活用物理实验 提高教学智慧

任春丽

摘 要：介绍作者在教学实践中，努力做到活用物理实验，提高教学的方法和经验。

关键词：活用；物理实验；教学智慧

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2014）7（S）-0056-3

新课程倡导充分发挥学生的自主性和主体性，就是要求学生“在做中学、在做中思考、在做中发展”。无疑，物理实验是落实课程目标，全面提高学生素养的重要途径。物理教师更要活用实验，提高自己的教学智慧。

1 活用实验巧设疑

问题的提出：教学是一门艺术，教学的每个环节中都充满了智慧，比如新课的引入环节。都说好的开始是成功的一半。巧用实验，明确探索的目的，同时也充分调动学生的好奇心和求知欲，让学生更积极、主动的学习。

巧用实验：在讲“电能的输送”问题时，教师可以用干电池、小灯泡、长导线、电流表及电键等器材实验连接电路。当导线足够长时，闭合开关，灯泡会由于电能在导线上的损失而不会发光。基于生活的经验，学生知道电能在传输过程中有损失，但是究竟能有多少损失，这个损失又会对电能的传输造成多大的影响没有理性的认识。另外，我们常见的实验室电路中是忽略导线电阻的，这些都将影响他们对“电能输送”问题的理解。通过实验，通过对灯泡不亮问题的排查来学习电路的分析、电能的输送，再联系到生活的实际，将使学习更生动和富有内涵。

2 活用实验巧建模

问题的提出：在人教版必修2第五章第七节“生活中的圆周运动”一节中有一个关于火车转弯的问题：已知火车转弯时内外轨道倾角为α，转弯半径为R，若恰好使内外轨道均不受挤压时，则火车转弯的速度有多大？

本题有两个解题的关键：一是圆周运动问题需要确定运动轨迹的圆心和半径，然后建立指向圆心方向的动力学关系方程。学生会受已有的思维定势的影响，习惯性建立如沿接触面向下方向的坐标系解题，导致解题错误（图1b）。二是火车转弯的情景离中学课堂太远，很多同学没有见过火车转弯更没有亲身体验，所以不能清晰建立物理模型。

巧用实验：实际上这个运动模型是很常见的。在该章第六节的课后练习第2题中，小球在光滑的倒圆锥形的玻璃漏斗中沿水平面做圆周运动，要求分析向心力的来源。这个圆锥面上的圆周运动模型实际上就可以看做是火车转弯的模型，我们可以通过实验让学生观察体验火车转弯的运动。为了让实验更形象更生动，我们可以制作更大的漏斗或在市场上买来特大号的面盆，摇动面盆，让小球或玩具小车在侧面上做圆周运动，再对比火车转弯的运动，相信这一定会引起学生强烈的视觉冲击，使他们深刻的感受这个运动的模型特征。否则，单凭老师的视频或口头分析，把我们头脑中的模型强加于学生，是没有什么教学效果的。

3 活用实验巧论证

问题的提出：在学完力的合成和分解之后，有这样一个问题：在墙上用两根等长的细绳对称悬挂一幅画，则细绳以什么角度悬挂时细绳上的拉力最小？（图2）

问题的分析：本题考查的是平行四边形定则的应用，分析如图1右所示：以不同夹角和相同对角线画平行四边形，再比较边长关系，可见，当两绳夹角为零时绳上拉力最小。

本题有两个解题关键：一是要受力分析，并且要把两个张力和重力画成共点力，然后通过画平行四边形比较，二是知道不同角度时绳上拉力的合力不变，即平行四边形要受公共对角线限制。对初学者而言，这无疑是很大的障碍。

巧用实验：本题情境比较简单，实验的操作性比较强，所以教师可以先用“两个同学手提重物的实验”体验手臂用力的大小。有了体验，也就有了正确结果的引导，而且体验可以强烈地激发学生的学习兴趣，然后用所学的物理理论证明体验的结果，很容易使学生产生成就感和自豪感。

4 活用实验巧探究

问题的提出：边长为6的正方形线框在外力作用下，以速度v匀速穿出磁感应强度为B的匀强磁场，在穿出过程中ab两端的电势差是多少？（图3）

问题的分析：究其原因，学生是对“电势差”概念不够理解，也会和“电动势”的概念混淆不清。在选修3-4的第二章第七节中讲到，根据U=E-rI，当外电路断开时，I变为0，U=E，这就是说，断路是的路端电压等于电源的电动势。而实际上，单纯的理论分析对于学生来说很不容易接受，更何况在实际的电路中，电源电动势约等于开路电压，理论上的开路是不存在的。

巧用实验：实验电路如图4，使用一节干电池做电源，同时设置下列的问题串，探究开路电压和电动势的关系。

1.闭合开关S1、S2时，电压表测量的是什么？

2.保持开关闭合，断开，观察电压表的示数有什么变化？这时电压表测量的又是什么？

3.在不改变电源的情况下，你能让电压表的示数变大吗？

4.电压表的示数能等于电动势吗？

5.什么是开路？什么是开路电压？

6.开路电压和电动势有什么关系？

经过这样的探究过程，相信学生对电压表测什么、电势差和电动势的关系会有很深刻了解。

5 活用实验巧感悟

问题的提出：当系统做受迫振动时，如果驱动力的频率f等于系统的固有频率f0时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫共振。共振是高中物理中一个比较重要的概念，也是一个比较抽象的概念。物理学中用实验来说明是最好不过方法。那么，用什么实验，怎样操作才能让学生有深刻的理解呢？

巧用实验：选修3-4教材中，用架子上面的电动机向弹簧—小球系统施加周期性驱动力，使小球做受迫振动的实验是值得推荐的。但是，笔者认为用手摇的办法替代电动机更好，会有亲身的体验，更会对共振有深刻的感悟。由于我们不知道这个系统的固有频率，用怎样的频率摇动手柄是要慢慢琢磨体会的。所以，既然是让学生有深刻的理解，这个实验一定要让同学们去做。给他们提出的唯一的问题就是“怎样转动手柄能使小球振动的最厉害呢？”

下面是一个教学的片段，让我们来感受同学们的实验魅力：

同学甲：快速的转动手柄；

同学乙：很慢的转动手柄；

同学丙：一会儿快一会儿慢的转动手柄；

同学丁：先顺时针转半圈，再逆时针的转半圈；

……

同学戊：随便转动手柄，同时观察小球的振动，然后调整转动节奏，当小球运动到最低点时，控制手的位置也在最低点；当小球运动到最高点时，控制手的位置也在最高点。这样，我们发现小球的幅度慢慢的变大了，最后甚至撞到了装置的下端，教室里也爆发出雷鸣般的喝彩声。

最后，同学们一致认为要产生共振现象，就要有一种很和谐、有节奏的驱动，不是快的，也不一定是慢的。实际上，这就是教材中所说的驱动力的频率等于系统的固有频率的道理。概念的形成和知识的理解犹如水到渠成，不用老师们再多说什么。

物理学是实验的科学，无论是小实验还是复杂实验，实验的过程和结果总是比理论分析更能让人理解和接受，达到理论分析所达不到的效果。而且一定要相信我们的学生，相信他们可以挖掘的无限的潜能，每个实验他们都可以做的很好，老师们千万不能做“保姆”，否则就“事倍功半”了。实验的教学功能是其它方法无可替代的，经常是老师，一道题讲了又讲、学生却错了又错，所以，只有当学生的能力和对知识的理解上升到一定层次后，才可以少些无畏的重复，让课堂更有效率，这也就是“慢即是快”的辩证关系所在。相信学生是智慧的学生，老师也应该是智慧的老师，一切都可以从容不迫。

（栏目编辑 王柏庐）

摘 要：介绍作者在教学实践中，努力做到活用物理实验，提高教学的方法和经验。

关键词：活用；物理实验；教学智慧

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2014）7（S）-0056-3

新课程倡导充分发挥学生的自主性和主体性，就是要求学生“在做中学、在做中思考、在做中发展”。无疑，物理实验是落实课程目标，全面提高学生素养的重要途径。物理教师更要活用实验，提高自己的教学智慧。

1 活用实验巧设疑

问题的提出：教学是一门艺术，教学的每个环节中都充满了智慧，比如新课的引入环节。都说好的开始是成功的一半。巧用实验，明确探索的目的，同时也充分调动学生的好奇心和求知欲，让学生更积极、主动的学习。

巧用实验：在讲“电能的输送”问题时，教师可以用干电池、小灯泡、长导线、电流表及电键等器材实验连接电路。当导线足够长时，闭合开关，灯泡会由于电能在导线上的损失而不会发光。基于生活的经验，学生知道电能在传输过程中有损失，但是究竟能有多少损失，这个损失又会对电能的传输造成多大的影响没有理性的认识。另外，我们常见的实验室电路中是忽略导线电阻的，这些都将影响他们对“电能输送”问题的理解。通过实验，通过对灯泡不亮问题的排查来学习电路的分析、电能的输送，再联系到生活的实际，将使学习更生动和富有内涵。

2 活用实验巧建模

问题的提出：在人教版必修2第五章第七节“生活中的圆周运动”一节中有一个关于火车转弯的问题：已知火车转弯时内外轨道倾角为α，转弯半径为R，若恰好使内外轨道均不受挤压时，则火车转弯的速度有多大？

本题有两个解题的关键：一是圆周运动问题需要确定运动轨迹的圆心和半径，然后建立指向圆心方向的动力学关系方程。学生会受已有的思维定势的影响，习惯性建立如沿接触面向下方向的坐标系解题，导致解题错误（图1b）。二是火车转弯的情景离中学课堂太远，很多同学没有见过火车转弯更没有亲身体验，所以不能清晰建立物理模型。

巧用实验：实际上这个运动模型是很常见的。在该章第六节的课后练习第2题中，小球在光滑的倒圆锥形的玻璃漏斗中沿水平面做圆周运动，要求分析向心力的来源。这个圆锥面上的圆周运动模型实际上就可以看做是火车转弯的模型，我们可以通过实验让学生观察体验火车转弯的运动。为了让实验更形象更生动，我们可以制作更大的漏斗或在市场上买来特大号的面盆，摇动面盆，让小球或玩具小车在侧面上做圆周运动，再对比火车转弯的运动，相信这一定会引起学生强烈的视觉冲击，使他们深刻的感受这个运动的模型特征。否则，单凭老师的视频或口头分析，把我们头脑中的模型强加于学生，是没有什么教学效果的。

3 活用实验巧论证

问题的提出：在学完力的合成和分解之后，有这样一个问题：在墙上用两根等长的细绳对称悬挂一幅画，则细绳以什么角度悬挂时细绳上的拉力最小？（图2）

问题的分析：本题考查的是平行四边形定则的应用，分析如图1右所示：以不同夹角和相同对角线画平行四边形，再比较边长关系，可见，当两绳夹角为零时绳上拉力最小。

本题有两个解题关键：一是要受力分析，并且要把两个张力和重力画成共点力，然后通过画平行四边形比较，二是知道不同角度时绳上拉力的合力不变，即平行四边形要受公共对角线限制。对初学者而言，这无疑是很大的障碍。

巧用实验：本题情境比较简单，实验的操作性比较强，所以教师可以先用“两个同学手提重物的实验”体验手臂用力的大小。有了体验，也就有了正确结果的引导，而且体验可以强烈地激发学生的学习兴趣，然后用所学的物理理论证明体验的结果，很容易使学生产生成就感和自豪感。

4 活用实验巧探究

问题的提出：边长为6的正方形线框在外力作用下，以速度v匀速穿出磁感应强度为B的匀强磁场，在穿出过程中ab两端的电势差是多少？（图3）

问题的分析：究其原因，学生是对“电势差”概念不够理解，也会和“电动势”的概念混淆不清。在选修3-4的第二章第七节中讲到，根据U=E-rI，当外电路断开时，I变为0，U=E，这就是说，断路是的路端电压等于电源的电动势。而实际上，单纯的理论分析对于学生来说很不容易接受，更何况在实际的电路中，电源电动势约等于开路电压，理论上的开路是不存在的。

巧用实验：实验电路如图4，使用一节干电池做电源，同时设置下列的问题串，探究开路电压和电动势的关系。

1.闭合开关S1、S2时，电压表测量的是什么？

2.保持开关闭合，断开，观察电压表的示数有什么变化？这时电压表测量的又是什么？

3.在不改变电源的情况下，你能让电压表的示数变大吗？

4.电压表的示数能等于电动势吗？

5.什么是开路？什么是开路电压？

6.开路电压和电动势有什么关系？

经过这样的探究过程，相信学生对电压表测什么、电势差和电动势的关系会有很深刻了解。

5 活用实验巧感悟

问题的提出：当系统做受迫振动时，如果驱动力的频率f等于系统的固有频率f0时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫共振。共振是高中物理中一个比较重要的概念，也是一个比较抽象的概念。物理学中用实验来说明是最好不过方法。那么，用什么实验，怎样操作才能让学生有深刻的理解呢？

巧用实验：选修3-4教材中，用架子上面的电动机向弹簧—小球系统施加周期性驱动力，使小球做受迫振动的实验是值得推荐的。但是，笔者认为用手摇的办法替代电动机更好，会有亲身的体验，更会对共振有深刻的感悟。由于我们不知道这个系统的固有频率，用怎样的频率摇动手柄是要慢慢琢磨体会的。所以，既然是让学生有深刻的理解，这个实验一定要让同学们去做。给他们提出的唯一的问题就是“怎样转动手柄能使小球振动的最厉害呢？”

下面是一个教学的片段，让我们来感受同学们的实验魅力：

同学甲：快速的转动手柄；

同学乙：很慢的转动手柄；

同学丙：一会儿快一会儿慢的转动手柄；

同学丁：先顺时针转半圈，再逆时针的转半圈；

……

同学戊：随便转动手柄，同时观察小球的振动，然后调整转动节奏，当小球运动到最低点时，控制手的位置也在最低点；当小球运动到最高点时，控制手的位置也在最高点。这样，我们发现小球的幅度慢慢的变大了，最后甚至撞到了装置的下端，教室里也爆发出雷鸣般的喝彩声。

最后，同学们一致认为要产生共振现象，就要有一种很和谐、有节奏的驱动，不是快的，也不一定是慢的。实际上，这就是教材中所说的驱动力的频率等于系统的固有频率的道理。概念的形成和知识的理解犹如水到渠成，不用老师们再多说什么。

物理学是实验的科学，无论是小实验还是复杂实验，实验的过程和结果总是比理论分析更能让人理解和接受，达到理论分析所达不到的效果。而且一定要相信我们的学生，相信他们可以挖掘的无限的潜能，每个实验他们都可以做的很好，老师们千万不能做“保姆”，否则就“事倍功半”了。实验的教学功能是其它方法无可替代的，经常是老师，一道题讲了又讲、学生却错了又错，所以，只有当学生的能力和对知识的理解上升到一定层次后，才可以少些无畏的重复，让课堂更有效率，这也就是“慢即是快”的辩证关系所在。相信学生是智慧的学生，老师也应该是智慧的老师，一切都可以从容不迫。

（栏目编辑 王柏庐）

摘 要：介绍作者在教学实践中，努力做到活用物理实验，提高教学的方法和经验。

关键词：活用；物理实验；教学智慧

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2014）7（S）-0056-3

新课程倡导充分发挥学生的自主性和主体性，就是要求学生“在做中学、在做中思考、在做中发展”。无疑，物理实验是落实课程目标，全面提高学生素养的重要途径。物理教师更要活用实验，提高自己的教学智慧。

1 活用实验巧设疑

问题的提出：教学是一门艺术，教学的每个环节中都充满了智慧，比如新课的引入环节。都说好的开始是成功的一半。巧用实验，明确探索的目的，同时也充分调动学生的好奇心和求知欲，让学生更积极、主动的学习。

巧用实验：在讲“电能的输送”问题时，教师可以用干电池、小灯泡、长导线、电流表及电键等器材实验连接电路。当导线足够长时，闭合开关，灯泡会由于电能在导线上的损失而不会发光。基于生活的经验，学生知道电能在传输过程中有损失，但是究竟能有多少损失，这个损失又会对电能的传输造成多大的影响没有理性的认识。另外，我们常见的实验室电路中是忽略导线电阻的，这些都将影响他们对“电能输送”问题的理解。通过实验，通过对灯泡不亮问题的排查来学习电路的分析、电能的输送，再联系到生活的实际，将使学习更生动和富有内涵。

2 活用实验巧建模

问题的提出：在人教版必修2第五章第七节“生活中的圆周运动”一节中有一个关于火车转弯的问题：已知火车转弯时内外轨道倾角为α，转弯半径为R，若恰好使内外轨道均不受挤压时，则火车转弯的速度有多大？

本题有两个解题的关键：一是圆周运动问题需要确定运动轨迹的圆心和半径，然后建立指向圆心方向的动力学关系方程。学生会受已有的思维定势的影响，习惯性建立如沿接触面向下方向的坐标系解题，导致解题错误（图1b）。二是火车转弯的情景离中学课堂太远，很多同学没有见过火车转弯更没有亲身体验，所以不能清晰建立物理模型。

巧用实验：实际上这个运动模型是很常见的。在该章第六节的课后练习第2题中，小球在光滑的倒圆锥形的玻璃漏斗中沿水平面做圆周运动，要求分析向心力的来源。这个圆锥面上的圆周运动模型实际上就可以看做是火车转弯的模型，我们可以通过实验让学生观察体验火车转弯的运动。为了让实验更形象更生动，我们可以制作更大的漏斗或在市场上买来特大号的面盆，摇动面盆，让小球或玩具小车在侧面上做圆周运动，再对比火车转弯的运动，相信这一定会引起学生强烈的视觉冲击，使他们深刻的感受这个运动的模型特征。否则，单凭老师的视频或口头分析，把我们头脑中的模型强加于学生，是没有什么教学效果的。

3 活用实验巧论证

问题的提出：在学完力的合成和分解之后，有这样一个问题：在墙上用两根等长的细绳对称悬挂一幅画，则细绳以什么角度悬挂时细绳上的拉力最小？（图2）

问题的分析：本题考查的是平行四边形定则的应用，分析如图1右所示：以不同夹角和相同对角线画平行四边形，再比较边长关系，可见，当两绳夹角为零时绳上拉力最小。

本题有两个解题关键：一是要受力分析，并且要把两个张力和重力画成共点力，然后通过画平行四边形比较，二是知道不同角度时绳上拉力的合力不变，即平行四边形要受公共对角线限制。对初学者而言，这无疑是很大的障碍。

巧用实验：本题情境比较简单，实验的操作性比较强，所以教师可以先用“两个同学手提重物的实验”体验手臂用力的大小。有了体验，也就有了正确结果的引导，而且体验可以强烈地激发学生的学习兴趣，然后用所学的物理理论证明体验的结果，很容易使学生产生成就感和自豪感。

4 活用实验巧探究

问题的提出：边长为6的正方形线框在外力作用下，以速度v匀速穿出磁感应强度为B的匀强磁场，在穿出过程中ab两端的电势差是多少？（图3）

问题的分析：究其原因，学生是对“电势差”概念不够理解，也会和“电动势”的概念混淆不清。在选修3-4的第二章第七节中讲到，根据U=E-rI，当外电路断开时，I变为0，U=E，这就是说，断路是的路端电压等于电源的电动势。而实际上，单纯的理论分析对于学生来说很不容易接受，更何况在实际的电路中，电源电动势约等于开路电压，理论上的开路是不存在的。

巧用实验：实验电路如图4，使用一节干电池做电源，同时设置下列的问题串，探究开路电压和电动势的关系。

1.闭合开关S1、S2时，电压表测量的是什么？

2.保持开关闭合，断开，观察电压表的示数有什么变化？这时电压表测量的又是什么？

3.在不改变电源的情况下，你能让电压表的示数变大吗？

4.电压表的示数能等于电动势吗？

5.什么是开路？什么是开路电压？

6.开路电压和电动势有什么关系？

经过这样的探究过程，相信学生对电压表测什么、电势差和电动势的关系会有很深刻了解。

5 活用实验巧感悟

问题的提出：当系统做受迫振动时，如果驱动力的频率f等于系统的固有频率f0时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫共振。共振是高中物理中一个比较重要的概念，也是一个比较抽象的概念。物理学中用实验来说明是最好不过方法。那么，用什么实验，怎样操作才能让学生有深刻的理解呢？

巧用实验：选修3-4教材中，用架子上面的电动机向弹簧—小球系统施加周期性驱动力，使小球做受迫振动的实验是值得推荐的。但是，笔者认为用手摇的办法替代电动机更好，会有亲身的体验，更会对共振有深刻的感悟。由于我们不知道这个系统的固有频率，用怎样的频率摇动手柄是要慢慢琢磨体会的。所以，既然是让学生有深刻的理解，这个实验一定要让同学们去做。给他们提出的唯一的问题就是“怎样转动手柄能使小球振动的最厉害呢？”

下面是一个教学的片段，让我们来感受同学们的实验魅力：

同学甲：快速的转动手柄；

同学乙：很慢的转动手柄；

同学丙：一会儿快一会儿慢的转动手柄；

同学丁：先顺时针转半圈，再逆时针的转半圈；

……

同学戊：随便转动手柄，同时观察小球的振动，然后调整转动节奏，当小球运动到最低点时，控制手的位置也在最低点；当小球运动到最高点时，控制手的位置也在最高点。这样，我们发现小球的幅度慢慢的变大了，最后甚至撞到了装置的下端，教室里也爆发出雷鸣般的喝彩声。

最后，同学们一致认为要产生共振现象，就要有一种很和谐、有节奏的驱动，不是快的，也不一定是慢的。实际上，这就是教材中所说的驱动力的频率等于系统的固有频率的道理。概念的形成和知识的理解犹如水到渠成，不用老师们再多说什么。

物理学是实验的科学，无论是小实验还是复杂实验，实验的过程和结果总是比理论分析更能让人理解和接受，达到理论分析所达不到的效果。而且一定要相信我们的学生，相信他们可以挖掘的无限的潜能，每个实验他们都可以做的很好，老师们千万不能做“保姆”，否则就“事倍功半”了。实验的教学功能是其它方法无可替代的，经常是老师，一道题讲了又讲、学生却错了又错，所以，只有当学生的能力和对知识的理解上升到一定层次后，才可以少些无畏的重复，让课堂更有效率，这也就是“慢即是快”的辩证关系所在。相信学生是智慧的学生，老师也应该是智慧的老师，一切都可以从容不迫。

（栏目编辑 王柏庐）