趙志勇

摘 要：在我國在高中物理教學(xué)中，示范實驗的創(chuàng)新不僅可以提高高中物理教學(xué)的質(zhì)量和效率，而且可以提高學(xué)生的物理核心素質(zhì)，提高學(xué)生的物理實踐能力、應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力和綜合能力。

關(guān)鍵詞：高中物理；演示實驗；創(chuàng)新

演示實驗是物理教學(xué)的重要組成部分。有助于教師對教材內(nèi)容進(jìn)行形象化、形象化的解讀，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動性和創(chuàng)新精神。然而，示范實驗需要創(chuàng)新來提高學(xué)生的觀察能力、創(chuàng)新思維和實踐能力。

1 實驗理念的教學(xué)創(chuàng)新

有些實驗中使用的一些舊方法是大家熟悉的，但是學(xué)生的參與度不高，他們的思維也不具有啟發(fā)性。在這個時候，最好嘗試改變實驗的理念，讓實驗設(shè)備基于學(xué)生手中容易獲得和常見的物品。學(xué)生參與度高，經(jīng)驗豐富，會取得更好的成績?！傲Φ姆纸狻币徽n，讓學(xué)生把兩本書分頁重疊，在桌面上平拉，很難把兩本書拉開，學(xué)生覺得很費(fèi)力；作者又讓學(xué)生把另一本書向上斜拉，這次學(xué)生覺得很容易就能做到。讓學(xué)生分析原因，他們自然會得出向上拉力的兩個效應(yīng)。探索加速度、力和質(zhì)量之間關(guān)系的實驗方案不止一種。為了簡化問題，保持張力恒定平衡摩擦力后，作者用一輛車，兩輛車與相同的車，三輛車與車釋放先后從靜態(tài)研究他們是否加速度與質(zhì)量成反比。沒有必要用天平來測量質(zhì)量。同樣，為了保持汽車的質(zhì)量不變，分別使用一個掛鉤代碼、兩個同類型掛鉤代碼和三個同類型掛鉤代碼來拉動汽車脫離靜止?fàn)顟B(tài)。研究是否加速拉力成正比，和這里不需要使用平衡測量質(zhì)量。通過使自變量呈指數(shù)變化，避免了精確測量的麻煩。

2 教學(xué)創(chuàng)新示范過程

在一些抽象理論的教學(xué)中，必須增加一些新的實驗來激發(fā)學(xué)生的興趣。增強(qiáng)師生之間的互動，活躍課堂氣氛。在“行星運(yùn)動”課上畫一個橢圓，并將其分成兩組進(jìn)行演示。在這個小組中，抓住繩子的兩端，讓另一個學(xué)生在黑板上畫一個小橢圓。在另一組中，兩名學(xué)生一起繪制焦距較大的橢圓。學(xué)生們拙劣的繪畫自然引起了他們的興趣。兩個橢圓之間的對比也讓他們體驗到橢圓和圓之間有時接近，有時明顯不同的條件?！白愿泻突ジ小鳖悾黾訉W(xué)生體驗小實驗的自感現(xiàn)象，有兩個電池在變壓器線圈構(gòu)成閉環(huán)的，然后突然斷開電池兩線，用雙手，讓學(xué)生聯(lián)系兩線立即結(jié)束，學(xué)生通過電擊，本能地立即移交。問學(xué)生：“你想再試一次嗎？”那個學(xué)生不停地?fù)u頭，其他學(xué)生都笑了。通過這個小實驗，學(xué)生們對線圈中電流從存在到不存在所產(chǎn)生的自感現(xiàn)象印象深刻。課本上有一些有趣的小實驗，課本上沒有非常新穎有趣的演示實驗，所以物理課自然充滿了樂趣。培養(yǎng)學(xué)生的興趣，培養(yǎng)他們的精神，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力是很重要的。

3 提高學(xué)生對物理的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

空氣是絕緣體，但在一定條件下，它可以成為導(dǎo)體，使電荷通過它，閃電是空氣被電離在雷雨云或雷雨云與地面之間的放電和形成的。如何解釋教學(xué)中的電離空氣問題？學(xué)生們更感興趣的是物理實驗——用蠟燭驅(qū)動的電動風(fēng)車旋轉(zhuǎn)實驗。提高了學(xué)生對物理學(xué)習(xí)的興趣。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。實驗裝置如圖1所示。

兩個鋁板相距8～10cm。一塊鋁板連接到感應(yīng)電動機(jī)的正極（或負(fù)極）上，另一塊鋁板用導(dǎo)線連接到電動風(fēng)車D上。轉(zhuǎn)動感應(yīng)電動機(jī)。當(dāng)電機(jī)正常工作時，電動風(fēng)車不會旋轉(zhuǎn)。當(dāng)一根點(diǎn)燃的蠟燭放在兩塊鋁板之間，電機(jī)重新繞好時，電動風(fēng)車就會旋轉(zhuǎn)。當(dāng)兩塊鋁板靠得很近時，電動風(fēng)車就會轉(zhuǎn)得更快。這個想法是，旋轉(zhuǎn)電動風(fēng)車的動力來自馬達(dá)（或高壓靜電源）上的電荷，而蠟燭的火焰則是一種介質(zhì)。因為蠟燭火焰是一個離子發(fā)生器，蠟燭火焰的高溫電離空氣分子周圍大量的正離子和負(fù)離子，帶正電的鋁板在靜電場的作用下，負(fù)離子吸引了中和帶正電的鋁，和正離子鋁板靜電斥力和飛到另一塊鋁片，使大量的正電荷的鋁板，并將鋁板連接到風(fēng)車旋轉(zhuǎn)上，一旦將蠟燭火焰熄滅，無論用感應(yīng)電動機(jī)多么用力旋轉(zhuǎn)，風(fēng)車都不會旋轉(zhuǎn)。通過以上演示實驗，學(xué)生對空氣電離知識點(diǎn)有了非常清晰的認(rèn)識，極大地培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神和對物理的興趣。

4 數(shù)據(jù)處理教學(xué)創(chuàng)新

科學(xué)定律簡單而迷人，而實驗數(shù)據(jù)枯燥而復(fù)雜。就是人們常說的剪不斷也亂剪。從收集實驗數(shù)據(jù)到發(fā)現(xiàn)科學(xué)規(guī)律的過程經(jīng)常充滿探索和創(chuàng)新的困難?！缎行堑倪\(yùn)動》似乎沒有什么內(nèi)容，但是很難教。如果處理不當(dāng)，就會變成填鴨式教學(xué)。然而，這個班級充滿了科學(xué)精神和科學(xué)方法的教育。為了展示開普勒如何處理第谷觀測到的天文數(shù)據(jù)，本文嘗試用計算機(jī)軟件天文數(shù)據(jù)處理教學(xué)創(chuàng)新。首先，用表格展示天文觀測數(shù)據(jù)，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)半長軸越大，公轉(zhuǎn)周期越大。然后，讓學(xué)生猜測兩者之間的關(guān)系，并讓學(xué)生說出如何直接驗證比例關(guān)系當(dāng)然，我想到了圖像法。然后，使用計算機(jī)軟件，開始繪制t-r圖像，并讓學(xué)生判斷它是否是直線，學(xué)生否認(rèn)后，讓學(xué)生繼續(xù)猜測兩者之間可能存在的關(guān)系，然后繪制t-r2關(guān)系圖像，t-r3關(guān)系圖像當(dāng)他們之間的線性關(guān)系被一個接一個地消除時，學(xué)生將會受到鼓勵、挫折和疲憊。他們的情緒會從高到低，他們的思想會從高到低，他們會陷入困惑。這就是開普勒的作用，并畫圖像開始逐個驗證無論關(guān)系是否建立，學(xué)生都受到啟發(fā)。在實驗數(shù)據(jù)處理的創(chuàng)新教學(xué)過程中，學(xué)生體驗到了思維對話、思維參與、科學(xué)精神提煉、科學(xué)方法理解、科學(xué)規(guī)律把握三位一體的教學(xué)效果，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于自然填鴨式教學(xué)。

5 通過示范實驗，培養(yǎng)學(xué)生的物理思維能力和實驗分析能力

1.在物理實驗課程開始之前，教師應(yīng)該對物理知識內(nèi)容進(jìn)行深入的研究，了解實驗的重點(diǎn)和難點(diǎn)。同時，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)能力選擇最實用的物理實驗內(nèi)容，確保學(xué)生在物理演示實驗中學(xué)習(xí)更多的物理知識。

2.引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計物理演示實驗，鍛煉學(xué)生探索物理實驗的能力?！芭ｎD管自由落體”為例，演示實驗，教師必須首先了解“牛頓定律”，然后確定實驗?zāi)康模鹤寣W(xué)生了解萬有引力是躺在地上地球上所有物種的根源”，同時也讓學(xué)生了解牛頓定律演示實驗的原理和公式計算混凝土實驗如下：（1）實驗設(shè)備：包括牛頓管、氣泵、棒狀磁鐵；（2）實驗?zāi)康模貉芯孔杂陕潴w的運(yùn)動和測量重力加速度的g值（3）實驗原理：自由落體運(yùn)動是勻加速直線運(yùn)動，速度v和時間t的關(guān)系滿足v =gt，v-t圖像是一條直線，直線的斜率是重力加速度的g值。由上可知，0.02s后紙帶的下落位移約為2mm，因此實驗選取前兩點(diǎn)間距2mm的紙帶進(jìn)行研究。（4）實驗步驟：1）將鐵框架平臺置于臺面邊緣，將打點(diǎn)定時器固定在鐵框架平臺上，注意安裝打點(diǎn)定時器，并在同一垂直線上打兩個限位孔，減少摩擦阻力；2）將重物掛在膠帶的下端，通過打點(diǎn)定時器。夾緊上端，調(diào)整膠帶使其順利通過限位孔。用手拿重物；3）點(diǎn)樣穩(wěn)定后，打開電源，打開夾子，松開紙帶；4）膠帶離開打點(diǎn)定時器后，關(guān)閉電源，取下膠帶；5）更換紙帶，重復(fù)操作三次；6）將另一重物放在紙帶下端，重復(fù)上述操作，完成后立即關(guān)閉電源；7）更換紙帶，重復(fù)操作三次；8）計算紙帶上每個點(diǎn)的速度并填入表格。

總之，只有在教學(xué)上精益求精，不斷創(chuàng)新，努力做到?jīng)]有我的人，有我的人有我的新，才能培養(yǎng)出優(yōu)秀的學(xué)生，具有創(chuàng)新精神，創(chuàng)新能力的人才。

本文系濮陽市教育科學(xué)規(guī)劃項目《關(guān)于高中物理演示實驗創(chuàng)新的研究》2018JKGH027研究成果

參考文獻(xiàn)：

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[3] 劉宏宇，郎興平，探討高中物理的演示實驗創(chuàng)新的研究分析.2018.