間有空隙”的結論?？墒牵旌虾?，分子怎樣分布？分子間的空隙怎樣被占據(jù)的？就很難形象地理解了。但是，如果通過“綠豆”模擬“酒精分子”（有機物分子），“芝麻”模擬“水分子”（無機物分子），讓其充分混合后（如圖3所示），學生就容易得到了原因：“是由于分子的重新分布，原來的分子間的空隙有一部分被占據(jù)了的緣故?！蓖瑫r，建立了未混合之前分子分布的情景和混合之后分子分布的情景，這樣就大大提高了學生學習的興趣和探索的熱情。

還有關于靜摩擦力和滑動摩擦力的作用：“既有動力作用，又有阻力作用”時，可以通過有齒的木塊來模擬物體表面的粗糙（如圖4），如果A、B間無相對滑動，其靜摩擦力的作用就容易從實驗中解析，如果A、B間有相對滑動，其滑動摩擦力的作用也很容易得到解析。都是下面的齒對上面的齒起推動作用即動力作用，反過來上面的齒又會對下面的齒起阻礙作用即阻力作用。這樣就可以看到了無法看到的原因，又可以打破學生認為摩擦力只起阻礙作用的定勢思維習慣，生動形象地理解了摩擦力的作用。再如，為了形象地解析彈力的方向，可以通過鋼片的彈性形變來模擬物體的微小彈性形變，學生就感到更加形象有趣。

3 通過模擬實驗解決了實驗器材的不足或器材性能的不好

它起到原有的實驗效果，大大調動了學生思維的積極性，活躍了課堂氣氛，提高了課堂的效果。同時，又使學生感到物理知識和生活的密切聯(lián)系，減輕了學物理的神秘感和學生的心理障礙。

例如，“關于向心力的幾個實例”中的“雜技節(jié)目‘水流星’”。通過一個小桶，裝半桶水，讓其做圓周運動（如圖5所示），速度足夠大時，水不會掉下，可以成功地模擬“雜技節(jié)目‘水流星’”。為什么水不會掉下？這個速度要多大？這樣大大調動了學生思維的積極性，高度渴求完滿解決問題的欲望，而且解決了物理實驗器材的不足，而自己選擇器材又極為方便。還有生活的實例，過山車通過最高點時，人為什么不會掉下？學生就自然明白了其中的奧妙。

4 物理實驗還可以培養(yǎng)學生的靈活思維遷移能力和掌握物理的一些研究方法

模擬實驗的本身就是一個向學生傳播的非語言的教育信息，使物理教學增添了一個物化的信息源，使學生領悟到教師對實驗的巧妙設計、獨到構思和組織教學的良苦用心，引起學生的共鳴，潛移默化地激勵學生的創(chuàng)造性，啟迪學生的思考，培養(yǎng)觀察和思維遷移能力；其次，許多物理學家對物理的研究就是把抽象的轉化為形象的研究，得到結論，通過結論又可以指導抽象問題的研究。這樣可使學生掌握一些物理的研究方法。

模擬實驗能引起學生的極大興趣，使人產(chǎn)生積極的情緒和情感。美國心理學家斯克契德提出了“情緒三要素”。他認為，情緒的產(chǎn)生不單純地決定于外界刺激和機體內部的生理變化，而是外部刺激、機體生理變化和認識過程三者之間相互作用的結果。而模擬實驗正起到了這良好的外部刺激作用，便會產(chǎn)生良好機體的生理變化，從而產(chǎn)生了積極的情緒和情感。同時，也促進了學生的認識過程，使抽象的問題和內容通過形象的模擬，通過夸張、放大作用，更便于直觀形象的教學，突出了重點的、主要的內容，促進和加深了體會和理解。學生學得容易、有趣又會促使對模擬實驗的濃厚興趣，使外部刺激起到更大的作用，生理變化而產(chǎn)生更好的情緒和情感。這樣的良性循環(huán)作用，更加有利于課堂教學情境的展開，更加容易調動學生的積極性，使學生更加熱情地學好物理這一學科。

參考文獻：

[1]謝步時.中學物理教學研究方法論[M].南京：江蘇教育出版社，2013.

[2]白炳漢.中學物理教學方法跟蹤研究[M].福州：福建教育出版社，1992.

（欄目編輯 王柏廬）