改进型物理实验对课堂教学有效性的促进

文/周小菊

【摘 要】本文通过改进型实验对引入课题、优化实验效果、突出教学重点、突破教学难点以及对物理知识验证和延伸的论述，说明改进型实验在激起学生探索学习的欲望、促进课堂教学、完成教学任务、提高课堂效率等方面都具有极好的作用。

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关键词 改进型实验；有效促进；教学

改进型的实验来源于教学的需要，来源于问题的发现，是为了解决教学实际问题而进行改进的。实验室里与教材配套的实验仪器，有时满足不了物理教学的实际需要。通过改进原有实验，就成了物理教学中师生掌握教学重点、突破教学难点的重要方法，可以解决教学中存在的实际问题。改进型实验促进物理课堂教学的有效性提高主要体现在以下几个方面：

一、用惊奇的改进型实验引入课题，激起学生探索学习的欲望

人类具有天生的学习愿望和潜能，这是一种值得信赖的心理倾向，它们可以在合适的条件下释放出来；教师的角色应当是学生学习的“促进者”，激发学生更好地学习。用惊奇的改进型实验引入课题，激起学生探索学习的欲望。

如《光的全反射》这节课，就可以用一个改进型实验引入。先将一光亮的钢球用铁丝固定，放在蜡烛的火焰上熏黑；然后将熏黑的铁球浸没在盛有清水的透明玻璃中，学生观察到铁球变亮了，学生误认为是水泡掉了铁球上黑色物；当老师从水中取出时，学生奇怪看到铁球还是黑的；当老师再次将铁球再放入水中时，学生惊奇得发现铁球又变亮了，学生大惑不解，急于想搞清楚到底是什么原因导致了这种现象的发生？学生的求知欲望完全被调动了起来。

二、用改进型实验优化实验效果，有效促进了课堂教学

运用现代多媒体技术，可以改进实验现象、实验效果的呈现方式。

如观察布朗运动。传统教学中，对布朗运动的观察，往往用显微镜直接观察，要观察到明显的布朗运动有相当的难度，即使是老师也不容易观察，无经验的学生更难看到。即使调试好了，也不容易看到结果，观察的时候太吃力了。

我的改进方法是把显微镜与实物投影仪组合，先把显微镜调试好，然后去掉目镜，取而代之的是投影仪的摄像头（小头的），这样就把布朗运动的真实情景直接投影在大屏幕上，对布朗运动进行“现场直播”，让学生轻轻松松看到布朗运动，观察颗粒的运动情况。当小颗粒的蠕动被放大呈现在大屏幕上时，学生被这奇妙的场景深深吸引，达到的实验效果，远比用显微镜观察好。而且，这种操作还可以用在其他一些不易用肉眼观察的实验现象中。

又如用风力发电机替代手摇发电机做交流电的实验。为了展示交流电的特性，让学生直观看到交流电的特征，通常是用手摇发电机做实验，配合示波器进行观察。但是手摇发电机结构的原因，实验的效果并不理想。改用风力发电机做实验，效果就特别好。当风力发电机慢慢转动时，与之连接的演示电表就大幅度地左右摆动，学生看到非常清楚；为了说明交流电的周期、频率和振幅特征，可把风力发电机与示波器连接，通过改变风力发电机的转速，在示波器的屏幕上直观清楚展示交流电的周期、频率和振幅的如图所示，变化规律。当加大风力发电机转速时，示波器的屏幕上正弦曲线的竖直方向上波的幅度会变大，水平方向上整波形的个数会增多，学生直观的发现，随着电机转速的变大，交流电的振幅变大、周期变小、频率变大；反之，当减小风力发电机转速时，示波器的屏幕上正弦曲线的竖直方向上波的幅度会变小，水平方向上整波形的个数会减少，交流电的振幅变小、周期变大、频率变小。这种直观的展示，极大的优化实验效果，有效促进了课堂教学。

三、用改进型实验刻画教学重点，有效地完成了课堂教学任务

每一节课都有一定的教学任务，都有教学目标，教学一定要突出重点。利用改进型演示实验进行教学，可以更好的突出重点。

例如，向心力概念教学。利用几个改进型小实验就可以轻松刻画教学重点。

老师先做一个实验。一个近似光滑的竖直环形挡板，让小球在近似光滑的水平面上沿着挡板做匀速圆周运动。小球竖直方向上受重力和支持力是一对平衡力，作用效果相互抵消。水平方向上受到挡板的弹力，挡板的部分是可以打开的。如果小球运动到缺口处时，用沾有墨水的小球来做实验，就可在白纸上留下运动轨迹。打开挡板后，小球不再做圆周运动了，而是沿切线方向做直线运动。可见做圆周运动的小球确实有受到挡板对它的弹力，弹力的方向沿着半径指向圆心。这是这个弹力使小球做圆周运动。

再让学生看一个实验。这是一个蒙有毛巾的转盘，毛巾上放一个木块，让木块随着转盘近似做匀速圆周运动。对木块受力分析，是静摩擦力使木块做圆周运动。

再来做一个小游戏，老师出示一个竖直放置、杯口始终朝小的玻璃杯，怎样利用它将桌面上的乒乓球竖直提起来，跨过障碍物，搬到另一边呢？师生思考讨论后，让乒乓球在玻璃杯内快速做圆周运动，乒乓球不会掉下来，完成搬运乒乓球。乒乓球受哪些力呢？重力和玻璃杯对它的支持力。那是什么力使乒乓球做圆周运动呢？是支持力的水平分力，这个分力我们也可以看成是重力与支持力的合力，方向总是沿半径指向圆心，正是这个力使乒乓球做圆周运动。

总结前面实验中小球、木块、乒乓球，他们都做圆周运动。都受到指向圆心的力的作用。我们把这样的力就叫做向心力。然后给向心力下定义就水到渠成：做圆周运动的物体要受到一个始终指向圆心的力的作用，这个力叫向心力。那向心力是由什么力提供的呢？

第一个例子中是弹力，第二个例子中是静摩擦力，第三个例子中是重力和支持力的合力或者说是支持力的水平分力。以后学习的其他性质的力，比如万有引力、电场力、磁场力也能使物体做圆周运动。可见，向心力是可以由这么多不同性质的力提供的，我们不能说向心力就是弹力，就是静摩擦力，它是按效果来命名的，所以向心力是一种等效力，不是一种新的特殊性质的力。再次分析实验，做圆周运动的物体要受到向心力，向心力的方向与速度方向始终垂直，所以向心力只改变速度方向，不改变速度大小。

这样利用改进型演示实验，更好的突出教学重点，有效地完成了课堂教学任务。

四、用改进型实验突破教学难点，提高了课堂教学效率

教材中的结论比较抽象不易理解和记忆，利用改进型实验，直观展示物理特征，会给学生留下深刻的印象，能突破教学难点，提高学生对概念、规律的理解，提高课堂教学的效率。

比如金属电阻率随温度的变化的教学。我们知道，金属电阻率会随温度的变化而变化，但是，上课的时候，很多老师只会定性介绍，没能证明给学生看，学生印象不深，改进教材做法制作课堂演示实验。这里用白炽灯灯丝做的一个探究电阻率随温度变化的实验，利用白炽灯的灯丝电阻率随温度升高而变大的性质。将电源、开关、100瓦白炽灯泡的灯丝（敲破100瓦灯泡的玻璃利用其灯丝及底座）、和小电珠串联起来，接通电路后灯珠发光，用点燃的蜡烛给100瓦白炽灯泡的灯丝加热，发现小灯珠立即变暗，移走蜡烛小灯珠很快又变亮。在实验中，学生清楚地看到原来亮着的小电珠，在100瓦白炽灯泡的灯丝被加热后，小电珠变暗甚至熄灭了，说明白炽灯的灯丝温度升高后，电阻变大了，从而使得电路中的电流变小了；而移走蜡烛后，白炽灯的灯丝冷却后，电阻变小了，从而使得电路中的电流变大了，小电珠重新亮了起来。实验表明金属的电阻率随温度的升高而变大，实验使得问题变得直观明了。当学生对明灭不停转换的实验现象发出惊叹时，那么对于电阻率随温度变化的规律的学习也就水到渠成了。

五、用改进型实验做物理规律验证，有效地巩固了课堂教学

实验完成之后，不但要引导学生对实验进行分析、总结，并且要对实验进行恰当的延伸，尽可能扩展实验的成果，通过创设问题情境来借题发挥，从不同角度，用不同方法进行变式实验，这对深化理解物理知识，克服思维定势，促进知识的迁移和运用都十分有益。

例如，在完成机械能守恒一课的教学任务后，可以做“铁球打鼻子”的实验。课堂上做这个演示实验可以充分调动学生的积极性和吸引学生的注意力。把一只大铁球悬挂在天花板上如图所示。请学生（或者老师自己做）紧贴墙壁站好，双手捧起铁球。让它靠近鼻子，轻轻释放，铁球半周期后，会向你的鼻子摆来。如果没胆量，肯定会逃走。倘若相信机械能守恒原理的话，一定会坦然地站在原位置上，并深信铁球绝不会伤到自己。而事实上因为水桶在摆动过程中毕竟有空气等阻尼因素存在，使其摆幅渐小，只会一次比一次更远离你，问题就看你敢不敢做这个实验。相信学生看来这样的改进型实验，一定会相信刚才学习的知识”。

结束语

由此可见，改进型实验对引入课题、优化实验效果、突出教学重点、突破教学难点以及对物理知识验证的论述，说明改进型实验在激起学生探索学习的欲望、促进课堂教学、完成教学任务、提高课堂效率等方面都具有极好的作用。

（作者单位：福建省福州市鼓山中学）