陳 龍 顧榮芳

(無(wú)錫市第三高級(jí)中學(xué) 江蘇 無(wú)錫 214028)

體驗(yàn)到的東西最具真實(shí)感，能使人留下深刻印象．我們親身經(jīng)歷過的事情不容易遺忘，也更易于被我們接受．根據(jù)美國(guó)緬因州國(guó)家物理實(shí)驗(yàn)室的“學(xué)習(xí)金字塔”模型，在兩周后的平均學(xué)習(xí)保持率(即兩周后還能記住多少)中，講授式教學(xué)的學(xué)習(xí)保持率最低，僅為5%，而實(shí)際演練(即在做中學(xué))的效率可以達(dá)到75%以上．這表明只要選對(duì)了學(xué)習(xí)的方式，即學(xué)生主動(dòng)參與學(xué)習(xí)，就一定會(huì)取得非?？上驳男Ч?/p>

在高中物理教學(xué)過程中，常常會(huì)出現(xiàn)學(xué)生對(duì)于一些抽象概念和規(guī)律理解困難的現(xiàn)象．教師單純的講授既占用時(shí)間又無(wú)法達(dá)到預(yù)期的效果，而中學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣持續(xù)時(shí)間短，這時(shí)若設(shè)計(jì)一個(gè)針對(duì)性趣味“游戲”，不但可以將抽象的概念具體化，幫助學(xué)生理解，還可以拉近物理與生活的聯(lián)系，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生進(jìn)行親身體驗(yàn)，進(jìn)而主動(dòng)地思考、挖掘游戲后面隱藏的物理知識(shí)．教學(xué)過程中恰當(dāng)?shù)卦鲈O(shè)趣味“游戲”對(duì)于構(gòu)建高效課堂很有幫助．下面結(jié)合具體實(shí)例和大家分享幾個(gè)筆者實(shí)踐過的趣味游戲．

1 特殊的拔河比賽

在學(xué)習(xí)摩擦力的時(shí)候，曾碰到如下的問題．如圖1所示，一本大字典置于桌面上，一張A4紙(質(zhì)量和厚度均可忽略不計(jì))夾在字典最深處．假設(shè)字典的質(zhì)量分布均勻，同一頁(yè)紙上的壓力分布也均勻，字典總質(zhì)量M=1.5 kg，寬L=16 cm，高H=6 cm，A4紙上下表面與書頁(yè)之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ1=0.3，各接觸面的最大靜摩擦力近似等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度g取10 m/s2.若將A4紙夾在離桌面高度為3 cm處，要將A4紙從字典中水平向右抽出拉力至少做多少功？(字典固定在桌面上)

圖1 抽出字典中夾的紙

在巡查學(xué)生們解答時(shí)發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)學(xué)生只計(jì)算了克服一個(gè)A4紙與字典書頁(yè)之間摩檫力做的功．由此，在筆者開設(shè)的“趣味物理”選修課上設(shè)計(jì)了一個(gè)特殊的拔河比賽，讓學(xué)生們親身體驗(yàn)．開始活動(dòng)前，問：班上哪位學(xué)生力氣最大，敢不敢跟老師來(lái)一場(chǎng)“拔河比賽”，老師年長(zhǎng)一些就用3根手指，參加挑戰(zhàn)的同學(xué)可以用兩只手．年輕氣盛的高中男生這還怎么受得了，一時(shí)間很多男生舉手要來(lái)跟筆者較量．筆者從袋子里拿出一條普通的毛巾，如圖2所示．

圖2 普通毛巾

然后把攤開的毛巾折疊成圖3(a)所示，筆者用3根手指緊緊捏住毛巾的中間處，如圖3(b)所示，請(qǐng)?zhí)魬?zhàn)的學(xué)生雙手各拉毛巾的兩端，看是否能把毛巾折疊處拉開．結(jié)果是挑戰(zhàn)的學(xué)生咬著牙紅著臉，但筆者還是紋絲不動(dòng)，他們低喪著頭紛紛敗下陣來(lái)．見狀筆者內(nèi)心膨脹了，請(qǐng)兩位大力士共同來(lái)挑戰(zhàn)，一人拉毛巾一端，這次筆者“大意了”，很快毛巾就被拉開了，學(xué)生們開心地笑了．筆者表示：大意了，再來(lái)一次敢不敢來(lái)戰(zhàn)？筆者把毛巾多疊了幾層如圖3(c)所示，用一只手緊緊抓住毛巾中間，如圖3(d)所示，請(qǐng)剛剛贏的兩位學(xué)生再次來(lái)參加比賽，結(jié)果大家應(yīng)該都能猜到，任他們?cè)趺从昧?，毛巾始終沒被拉開．旁邊觀看的學(xué)生們開始沸騰了，一個(gè)個(gè)開始疑問老師怎么這么有自信．

圖3 用毛巾展示“特殊的拔河比賽”

游戲揭示的物理知識(shí)：老師請(qǐng)同學(xué)們觀察圖3時(shí)中間折疊處毛巾有多少個(gè)接觸面， 圖7時(shí)中間折疊處毛巾又有多少個(gè)接觸面，毛巾比較粗糙，接觸面間施加正壓力，任何兩個(gè)接觸面間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)是都會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦力或靜摩擦力．所以當(dāng)一只手緊緊握住有多個(gè)接觸面的毛巾時(shí)，總的最大靜摩擦力很大，很難被拉開．

2 摩擦力方向判斷

人行走(汽車跑動(dòng))時(shí)地面給人腳(汽車車輪)的摩擦力方向如何?

學(xué)生們?cè)趯W(xué)習(xí)摩擦力的時(shí)候，易知人正常行走時(shí)地面給人的腳底的摩擦力是靜摩擦力．但給前腳底和后腳底的摩擦力的方向如何呢?類似的問題，后輪驅(qū)動(dòng)的汽車，地面給主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的摩擦力方向如何呢？判斷靜摩擦力方向常用的方法是假設(shè)接觸面光滑，然后相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)就可以凸顯出來(lái)，從而得出與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)相反的方向即為靜摩擦力的方向．但上面的問題對(duì)于高一的初學(xué)者來(lái)說(shuō)，往往難度較大，不容易想象．

在課堂上筆者設(shè)計(jì)了如下活動(dòng)讓學(xué)生體驗(yàn)：把從飯店收集回來(lái)的幾十只一次性圓截面的筷子平行地鋪在地面上，如圖4(a)所示．然后請(qǐng)學(xué)生正常行走時(shí)把前腳踏在鋪好的筷子上面，如圖4(b)所示，明顯可以看到這些筷子向前面滾，前腳掌也跟著向前滑；接著請(qǐng)學(xué)生正常行走時(shí)把后腳踏在鋪好的筷子上面，如圖4(c)所示，明顯可以看到這些筷子向后面滾，后腳掌也跟著向后滑．通過這個(gè)游戲可以清楚地把學(xué)生們不易想象的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)顯現(xiàn)出來(lái)．

圖4 體驗(yàn)地面對(duì)腳的摩擦力

游戲揭示的物理知識(shí)：后腳掌相對(duì)地面有向后的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，所以地面給后腳掌的靜摩擦力向前；前腳掌相對(duì)地面有向前的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，所以地面給前腳掌的靜摩擦力向后．同樣也可以把遙控玩具汽車前輪和后輪分別放在鋪好的筷子上，打開遙控開關(guān)讓汽車啟動(dòng)，讓學(xué)生觀察筷子的滾動(dòng)方向，從而得知后輪和前輪相對(duì)地面的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向，由此得知地面給前、后輪靜摩擦力的方向．

3 能傾斜著立起來(lái)的易拉罐

教師在授新課“重力”的時(shí)候，會(huì)講到重心的概念，對(duì)于形狀不規(guī)則或質(zhì)量分布不均勻物體重心位置的確定通常懸掛一個(gè)不規(guī)則硬紙板的方法演示實(shí)驗(yàn)(即用懸掛法)，但通常這種紙板質(zhì)量是均勻分布的．筆者用喝完飲料的空易拉罐代替課本實(shí)驗(yàn)，趣味性更強(qiáng)．問學(xué)生們能否讓易拉罐斜著立起來(lái)，學(xué)生們?cè)嚵嗽?，發(fā)現(xiàn)怎么都立不住．筆者這時(shí)提供給學(xué)生們一杯水，讓他們往易拉罐里慢慢加入水，每加一定量的水，嘗試能否把易拉罐斜著立起來(lái)．嘗試幾次后會(huì)發(fā)現(xiàn)加入三分之一左右的水時(shí)易拉罐最容易斜著站立在桌面上，如圖5所示．

圖5 能傾斜立起來(lái)的易拉罐

游戲揭示的物理知識(shí)：易拉罐空著的時(shí)候其重心幾乎在圓柱體中心(地球?qū)找桌薷鞑糠种亓Φ墓餐饔眯Ч喈?dāng)于全部集中在圓柱體中心處)，易拉罐所受重力方向豎直向下，桌面對(duì)易拉罐的支持力豎直向上，兩者作用力方向不共線，不能滿足二力平衡所以立不?。?dāng)加入三分之一左右的水時(shí)易拉罐和里面水整體的重心與桌面支持力的作用點(diǎn)在同一豎直線上，重力與支持力可以達(dá)到二力平衡，故能斜著站立在桌面上．

4 能裝電荷的碗

在新授課“電容器的電容”，教師引入課題時(shí)一般是直接展示工廠正規(guī)生產(chǎn)的電容器實(shí)物或照片，如電路板上常用的柱形電容器、電扇上用的電容器．雖然這說(shuō)明電容器在我們的生活中應(yīng)用廣泛，但學(xué)生不能清楚看見其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，會(huì)覺得比較高端，而且不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣．筆者授課時(shí)設(shè)計(jì)了一個(gè)趣味游戲．問題：毛皮摩擦塑料棒，有很多靜電產(chǎn)生，有沒有方法像水一樣把它儲(chǔ)存起來(lái)加以利用？這個(gè)碗行嗎？(展示碗)

兩個(gè)一模一樣的金屬碗，在中間放上一層塑料膜，然后把兩個(gè)碗疊起來(lái)，相互靠近．教師強(qiáng)調(diào)，盡管相互靠近，但是被塑料膜絕緣，如圖6所示．3位學(xué)生手拉手，第一個(gè)學(xué)生手托下面的碗，教師用毛皮摩擦PVC棒，把PVC棒和上面的碗的鋁箔紙引線接觸，然后讓第三個(gè)學(xué)生手觸摸上面碗的碗底．讓學(xué)生體驗(yàn)被電的感覺，并讓學(xué)生說(shuō)說(shuō)感受，思考說(shuō)明什么？

圖6 趣味游戲能裝電荷的碗

師：可見這個(gè)碗有沒有能力儲(chǔ)存電荷？(生：有)人們就發(fā)明了這種可以儲(chǔ)存容納電荷的容器，叫做電容器．

游戲引入的物理知識(shí)：很自然地就可以引入能夠儲(chǔ)存電荷的容器叫電容器．借助“兩個(gè)金屬碗和塑料膜”讓學(xué)生了解電容器的構(gòu)造．兩個(gè)金屬碗相互靠近但絕緣，中間的一層塑料膜起絕緣作用．形形色色、多種多樣的電容器都有3個(gè)基本組成：兩個(gè)相互靠近但絕緣的導(dǎo)體，中間夾一層絕緣物質(zhì)——電介質(zhì)．

正如麥克斯韋所說(shuō)：一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，使用的材料越簡(jiǎn)單，越生活化，學(xué)生就越想透徹地獲得實(shí)驗(yàn)中所隱藏的奧秘．在如今各種高科技的實(shí)驗(yàn)設(shè)備越來(lái)越多地走進(jìn)中學(xué)實(shí)驗(yàn)室的今天，利用日常生活用品來(lái)做一些物理實(shí)驗(yàn)，能體現(xiàn)“從生活走向物理”“從物理走向社會(huì)”的新課程理念．在物理教學(xué)中，希望教師盡可能引導(dǎo)學(xué)生利用身邊的日常用品或廢舊用品，設(shè)計(jì)一些材料易找、裝置簡(jiǎn)單、直觀性強(qiáng)、現(xiàn)象明顯的創(chuàng)新小實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生創(chuàng)造豐富多彩的學(xué)習(xí)情境，激發(fā)他們探索科學(xué)的好奇心和求知欲，引發(fā)他們學(xué)習(xí)物理的激情與動(dòng)力，讓他們?cè)谑斋@知識(shí)的同時(shí)，又收獲歡聲笑語(yǔ)．