實驗手段強化物理概念和規律教學
物理實驗在中學物理教學中的重要意義,至少有以下三點:(1)它是我們獲得中學物理知識的基礎。沒有實驗,沒有對現象的觀察,沒有實驗數據,物理現象的認識、感受是不深刻的。(2)通過物理實驗可以培養學生的實驗技能。這是“看實驗”辦不到的,“背實驗”更辦不到,必須讓學生親自做實驗,才能培養出來。(3)實驗對學生素質的培養具有重要作用。它能夠培養學生一絲不苟、認真細致的作風和實事求是的精神。實驗不要受標準和課文的限製,可以做標準和課本沒有安排的實驗,讓學生回家做一些實驗,或把演示實驗改為學生實驗,也可多研究,多創造一些新的實驗。
浙江省寧波市萬裏國際學校阮建勇老師在教學中堅持以實驗為基礎,綜合啟發為原則,引導學生積極主動、生動活潑地獲取知識,標準要求的演示和分組實驗必做外,結合課本內容,如誤差、杠杆、大氣的壓強、牛頓第一定律、牛頓第二定律、電功率、反衝運動、密度、電磁感應現象等,設計了一些取材容易、製作方便、構思巧妙、操作簡單的演示實驗、分組實驗、課外小製作、小實驗和實驗競賽等,通過用多種實驗手段加深學生學習物理概念的理解和規律的認識,培養了學生動手和創造能力,取得了一定的成效。
現列舉幾例以供參考。
用“橡筋杠杆”認識杠杆的力臂
《杠杆》一節的力臂是初中學生較難掌握的一個概念,能不能從實驗出發,使學生感受到“力臂”,理解“杠杆的平衡條件”呢?在教學中設計了:橡筋杠杆(每人一套)。
如圖1所示,用一根筷子等距離鑽四個小孔A、B、C、D。A、B、孔各係一根吊線,為掛鉤碼之用;C孔插上一枚回形針,做支點;D點係一根橡筋。通過四個實驗右手受力比較,學生會較容易理解力臂概念和杠杆平衡條件。實驗中教師需要注意以下幾個問題:①必須向學生強調,每次實驗筷子必須拉到水平位置。②啟發學生比較實驗1、2得出結論,引入力臂概念。③啟發比較實驗1、3得出結論,引入杠杆平衡條件(也可用彈簧秤作定量研究)。④實驗4是既趣味又具挑戰的實驗,可讓幾個學生同時上講台試一試,在學生咬著牙使勁拉橡筋但卻不能使筷子拉到水平位置的時候,教師可提問,為什麼不能使杠杆拉到水平位置?這時有很多學生會得出動力臂等於零的結論從而進一步掌握和理解了杠杆平衡條件。⑤教學中必須緊密圍繞教材內容邊實驗邊講解。
弄清“誤差”的兩個小實驗
“誤差”這個概念是初中學生開始學物理的一個新概念,而剛學物理的學生習慣於機械識記概念,如何使學生變機械識記為理解識記,使學生變“讓我學”為“我要學”。我在“誤差”教學中設計兩個邊教邊實驗(見實驗表格)。
實驗一:測量葉片的長度
實驗次數測量工具葉片的長度(厘米)
1最小刻度為厘米的刻度尺
2最小刻度為毫米的刻度尺
實驗二:測量圓的周長和直徑
實驗次數測量器材(圓柱體一個)周長(厘米)直徑(厘米)周長和直徑的比值1最小刻度為厘米的刻度尺一把、三角尺二把、棉線一條2最小刻度為毫米的刻度尺一把、三角尺二把、紙帶一條、大頭針一枚最小刻度為厘米的刻度尺可自製:①在白紙上畫上最小刻度為厘米的刻度尺。②在複印機上複印。數量與班級人數相等。③每條紙用裁刀裁成條形,夾在塑封紙上用塑封機塑封。當然,最小刻度為厘米的刻度尺的製作也可以在前一節課作為課外小製作作業,讓學生自己找材料製作。
“實驗一”可使學生理解“誤差”的概念和產生誤差的原因。學生實驗時,教師可提出:同桌兩位同學用各自的刻度尺測量葉片的長度(圖2),測量方法都正確,那麼測量結果完全相同嗎?用同一把刻度尺呢?測測看,然後互相比較測量值,填入表,加以分析。
“實驗二”可使學生理解減小實驗的誤差可用“校正的方法或換用更精確的工具”,實驗時教師可強調:①用紙帶緊繞圓柱體一圈多重疊處用大頭針刺小孔,然後展開紙帶測出兩小孔間距離即為圓的周長,這種方法校正了前一種有較大誤差的方法。②實驗1的測量數據取兩位有效數,實驗2的測量數據取三位有效數。這個實驗可加深對“誤差是不可避免的”這個概念的理解,因為圓周率的值是他們熟知的,同時對圓周率的測量結果,可結合幻燈片“圓周率”,介紹我國古代科學家祖衝之,對學生進行一次生動的愛國主義教育。
可樂瓶製作的“水箭”發射競賽
結合高中力學“反衝運動”教學,利用廢棄的可樂瓶,再化一角錢在車行裏買一個氣門,就可以參加有趣的“水箭”發射競賽,這是學生們最受歡迎的活動。
具體製作如圖3所示。競賽前,教師準備幾隻一次性注射器,拔掉針就成了簡易的小漏鬥,加水至半瓶,插入氣門芯,旋緊氣門帽,再用打氣筒打氣40-60下,然後再按圖快速旋開氣門帽,拔出氣門芯,同時放掉可樂瓶,這樣利用水的反衝,水箭就豎直發射了,可升至2-4層樓高。教師可測水箭的留空時間計成績。這項活動也可作為學校科技節的競賽活動。