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1、物理演示实验及改进的几点尝试云南省个旧市第三中学 管秀梅物理知识来源于实践，特别是来源于观察和实验，物理是一门以实验为基础的学科。每个概念的建立，每个定律发现，无一不以坚实的实验结论为基础。离开了实验就谈不上物理学的发展。例如：经典力学奠基人伽利略研究自由落体运动就采用了间接实验方法；居里夫人经过艰苦的实验，发现了放射性元素钋和镭，从而打开了人类进入原子核世界的大门。实验能给学生正确的物质观认识论，能培养学生崇尚科学重视实践追求真理的世界观，实验在培养学生全面发展中有着不可缺少的作用。演示实验是物理教学方法的一个重要组成部分，是使教学直观化、形象化的重要手段，是“就物说理”的具体表现，也是培养
2、学生思维能力、建立物理概念的重要措施。它不仅可以帮助教师对教材内容进行具体生动的讲解，还可以启发学生的思维，发挥他们学习的积极性和自觉性，促进他们对所学知识的理解和记忆。“演示实验可以使课堂教学过程生动有趣，注意力集中，对物理现象获得深刻的印象”，是教学的各个环节中不可缺少不可替代的一个重要环节。我们必须十分重视，要做到目的明确，既明显直观又充满启发性，结果正确且显著，使学生观察后能较快、较准确地了解物理现象，建立物理概念，得出初步结论。同时我们应在教学实践中不断探索改进，创新实验内容，提高实验教学的质量，保证教学任务顺利完成。（一）演示实验基本内容及要求1.演示实验目的要明确“认识物理现象，
3、建立物理概念，掌握物理定律和规律，解决物理问题或习题的学习过程中都需要演示实验。”演示实验具有直观、生动、新奇、效果明显的特点，一些好的演示实验给学生感官以强烈刺激，可使其终身难忘。在开始学习认识电的知识时，我和学生一起把纸剪碎放在桌面上，然后用身上的毛线衣摩擦三角板，把三角板靠近碎纸，碎纸便会跳起来粘附在三角板上。这个实验有趣又容易做到，学生一辈子都记得，对摩擦生电有了清晰而直观的感性认识。演示实验是用来配合教学的，我们应该根据不同的内容和要求，选择最佳的实验进行演示，以达到教学目的。能达到教学目的的实验可能有好几个，我们不必一一演示，只要精心选择一个或几个足以达到目的即可，但无论什么样的选
4、择，都必须具有明确的目的，防止喧宾夺主，反而达不到预期的教学效果。2.演示实验要明显直观演示实验是我们教师在课堂上结合教学内容进行亲手操作表演的实验，是展现物理这一自然科学最具魅力的有效手段，既然是做给学生看的，每个实验就应做到明显直观，过程清楚，结果显著。首先，明显直观。就要求演示的器材尺寸要大些，刻度线条要粗些，使教室最后一排的学生看得清，还可借助投影、机械放大等手段增强其明显直观性。例：用活动底片放在投影仪上拉动底片，演示机械波的形成，在银幕上看得非常清楚；再用一根白色长细绳一端栓在教室的门把手上，一端栓在筷子的一头，手拿着筷子的另一头抖动形成一列机械波效果也非常明显。另外，一些细节也应
5、考虑，比如：仪器放置的位置及方向，背景的色调、照明的光线等。其次，过程清楚。整个实验分几步、先做什么、后做什么教师要讲清楚，学生要能看清楚，最后得出什么结果，要一目了然，给学生感官一个强刺激。要通过现象看到本质，没有必要选择精密复杂的实验装置。例如，在玻璃瓶中装红色水，塞子中插一细玻璃管让管中红色水面升到一定高度，只要一捏玻璃瓶，很明显看到管中的水面立即上升一定的高度，这充分地说明了物体受力后发生的微小形变。3.要有启发性演示实验能够提供丰富的感性材料，化抽象为具体。但它不是杂技魔术表演，它最终目的是要让学生通过观察启发思维，经过分析归纳得到物理概念和规律，并培养兴趣，发展能力。因此从设计编制
6、程序、选材到每一个过程以及得出什么结果都必须在启发性上下功夫。实验中的启发性，首先在于以趣激疑，当生动的物理现象出乎学生的意料之外时，认知的矛盾将上升为思维的动力。例如，在做大气压托住水杯中的水的实验时，我是这样改进的：先提出问题：装水的杯子倒过来水会流下来吗？学生都说会，然后把装水的杯子倒过来，水当真流下了。马上问水为什么会流下来吗？说明这是因为水受到重力的作用。接着问如果在杯口盖一纸片，倒过来水会流下吗？有的说会，有的说不会，有的不出声。接着压住纸片把水杯倒过来，当手离开盖着杯口的纸片而水并没有流下时，同学们都同时发出一片“哇”的惊叹声，学生的问题必将由然而生，这时需要及时给予引导，提出一
7、系列问题：为什么会有这种现象？是什么原因引起的？是纸托住了杯内的水，那么是什么托住了纸片？然后释疑得理，由实验引发的问题经学生思考，教师讲解，便逐步了解物理知识，掌握了物理规律，这一过程体现了由实践上升成理论的认知规律。4.要有显著正确的结果一个演示实验要么能引出一个物理概念和规律，要么验证一个物理概念和规律，因此，每个演示实验一定要确保有显著正确的结果。历史上著名的“泊松亮斑”极生动地说明了这个问题。光的微粒说支持者法国数学家物理学家泊松为检验菲涅耳的波动理论，在应用菲涅耳对光波绕障碍物衍射的数学方程时，泊松证明：如果这些方程的确描述了光的性质，那么当一个小小的不透光的圆盘置于光束中时，放在
8、圆盘后面的屏上应当在阴影的中央出现一个亮斑。这在当时的物理学家的头脑中是不可想象的，是荒谬的。泊松十分指望这个荒谬的预言会导致推翻波动说，因而他要求菲涅耳做实验。菲涅耳接受了这个挑战，他安排了一个实验装置来证实这个预言，果然实验的确证实了在阴影的中央有一亮斑。在教学中我是这样做的：把一不透明的小圆形纸片（直径大约0.3厘米）贴在一块小玻璃板上，形成一不透光的圆盘，然后用调成平行光的手电筒光照射这个小黑点，调整光源、玻璃、光屏之间的距离，果然在光屏上得到明暗相间的同心圆环，在正中心出现一亮斑。学生看后感到出乎预料和惊讶，这时马上对学生加以解释，说明这是光的衍射，进一步说明光具有波动性。此实验的关
9、键是小圆形纸片的大小，过大或太小效果都不太好，要让结果显著而正确，就必须先做多次对比实验。（二）演示实验中还会存在的问题1.课前的充分准备演示实验作为一种教学手段，是教师备课的重要内容，需要我们认真研究和准备，要准备到每一个细节。如果轻视课前演示实验的准备工作，往往造成演示失败或出现意想不到的情况，以致在课堂上手忙脚乱，勉强让学生接受了结论，教学效果也不会理想。造成这种情况的原因，有的是认识存在问题，对实验教学不重视；有的是疏忽大意，以为实验内容简单，以前做过或曾看见别人做过；还有的是怕麻烦，这些都是演示实验教学的大忌。课前做好充分的准备，可以提高演示的成功率，但不能保证课堂上一定不出问题。出
10、了问题怎么办？一是要镇定，切忌手忙脚乱，应认真思考和分析，尽可能及时找出原因，迅速排除故障；二是要实事求是，万一失败不可简单地用“仪器不行”来搪塞，更不能编造数据，弄虚作假。应当向学生如实说明实验失败的原因，申明下次再做。这种负责的精神和科学的态度，才能培养学生实事求是的科学作风，对学生产生良好的影响。2.操作规范性操作规范是指教师一定要认真按照操作程序进行，包括“仪器的放置、装接方法、操作、数据观察和记录等”，动作要准确、大方。教师的一举一动都是示范给学生看的，会给学生留下深刻的印象，起到潜移默化的作用。教师的规范操作，不仅是实验成功的前提，而且是学生模仿的范本，能使学生养成严谨求实的良好实
11、验习惯。如果不规范，草草了事，仅以能显示实验现象为满足，急急表演，匆匆收场，这样的实验必不能给学生留下深刻的印象，而且忽视了学生由感性到理性的上升过程，忽视了学生能力的培养，不能达到实验的目的。3.演示实验要清楚演示实验不仅要现象清楚，而且还要面向全体学生。教师要想方设法增大演示实验的可见度。投影放大、机械放大、自制可见度大的仪器进行演示等都是常用的方法。演示实验模糊不清，学生看不到清晰的实验过程和明显的实验结果，搞不清实验所演示的规律、原理，无助于物理教学，做了也是白做，不但浪费时间，还会引起学生逆反心理。（三）演示实验改进的几点尝试1.惯性演示实验的改进物理教材中已编入了大量的演示实验，但
12、有的章节和知识点还没有演示实验或数量还不够，有些实验因为自身设计或实际教学条件的局限，效果还不够理想。演示实验的有无在教学的效果上有很大区别，为达到“事半功倍”的效果，根据教学的实际情况，适时加入演示实验很有必要。即使教材已列出演示实验，也还有必要补充适当的演示实验，通过加强和反复刺激，让学生所学习的知识得到强化和巩固。九年级“物体的惯性”的教学，在牛顿第一定律的学习之后，学生已初步认识到“一切物体在没有受到外力的时候，总保持静止状态或者说匀速直线运动状态”。但还不牢固，还残留着“力是维持运动状态的原因”的错误物理观念。如有的同学认为滚动的足球是受到“前冲力”的作用，为改变这一认识，教学时还可
13、加入演示实验，请学生复述牛顿第一定律之后，用一端开口，一端封闭的玻璃管，内放入一小钢珠，用纸封住开口端，手拿玻璃管在水平方向甩动，当手突然停止时小钢珠继续向前冲破纸片而飞出。进而归纳出运动物体本身有保持运动状态不变的特性。2.音调高低与振动频率之间的关系演示实验的改进现行教材有很多精彩的演示实验，教师教学时，由于种种原因，教材给出的一部分演示实验效果不尽如人意，需要我们大胆地改进，重新设计。八年级上册物理“音调”中的“纸片划过木梳”“橡皮筋振动”的实验，目的是通过演示实验让学生感受音调高低并研究音调高低与振动频率之间的关系，而上述两实验响度较小，能够听到的学生少。我准备一片长约15cm30cm
14、的钢锯片，并布置学生也准备这样一片钢锯片（这是很容易找到的），一端用手按于桌面上，另一端伸出桌面，改变伸出桌面的长度，拨动钢锯片的自由端会发出不同音调的声音。自由端长些振动频率低些，因而音调低；自由端短些，振动频率高些，因而音调高。每个同学都可同时做，效果既明显，又能调动学生的兴趣，做得好的同学甚至可以弹出简单的旋律来！3.用水果制成电池的演示实验例如:在讲“电源是把其它形式的能转化为电能的装置”这一知识时，我用一新鲜苹果，两头分别插上铜片和铝片（或锌片），把发光二极管用导线连接在铜片和铝片（或锌片）上，发光二极管即能发光。学生看到后“简直不敢相信自己的眼睛”。接着引导学生进行思考，然后加以说
15、明这是化学能转化为电能，在苹果、铜片、铝片、导线、二极管构成的回路中，因有电流通过从而使二极管发光，并把电能转化成了光能。感兴趣的学生自己回家又重做这个实验，从中得到了很多启示，也得到了很大的乐趣。如果由于条件的限制，找不到功率很小的发光二极管，则可以用学生万用表的电流、电压档来显示电流和电压，效果同样很明显，只是没有电能转化成光能这一点了。多年的教学实践使我深深体会到：第一、重视演示实验是提高物理教学质量的主要原因之一，这个重视不能是停留在口头上，而是要落实在日常教学行动中；第二、每建立一个新的物理概念，都要尽量想方设法做演示实验，明确演示的目的，在“就物说理”上下功夫。第三、演示实验中存在的问题，在实际操作上还不止这些，关键是在教学实践中不断发现问题，解决问题。第四、随着科学技术的发展，我们也应与时俱进，充分运用现代科学技术的新成果，改进演示实验，同时积极思考设计制作一些创新的演示实验，才能更好地达到使学生很快认识物理现象，建立物理概念，得出正确结论的目的。
