让物理课堂“魔力十足”的低成本小实验

徐海鹏

摘 要：让教师发挥创造力自主设计的低成本实验，并用这些实验作为高中物理引入的重要组成部分可以极大地提高学生对物理知识的认知兴趣。

关键词：高中物理；低成本实验；课堂引入

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2015）10-0060-2

现代教学论认为“良好的教学，乃在于唤起意外与惊讶的感觉”。如果一堂枯燥物理课的开始被老师设计得引人入胜、兴致盎然，必能充分激发学生心理上的爱好和追求，激起学生的求知欲、探究欲，进而开展积极思考、合作交流，由质疑到释疑，自然会起到事半功倍的教学效果。

新课引入虽然有很多种不同的手段，但根据笔者多年的教学经历，用一些简单但新奇低成本的小实验引入新课，是最能调动学生兴趣的。“兴趣是最好的老师”，如果能在新课引入阶段就能充分“吊起学生的胃口”，那么这一堂课就会有一个很好教学效果保证。同时，这类新奇的低成本小实验也会让老师“魔力”十足，充满个人魅力，从而也使得学生因“亲其师”而“信其道”。

下面选择几个在实际教学中笔者觉得效果比较好的课堂小实验，与广大物理同仁交流。

1 “楞次定律”：磁铁“吸”铜

众所周知，磁铁只对钢铁有吸引作用，而对铜铝等没有吸引力。本实验就是利用楞次定律原理实现铜线圈对快速运动远离的磁铁产生吸引效果，从而极大地突破学生对惯有思维的认识。

实验材料：条状强磁铁，绕制好的多匝铜线圈，塑料玩具小车。

实验操作：将铜线圈竖直固定在玩具小车上，并放置在水平桌面上，让磁铁的一极缓慢靠近铜线圈后，迅速抽离，由于楞次定律“来拒去留”的效果，小车会顺着磁铁抽离的方向运动。从而实现磁铁“吸”铜的效果。

实验注意点：为了有更好的演示效果，首先应该选择光滑而坚硬的水平面，以大理石、瓷砖面为最佳，玻璃表面也可。其次应该选择比较轻，且车轮转动灵活的玩具小车。最后就是一般玩具小车车轮转轴为铁材料，会对实验效果产生较大的影响，同时也可能让学生对实验结果的真实性产生质疑，建议用牙签代替。

2 “探究感应电流产生的条件”：“跳绳”发电游戏

学生通过初中的学习都已经了解，电路中只有有了电源才能在回路中形成电流。而本实验利用运动的导线切割地磁场磁感线产生感应电流，从而让学生对此实验中的电流有一种“无中生有”的新奇感。同时，本实验还可以充调动学生参与，化实验为“游戏”，以增加学生对教学的参与感。

实验材料：10 m左右的跳绳、10～15 m长的铜导线、灵敏电流计或传感器。

实验操作：教师提前准备好两端连接灵敏电流计或传感器的“跳绳”，让学生空出足够的空间。让两个学生沿东西方向面对面站立。当两名同学快速甩动“跳绳”时，由于跳绳中的铜导线切割地磁场磁感线，因而实现“无中生有”的发电效果。

实验注意点：首先本实验利用磁感强度很弱的地磁场来发电，为保证有足够的实验效果，绳应尽量长一些。但绳太长的话学生甩动的速度就会下降，同时考虑到在教室中的空间限制，多次实验后取10 m左右较为合适。其次，两名甩绳的同学应沿着东西方向站立，这样就能保证绳与地磁场方向垂直。再次，就是应选用可分辨微安（μA）电流的灵敏电流计，如果实验可见度不高，可以选用实物投影仪放大实验效果。最后，10 m长的铜导线要快速甩动起来不容易，把它缠在跳绳上应该容易很多。

3 “焦耳定律”：锡纸短路电池点火

此实验是用锡纸短接电池两极获得较大电流，电流产生的热量聚集在局部形成高温，从而实现点火。此种点火方式也是现代野外生存技能之一，但呈现在高中物理课堂中却并不常见。如果教师能在做实验的过程中略加一些魔术手法，将会让学生惊讶地看到能“徒手”点火的物理老师。

实验材料：纽扣电池或干电池，包装口香糖或糖果用的锡纸，剪刀。

实验操作：把锡纸剪成宽约1 cm，长约7 cm的矩形，对折后把中间大半区域剪成梯形，最窄处约为3 mm宽。用剪好的锡纸短接电池两极，约一两秒左右即可实现点火。

实验注意点：本实验的关键点在于如何在锡纸特定的位置快速聚集较多的热量以实现局部高温。为了实现这一目标锡纸必须折叠，同时折叠处剪成最窄的连接区，这样折叠处的电阻相对最大，更利于电流产生热量。本实验的原理和操作都较为简单，但不同锡纸和电池性质略有不同，为达到理想实验效果，应当结合实际情况因地制宜。

4 “内能”：“空瓶”白雾

本实验是高压气体在快速膨胀过程中对外做功，内能减少温度降低，从而使得酒精蒸汽液化形成白雾。本实验现象并不是很“神奇”，但本实验中对高压下可乐瓶爆裂可能的担心，以及胶塞冲脱后发出的声音，会让学生对本实验留下极其深刻的印象。

实验材料：可乐瓶，橡胶塞，气门嘴。

实验操作：把可乐瓶侧面打洞，安装气门嘴并做好密封，把橡胶塞用一根结实的细绳与瓶颈扎牢，瓶中滴少量纯酒精，塞好橡胶塞。（这里橡胶塞的不可太紧，否则危险，具体松紧程度要多次试验掌握）。由气门打气，当胶塞由于内部高压喷出时可看到酒精液化的白雾，很吸引学生。

实验注意点：本实验成功的关键之一是瓶中酒精的量及橡胶塞的松紧程度，关键之二是在本实验中学生的注意力容易被飞出去的橡胶塞所吸引，所以教师要做好注意力引导，以免学生只看了“热闹”忘了“门道”。

5 “机械能守恒定律”：单摆“撞”鼻子

本实验是利用机械能守恒的原理，使单摆不可能在自由摆动过程中撞到比初高度略高的物体。本实验本无新意，但如果让一个学生把鼻子放在这个被撞物体的位置，则课堂中的实际实验效果会有很大的不同。

实验材料：单摆，离地较高的固定支点，长刻度尺。

实验操作：把单摆吊在离地较高的固定支点上，用尺子量出参与同学鼻尖到地面的高度，让单摆小球从略低于此高度的位置开始摆动，则单摆小球会很接近鼻尖，但不会撞到鼻子上。

实验注意点：本实验中第一个参与者在实验中看到小球“铺面而来”，会不由自主地向后本能躲避。本实验的关键点是对第一个参与者行为进行的讨论，经过讨论后，再做同样实验会发现其实小球根本无法撞到鼻子上。

物理是一门以实验为基础的学科，同时实验也是在高中物理课堂中最能引起学生兴趣的部分。但课本中要求完成的学生实验和演示实验并不能真正让大部分学生印象深刻，反而是那些教师根据自己上课内容需要补充的“临时性”小实验可以让很多学生多年后仍“念念不忘”。

这种小实验大多数成本低廉，操作简便，完全符合物理课程标准中“学校和教师应根据课程标准的要求，安排足够多的学生实验和演示实验”的要求，同时这种小实验也贯彻了“人人动手做实验，让学生在动手动脑中快乐地学习”的基本教育理念。

参考文献：

[1]黄英奇. 新课程理念下低成本实验的研讨[J]. 物理教学探讨，2004，22（6）：15—16.

[2]杨凌霄.与高中物理新教材配套的几个低成本实验[J]. 物理教学探讨，2012，30（10）：30—31.

[3]庄运武.论开发低成本物理小实验的原则[J]. 物理教学探讨，2014，32（6）：61—62.

（栏目编辑 王柏庐）