在分組實驗中,學生的活動是多方麵的,既有思維,又有操作,這就需要發揮教師的主導作用。實驗時,教師可先介紹實驗目的、方法及注意事項,然後教師在台上做,學生在台下跟著教師一個動作一個動作、一步一步地跟,這種方法對於初中起始年級的學生更合適、有效。學生在教師的步步指導下,養成良好的實驗方法實驗修養。隨著實驗技能的不斷提高,逐步培養學生設計實驗,獨立實驗的能力。
(2)盡可能將演示實驗改為分組實驗
如阿基米德定律、牛頓第二定律等。
(3)將驗證性實驗改為探討性實驗
先讓學生去研究、探索物理量之間的關係,後總結出物理規律。
(4)開辟第二課堂
第二課堂既可完善、豐富、深化課堂知識,又可培養學生的實驗技能。主要形式有:①指導學生進行課外實驗;②組織參觀活動;③舉行操作實驗競賽;④組織課外興趣小組;⑤舉辦物理科技晚會等。
(5)實驗考查
考查的形式有:①書麵實驗考試;②實物實驗操作的考查。
總之,學生實驗技能的培養是通過多方麵的長期培養,它除了上述所論及的之外,還包含有其它方麵內容,但作為中學學生物理實驗技能的培養,上述所論及的是最主要、最基本的。
因此,抓好上述論及的技能培養,則是抓住矛盾的主要方麵。它是多方麵的主要影響因素。
物理實驗教學中的觀察與思考
觀察實驗,是物理學科一個很重要的學習方法。
積極引導學生注意觀察實驗,是物理教學目的之一,也是十分重要的和必不可少的教學環節。廣西柳州八中桃光老師通過一些日常生活經常遇到的物理現象,說明了注意觀察實驗,並善於思考分析,對提高教學質量是大有幫助的。
例1直徑和密度均勻的旗杆靜止豎立在操場邊,一陣風吹過之後,旗杆作微小振動,若隻用秒表,能求出旗杆的大概高度嗎?
我們經常參加升旗儀式,鋼管做的旗杆高高豎立著,在受到外力作用時會來回擺動,這是大家熟知的事實。可引導學生注意認真觀察、研究它。設旗杆的高度為h,那麼重心在h2處,分析旗杆振動時的受力,可知使旗杆做往複振動的合力(如圖1乙)是旗杆的重力mg和旗杆偏離豎直位置發生形變而產生彈力N的合力。合力F=mgtga。當旗杆振動偏離豎直線夾角a<5°時,由三角函數表查知tga=xh/2,式中x為杆重心相對於豎直平衡位置的位移。考慮到合力F的方向,可寫成:
-2mgh=-k(k=2mgh)。
可見,當a很小時,可以認為旗杆的振動是在跟位移大小成正比並總是指向平衡位置的力作用下做簡諧振動,即是擺長等於h2的“單擺”振動。由單擺周期公式得:
T=2πh2g,若用秒表測出旗杆振動n次所用t秒時間,那麼有:
tn=2πh2g,ht2g2n2π2。
例如:n=10次,t=1分=60秒,得h=602×982×102×3142179(米)。
例2為什麼早晚看太陽比中午看太陽要大些(遠在公元前五百多年,孔子就因此問題被兩個小孩問倒)?
學生都知道,地球的自轉和繞太陽公轉的方向均是由西向東,如圖2所示為俯視圖O1、O2分別為地球、太陽的中心,ω1、ω2分別為地球自轉和公轉的角速度,地球自轉和公轉的軸線是垂直紙麵且分別通過O1、O2兩點。
圖2中,觀察者在地球上一點A,於早上(例如6時正)當太陽初升時剛好完全看見太陽。而當地球自轉公轉6小時後正對看太陽,即中午12時,也就是在圖2中的A1點觀察太陽。B、C兩點為太陽直徑上兩個發光點,在這裏假設太陽隻有B、C兩點發光,那麼B、C兩發光點的光線照射到A點就不是平行光線了。圖中O1外的第一個圓表示地球A點所在的切麵的大小,第二個圓表示包圍地球大氣的最高層(這裏把大氣層理想化,大氣密度取平均值),在早上,觀察者看到太陽升起時,B、C兩點的太陽光線要穿越如圖2中A′A1大氣層,結果使B、C兩點太陽光線產生折射偏向程度較大;在中午,如圖2中A1點,正是太陽垂直照射之時,B、C兩點光線穿越如圖2中A′1A大氣層,加上中午氣溫高,空氣密度較小,太陽光垂直地麵較短時間穿越A′1A大氣層的結果,使B、C兩點太陽光幾乎不發生折射現象。這樣,就產生兩個結果:
(1)沿著圖2中虛線方向看,在早上(A點)使觀察者提前看出日出。
(2)觀察者在早上A點看太陽比中午A1點看太陽要大些。如圖2中,若人眼睛真能看到大氣最高層(A和A′1)的“太陽”,顯然A′比A′1要大些。