江蘇省儀征市第三中學(xué)(211400) 毛福文

實(shí)驗(yàn)是物理的基石,實(shí)驗(yàn)教學(xué)是物理教學(xué)的根基,是學(xué)生學(xué)習(xí)物理的樂趣所在。沒有實(shí)驗(yàn),物理將會變得枯燥乏味,學(xué)生學(xué)習(xí)起來毫無興趣。教學(xué)中,教師要想方設(shè)法開設(shè)物理實(shí)驗(yàn),開設(shè)有趣有效的物理實(shí)驗(yàn)是教師教學(xué)的首要任務(wù)。尤其是初中階段,學(xué)生心智尚處在快速發(fā)展期,對抽象的理論推導(dǎo)和概念理解有一定的難度,但是他們對實(shí)驗(yàn)中涉及的觀察、操作、探究等興趣濃厚。通過實(shí)驗(yàn)可以很好的培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、直覺思維,從而將物理學(xué)習(xí)的難度降低,提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動力。在教學(xué)中,一些實(shí)驗(yàn)由于沒有注意細(xì)節(jié),導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)效果不佳,不能發(fā)揮應(yīng)有的作用。

1 增強(qiáng)可視性

觀察對實(shí)驗(yàn)而言非常重要。有了觀察,才可能從中發(fā)現(xiàn)問題、提出猜想,進(jìn)而設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,得出結(jié)論,完成探究過程。所以說觀察是一切探究過程的起點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生是實(shí)驗(yàn)觀察的主體,因此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)一定要考慮學(xué)生能否方便快捷地觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),否則實(shí)驗(yàn)就失去了應(yīng)有的探究價值。

在人教版“摩擦力”一節(jié)的教學(xué)中,學(xué)生首先要通過二力平衡的原理學(xué)會如何測量滑動摩擦力的大小,其實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示,這是本實(shí)驗(yàn)的第一個環(huán)節(jié),也是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)中,若是教師演示,學(xué)生觀察,只有前面靠近講臺的學(xué)生可以觀察到實(shí)驗(yàn)過程、現(xiàn)象、彈簧秤讀數(shù),其他學(xué)生無法觀察到整個實(shí)驗(yàn)過程,因此有必要對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn),提高學(xué)生的可視性。

圖1 測量滑動摩擦力的大小實(shí)驗(yàn)裝置

第一,利用信息化手段將教師實(shí)驗(yàn)過程投影到大屏幕上。這樣做有兩個好處,其一是將實(shí)驗(yàn)器材、彈簧秤讀數(shù)放大,有利于學(xué)生清晰觀察；其二是將學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的觀察方式變成多維立體的,觀察效果更好。

第二,將演示實(shí)驗(yàn)變成分組實(shí)驗(yàn)。通過教師演示,放大投影之后學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的基本步驟、注意事項(xiàng)有所了解,然后將學(xué)生2～4人為一組,開展實(shí)驗(yàn)探究。在探究過程中不僅學(xué)生主動性得到增強(qiáng),而且學(xué)生與實(shí)驗(yàn)器材距離更近,觀察更容易。

2 提高可操作性

實(shí)驗(yàn)的可操作性對實(shí)驗(yàn)的成功率、實(shí)驗(yàn)的效果影響很大。實(shí)驗(yàn)可操作性,需要教師考慮到器材使用的簡便性、學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能、實(shí)驗(yàn)原理的可行性等方面。有些實(shí)驗(yàn)其原理沒問題,器材操作也很簡單,但是對實(shí)驗(yàn)者的操作技能要求太高,初中學(xué)生幾乎不可能完成,這樣的實(shí)驗(yàn)其效果將會大打折扣,學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中普遍受挫,打擊了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

人教版“摩擦力”一節(jié)中“研究影響摩擦力大小的因素”實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示。通過實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生完成表1后得出結(jié)論。本實(shí)驗(yàn)看起來簡單,但實(shí)際操作卻非常困難,原因在于學(xué)生要準(zhǔn)確測出滑動摩擦力的大小,要用彈簧秤勻速拉動木板,這一點(diǎn)初中學(xué)生幾乎不可能做到。

圖2 研究影響摩擦力大小的因素實(shí)驗(yàn)裝置

表1 實(shí)驗(yàn)操作

為了增加實(shí)驗(yàn)的可操作性,讓學(xué)生能順利完成實(shí)驗(yàn),可將裝置改進(jìn)為如圖3所示。木塊A通過彈簧與豎直擋板連接,實(shí)驗(yàn)中只要將木塊B拉出,不論是勻速拉出,還是加速或減速拉出,由于木塊A保持靜止不動,其所受摩擦力與彈簧拉力二力平衡,滑動摩擦力大小通過彈簧秤的示數(shù)即可得到。

圖3 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置

3 增加趣味性

實(shí)驗(yàn)的趣味性是實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛭龑W(xué)生的關(guān)鍵,設(shè)計(jì)有趣的實(shí)驗(yàn)可以將學(xué)生的注意力聚焦到課堂探究中,提高課堂探究的效率。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時教師就需要考慮學(xué)生對什么感興趣,實(shí)驗(yàn)的素材盡量貼近學(xué)生生活實(shí)際,盡量利用學(xué)生身邊的一些物品來完成實(shí)驗(yàn),另外還可以設(shè)計(jì)一些讓學(xué)生感到意外、覺得驚奇的“非常規(guī)”物理實(shí)驗(yàn)?！胺浅Ｒ?guī)”物理實(shí)驗(yàn)是指有目的地選擇“實(shí)驗(yàn)室之外的其他存在物”開展的體驗(yàn)性、趣味性物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動。

實(shí)驗(yàn)1：難分難解的書。將兩本厚度相同的書,逐頁交叉對插,如圖4所示,然后讓兩個學(xué)生各自抓住一本書,學(xué)生發(fā)現(xiàn)很難將兩本書分開。引導(dǎo)學(xué)生思考：平時很容易分離的書,現(xiàn)在為何難以分開?

圖4 難分難解的書實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

實(shí)驗(yàn)取材于生活中的常見物品,與學(xué)生生活密切相關(guān),且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯、實(shí)驗(yàn)結(jié)果出乎意料,學(xué)生對實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)出極大的興趣。

4 滲透創(chuàng)新性

要培養(yǎng)具有學(xué)科素養(yǎng),能夠適應(yīng)未來社會變革,推動社會發(fā)展的公民,就要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。物理是基礎(chǔ)教育階段的重要課程,理應(yīng)肩負(fù)這樣的使命。學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)需要在日常課堂教學(xué)中逐步滲透,不放過任何契機(jī)。實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的重要內(nèi)容,也是可變性最多、最靈活的教學(xué)內(nèi)容,通過對實(shí)驗(yàn)器材、原理、數(shù)據(jù)處理等方面的改進(jìn),可以很好地對學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

人教版“摩擦力”一節(jié)中研究滑動摩擦力大小的因素的實(shí)驗(yàn),在測量滑動摩擦力大小時,操作困難,為了克服這一困難,將實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行改進(jìn)(見圖3),這樣就避免了木板一定要做勻速直線運(yùn)動的難題。解決老問題卻帶來新問題,圖3中滑動摩擦容易測量,操作也更加方便,但是由于彈簧秤的自重會導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)中彈簧秤的示數(shù)出現(xiàn)偏差,實(shí)驗(yàn)中彈簧秤很難處于水平狀態(tài),拉力與摩擦力就不在一條直線上,使得實(shí)驗(yàn)誤差增大。為了實(shí)驗(yàn)更精確,還需要對實(shí)驗(yàn)裝置做進(jìn)一步改進(jìn),如圖5所示。利用定滑輪改變力的方向,克服了前面遇到的難題,實(shí)驗(yàn)操作更加順暢。當(dāng)然,圖5實(shí)驗(yàn)也并非完美無瑕,實(shí)驗(yàn)時要注意：第一,彈簧秤自重可能導(dǎo)致其初始讀數(shù)不為零,實(shí)驗(yàn)前需要調(diào)零；第二,滑輪處有摩擦,實(shí)驗(yàn)時選用分度值較大的彈簧秤。教學(xué)中為了培養(yǎng)學(xué)生的反思能力、創(chuàng)新意識,可以引導(dǎo)學(xué)生對圖5中的實(shí)驗(yàn)裝置提出質(zhì)疑,反思何處不夠理想,讓學(xué)生思考有無更好的解決辦法。在完成研究影響滑動摩擦力大小的因素的實(shí)驗(yàn)后,還要引導(dǎo)學(xué)生思考：你猜想還有沒有其他因素影響滑動摩擦力的大小?如何驗(yàn)證?這些開放性的問題對學(xué)生思維造成有力沖擊,增強(qiáng)學(xué)生的反思意識、批判意識,從而培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神。

圖5 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)圖