根据教学难点设计演示实验

李江虹

摘要：根据高中物理教材中一些教学难点，利用简单的实验仪器和废弃物自制实验仪器设计，演示实验，采用对比性实验，针对性实验和矛盾性实验，使学生获得与物理概念、规律有关的具体直观的感性认识，以提高教学质量。

关键词：设计演示实验突破难点

物理学是以实验为基础的科学。实验始终是研究物理学的重要方法。正如杨振宁所说的：“物理本身是现象而不是推演。”在中学物理教学过程中，实验是重要的教学方法，课堂演示实验是应用较多的方式。教学大纲和教材中规定的演示实验，大多数是结合概念的引出和规律的验证而进行设计的。依据以上两点设计演示实验是完全必要的，通过演示实验可以指导学生观察和分析物理现象，获得生动的感性认识，从而更好的理解和掌握物理概念和定律。

一、用对比性实验，突破教学难点

物理规律或结论是物理现象的本质，是从大量的物理事实中概括出来的。俗话说：“有比较才有鉴别。”运用对比性实验，通过改变实验条件，把所研究的物理现象各个方面的特征揭示出来，或通过不同的实验把两个事物进行比较，使学生看到现象的本质，从而达到对概念规律的正确认识。

在必修一中讲“超重”和“失重”现象时，往往举坐电梯的例子。学生对这例子有亲身体会能够理解。但讲到物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力等于零的这种状态，叫做“完全失重”状态，学生不易理解，成为教学的难点。这时可用一个简单的对比性实验突破教学难点。用两块砖夹住两段纸条，静止在讲桌上，请两位同学上台来，要求他们在不搬动砖的条件下，分别将纸条从两砖间拉出来。结果，两人都将纸条拉断。分析：当人用力向外拉纸条时，纸条正压力的大小等于上面砖的重力，纸条有向里的静摩擦力。在人的拉力和静摩擦力对纸条的共同作用下，纸条被拉断。接下来，教师用左手托住砖头，右手拉住右边剩下的纸条头，在砖头向下做自由落体运动的同时，用右手将纸条轻松拉出。调换右手托住砖头，左手将左边的纸条拉出。再请刚刚拉断过纸条的两位同学重做教师的演示。通过两次实验对比，再对实验进行解释：当两块砖夹住纸条相向做自由落体运动时他们之间的正压力为零，处于完全失重状态，砖与纸条间的摩擦力为零，故纸条在人的拉力作用下被拉出，纸条不会被拉断。这样，学生很快就理解了完全失重现象。

二、用针对性实验，突破教学难点

对中学生来讲，来自于日常生活的经历以及对事物和现象的认识不够全面，难以达成对事物的理性认识。那么，有针对性的设计一些实验就非常有必要。做到有的放矢。

电阻率是导体的重要特性。高中物理教材指出：“各种材料的电阻率都随温度而变化。金属电阻率随温度升高而增大，因此金属导体的电阻也随温度升高而增大。”学生对此缺乏感性认识，针对这一论述，可以设计一个展示电阻率随温度变化的演示实验，材料选铁和钨，因为它们的电阻率温度系数较大(铁α=0.0062／度，钨α=0.0051／度，铜α=0.0043／度)。方法如下，用万用表测电阻，直接显示加热时电阻的变化。取一段直径为0.5毫米，长为0.5米左右的细铁丝，密绕成螺线管状，固定在一个绝缘支架上。用万用表档R*I测其阻值，约为0.5Ω，酒精灯加热铁丝可达1000℃，其阻值增加到原来的几倍，表针明显向左偏转，说明铁的电阻率随温度升高而增大。

也可用金属钨(白炽灯丝)等来做这个实验，效果会更好。取一只“220V，100W”的白炽灯泡，用玻璃刀的棱角在其根部敲一个小洞，充入空气后，在沿根部用玻璃刀划圈后取下玻璃泡。留下螺口、支架及完好的灯丝(注：若直接敲碎玻璃泡，则爆炸时的灯丝极易断裂)。将取下的灯丝连同螺口旋入准备好的灯座上，用万用表档R*10测其电阻阻值约为50Ω。用酒精灯加热灯丝至“白炽”状态，阻值约为125Ω。如此简单的针对性实验，使学生获得了感性认识，再结合理论知识，帮助学生全面的认识事物。

三、用矛盾性实验，突破教学难点

在教学中恰当的设计一些与学生头脑中前科学概念相矛盾的实验，对纠正错误观念，建立正确的物理概念起着重要的作用。在平日里，同学们总是认为：只要是同一物体在没有外力作用的时候，在任何地方对地面的压力都相等，却没有分析它的运动状态。那么，物体在做圆周运动时对地面的压力是什么样的呢?提出这个阃题后用自制的“凸凹桥演示仪”进行演示。当小球静止的放在凸点时，小球能掉下来，但让小球从最高点滚到此处却能顺利通过。这说明小球以一定的速度通过凸点时对凸点的压力比静止时小。当小球静止的放在凹点时，能够安然无恙，但让小球从最高点滚到此处却掉下来了。这说明小球以一定的速度通过凹点时对凹点的压力比静止时大。学生从看到的结果中得到了答案，但与自己的想法发生了矛盾，这时再结合课本中所讲的实例对其进行分析使学生清楚地认识到：物体的受力情况与它的运动状态有关。还可以根据演示仪给出一些参数，让学生根据所学的圆周运动的知识求出凸点和凹点的压力的大小。这样既解决了学生思想上的矛盾也巩固了曲线运动的规律。

在实际过程中要遵守曲线运动的规律，要满足R=2／3h，如果设定h=150mm,那么R=100mm，但这是理想状态，实际中存在着一定摩擦力。所以，在设计时为使小球能到凸点。设小球下落高度为150mm，凸点的半径为70mm，凹点的半径为100mm。在制作过程中，铁丝一定要平滑，在折弯的时候两条铁丝要一齐进行，以保持其一致。