整理和總結觀察結果,是學生從演示實驗中感知事物的個別屬性的基礎上,通過分析、綜合、比較,最後把同類事物共同的、本質的特性用語言表達出來,從而掌握科學概念的思維過程。思維是客觀事物的反映,語言是客觀事物的標誌,因此獨立思考和語言表達是指導學生整理和總結觀察結果的兩個要件。
用伽利略實驗證牛頓第一運動定律,屬於探討性的演示實驗。實驗有著雙重教學目標:本節課的目標是驗證定律:“一切物體在沒有受到外力作用的時候,總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態”。本單元的目標是:為將來掌握“力是改變物體運動狀態的原因”和“我們看到的勻速直線運動狀態或靜止狀態,都不是由於物體沒有受到外力,而是它受到的外力互相平衡的結果”等科學概念,打下認識基礎。三次實驗都是同一輛小車由等高的斜麵上,由靜止開始下滑後,分別在三個粗糙度不同的水平木板上滑行不同的距離,歸於靜止。學生先有三個物理過程的知覺,然後對每個過程中小車的受力和運動狀態的改變進行分析,接著是對三個過程小車受力和運動狀態改變的綜合,比較,最後是對定律的文字進行理解。這對一群少年來說,要從單調的物理現象,經過複雜的思維,抽象出概括的文字,難度是很大的。但是,從平常的現象中發現不平常的東西,從表麵上似乎無關的一些東西去發現其間的因果關係,正是觀察力最可貴的品質。要通過演示實驗來達到教學要求和目的,教師必須充分發揮主導作用,即明確物理條件和設定係統,鼓勵和引導學生獨立思考,幫助學生理解定律的文字表達。具體的做法是,每做完一次實驗都要求學生對在水平麵上滑行的小車進行受力分析,畫出簡單力圖。其中,第一次受力分析時,要采用提問、議論的方式,引導學生理解三個要點:①小車滑行並無動力,水平方向隻有阻力作用(複習“力是物體對物體的作用”,分析相關的作用物體)。②運動的小車在豎直方向上沒有位移,重力和支持力是一對平衡力(複習二力平衡的條件和受平衡力作用的物體的運動狀態)。③重力和支持力對小車的作用效果互相抵消,可以理解為小車在豎直方向上“沒有受到外力作用”,隻在水平方麵受到阻力作用,隨後,對三次實驗結果進行綜合時,要鼓勵學生從力的大小變化所引起的小車滑行距離的變化,悟出小車受到的阻力與運動狀態之間的因果關係,最後通過比較就能較順利地理解定律的文字表達。
通過不同實驗項目的綜合對比,加強觀察力的訓練,促進觀察力的發展我們在不同的實驗項目中,對於相同實驗器材的使用方法和某些共同的特征,應該有意識地加以綜合比較。以形成學生正確的心理定勢,促進其觀察力的發展。
初中物理演示實驗器材中的量具、衡器、儀表,其相鄰的刻度之間的長度與相關的物理量之間都成線性關係。例如,天平的遊碼標尺和量筒、彈簧秤、安培表、伏特表的刻度等等,都具有這種共同特性。在反複使用這些實驗器材時,教師應有意識地引導學生去綜合、對比,主動地認識這種特性,讓學生養成以刻度的分度值為基準的觀察力。同樣的道理,教師也應該注意引導學生對於分屬不同的實驗項目,但具有相似或相關特性的物理現象。進行綜合、比較,如做磁極間的相互作用的演示實驗時,要跟電荷之間的相互作用進行對比;做直流發電機的模型實驗時要跟電動機的模型實驗對比;在光學的複習課上,還可以進行球麵鏡和透鏡對光線作用綜合性演示實驗等等。總之,經常有計劃有目的地在不同的實驗項目中,讓學生進行綜合對比,是培養學生觀察力的基本環節。