初中物理低成本演示实验的研究与开发

陈先锋，宋景萍，孙丽萍，曾祥叶，田 然

（贵州师范学院 物理与电子科学学院，贵州 贵阳 550018）

摘 要：本文通过贵州地区农村中学教师和学生对低成本演示实验的需求分析，得出低成本演示实验研究的意义.同时结合沪科版初中物理教材，对初中物理教材中不同部分内容的演示实验的相关低成本实验进行了分析探讨.

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关键词 ：初中物理实验；低成本实验；自制教具

中图分类号：G633.7文献标识码：A文章编号：1673-260X（2015）02-0269-03

低成本演示实验器具，指实验者利用生活中低廉的材料自制教学用具，这在我国有着较为悠久的历史渊源.著名物理学家朱正元教授就曾倡导“坛坛罐罐当仪器，拼拼凑凑做实验”[1].随着我国经济的快速发展，大部分初级中学的现代教育设施逐渐得到提高和完善，一些教师则忽略了自制实验教具在实验教学活动中的重要性.自制教具是否走到了尽头，将完全被新式仪器所取代呢？

诺贝尔物理学奖获得者李政道博士说过：“自己动手做的仪器，永远比买来的好”[2].其主要原因在于自制实验仪器浓缩了授课教师的教学精华，并非厂制仪器所能代替.近几年的中考物理试题中，有关自主设计实验的探究型题型越来越多，如果授课教师在授课的过程当中适当利用低成本自制实验器材进行课堂教学，学生遇到相关内容时就不会显得无从下手.由此可见，低成本演示实验对优化一线教师的课堂教学效果及提升学生学习成绩等方面都起着非常重要的作用.

1 贵州地区低成本演示实验的需求分析

1.1 贵州农村初中实验教学现状

物理是一门以实验为基础的自然学科，学生对实验的兴趣浓厚程度直接关系到其物理知识体系的建构[3].为了了解初中学生对低成本演示实验的喜爱度，我们分别对贵州省的贵阳、织金、普安的农村中学的物理老师进行了访谈，并对这些学校中280名学生进行了问卷调查.通过访问和调查我们发现，多数初中物理老师主要是通过课堂演示和口述实验两种方式进行实验教学，如图1.1.针对学生喜欢何种实验教学方式进行调查，57.9%的学生选择老师自制的实验仪器，如图1.2.

从分析得出，演示实验在贵州农村初级中学得到了一线物理老师的高度重视，教师自制实验又很受初中学生喜欢，因此低成本演示实验的研究在贵州农村初级中学具有一定的前景.

1.2 低成本演示实验的意义

低成本演示实验主要利用生活中的物品做实验，既贴近生活又很新颖，能够大大激发学生的好奇心和物理学习兴趣[4].在指导学生理解物理概念、引导学生大胆创新、提升学生学习物理的兴趣等方面具有积极的意义.同时低成本演示实验取材容易、制作简单、实验现象明显，针对贵州农村地区一些初中学校物理实验存在的问题，如器材匮乏、师资紧缺等，能够很好地加以解决.在丰富实验多样性、改善贵州农村地区学校实验现状方面有重要意义.

2 初中物理低成本演示实验教学案例

2.1 液体压强演示器

取矿泉水瓶的上半部分，在靠近瓶盖约2cm处按图2.1所示钻三个孔（孔1、孔2距瓶口约2cm，孔3距瓶口约4cm）.将一只废弃的水笔中性笔芯洗净，剪出约1cm长的笔芯三段，分别插入矿泉水瓶已钻好的孔中，笔芯与瓶身接触部分用橡皮泥进行密封.将做好的仪器灌入一定量的水，不同深度的三个孔会向外喷水，学生通过观察喷出水柱的强弱，可以直观感受到液体沿各个方向均有压强，并且同一深度压强不变,随深度的增加压强增大[6].再让学生自己做实验，将该自制仪器置入水中，实验效果如图2.2所示.使用该器具进行教学能够很好地突破液体压强与深度关系的教学难点.而且还能让学生感受到，同一深度液体向不同方向的压强相等.

2.2 惯性演示器

取一张信笺纸，折成一个条状矩形环，将其立于去掉瓶盖的矿泉水瓶瓶口，并在矩形环的正上方放一个一角的硬币.用手迅速弹开矩形环，硬币由于具有惯性和受到重力的作用会掉入矿泉水瓶中，该实验在帮助学生理解惯性原理的同时还具有一定趣味性，如图2.3.

2.3 潜水艇原理演示器

潜水艇原理是中考常考题型，如果学生事先观察了相关实验，做类似的题就不会感到陌生.如图2.4，取一个透明细口塑料瓶，在其盖子处钻两个孔.另取一只用完的水笔中性笔芯剪成一短一长两截，分别插入已钻好的瓶盖孔中.取一长度适当的橡胶管，让其一端与长的笔芯露出瓶盖处连接，另一端与注射器的注射口连接，再将瓶颈用焊锡丝或铝丝加重，使其竖立水中，通过注射器吸、排，控制瓶子上浮和下沉.

2.4 自制温度计[5]

取一个透明的玻璃药瓶洗净，在里面装满酒精后滴几滴红墨水，使整个液体变为红色，之后取清理干净的水笔中性笔芯，将一端插入药瓶后密封药瓶，便制成了自制温度计.用自制的温度计去测量不同温度的水，可以明显观察到液柱高低的变化，如图2.5.该实验巧妙地将液体的热胀冷缩现象进行放大，化抽象为具体，能够很好地帮助学生理解温度计的工作原理.

2.5 声音在真空中传播演示器[5]

将电子生日蜡烛中的发声芯片和注射器的抽气柄取出，用细线的一端与发声芯片连接，另一端与抽气柄的胶塞处连接，之后将发声芯片放入注射器中，并将抽气柄装回注射器，就做成了一个声音在真空中传播演示仪，如图2.6.排出注射器中空气后用橡皮堵住抽气口，再拉动抽气柄即可演示声音在真空中的传播.相对于初中物理课本的真空罩做声传播实验，本装置具有器材简单、成本低两大优势.

2.6 彩虹形成演示器

取一个三菱镜，用一只大电筒（学校保安室一般都有）照射三菱镜，透过三菱镜的光会在教室的墙面上呈现一条彩色的光带，如图2.7所示.该实验的创新之处在于用强光手电筒模拟太阳光，实验效果非常明显.

2.7 小孔成像演示器[5]

如图2.8，将硬纸箱裁成约6dm×3dm的长方形，并将其沿6dm的一边折成四折，做成一个长方体筒.另取一个1.5dm×1.5dm的正方形纸片，中间打一个直径约为1mm的小孔.将打好孔的硬纸片按图所示粘贴到长方体筒的一个底面.在长方体筒的另一侧距底面约1dm处将其剪开，用白色塑料袋平整地将剪开截面封住，做成接收烛像的光屏.之后将长方体筒重新粘在一起，这就做成了小孔成像演示仪.与初中物理书上小孔成像实验相比，本仪器在光屏的前端多了一个挡光罩，受外界光线的干扰较小，实验效果如图2.9.

2.8 摩擦起电演示器[6]

取三条约5cm长的非白色细线分别将其一端等间距地粘贴在一次性筷子上，如图2.10.用塑料袋摩擦矿泉水瓶瓶身后将矿泉水瓶接近一次性筷子的细线，会发现细线向上立起，将手触碰瓶子摩擦部位后，细线恢复原位，不再被吸引，由此证明摩擦后的瓶子带了电.

3 结论及建议

低成本演示实验取材容易，制作简单，实验现象明显，各个地区的物理教育者都可以制作，是很好的辅助教具.同时低成本演示实验生动形象，能够激发学生的好奇心及动手积极性，让学生变被动学习为主动学习，适合各个地区不同基础的学生[7].在初中物理新课教学中适当引入低成本演示实验，不仅能够方便老师进行新课教学，还能很好地突破学生做实验探究类试题无从下手的难点.因此，不论是一线教师还是即将走入教育岗位的物理教师，都应该注重低成本演示实验在教学中的应用，既方便自己教学，又让学生在轻松的氛围中学好物理.

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参考文献：

〔1〕杨勇诚.浅议新课程背景下中学物理实验室的建设与作用——重温我国著名物理教育家朱正元先生的物理教育思想[J].物理教师（高中版）,2007,28(10):26-27.

〔2〕卞祖武,赖肖冰.谈低成本物理实验资源开发[J].江西教育（综合版）,2009(1):47.

〔3〕王较过,李明.对中学物理实验教学进行改革的尝试[J].物理教学探讨（中学教学教研专辑）,2008,26(3):8-10.

〔4〕柳华.探究性教学过程的组织与学习兴趣的激发[J].物理与工程,2005,15(5).

〔5〕廖伯琴.八年级物理（全一册）[M].上海:上海科学技术出版社，2012.6.

〔6〕廖伯琴.九年级物理[M].上海:上海科学技术出版社,2002.8.

〔7〕路永然.加强物理实验教学培养实验探究能力[J].学苑教育,2011(6):59.