初中物理低成本实验资源的开发和利用

卢仕高

摘要：新课程物理教育理念是“从生活走向物理，从物理走向社会”。 物理课程标准中提到的“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”，也就是倡导学生动手做更多的实验，让每个学生都能在动手动脑中快乐地学习。低成本实验资源的利用，就是利用身边随手可取的日常生活用品来做实验，既能激发学生对物理学科产生浓厚的兴趣，又能取得理想的教学效果；使学生深切地感受到物理学就在我们身边。同时学生的创新意识在实验的过程中自然也得到了增强。

关键词：初中物理；实验；低成本；开发；利用

新课程物理教育理念是“从生活走向物理，从物理走向社会”。物理规律来源于社会生活和生产实践，“最伟大的发现往往来自最平凡的认知”；生活周围，物理现象随处可见，要探究和学习物理，离不开观察和实验，除了使用科技人员为我们设计制作现成实验器材外，很多时候，我们可以就地取材，利用生活和手边常见物品进行实验探究，不仅可以弥补实验条件的不足，降低物理实验教学成本的投入，还可以激发学生并体验“从生活走向物理”的学习探究历程，有效地把物理和生活紧密地联系起来，建立学习物理的兴趣，增强探究物理无穷奥秘的信心。本文主要结合初中物理教学来探讨如何开发低成本物理实验。

一、开发低成本实验的原则

1、科学性。任何物理实验首先都应该正确反映物理现象和规律，反映物理现象变化的客观过程。低成本实验的设计应当注意遵循科学的实验方法，使我们的实验设计在科学方法的指导下进行，避免盲目性。

2、简易性。麦克斯韦说过：“一项演示实验使用的器材越简单，学生就越熟悉，就越想彻底地获得所验证的结果”。我们在设计实验时就应该用材简单易寻，就地取材，如利用生活中的廉价材料（如气球、塑料袋）、易得材料（如水杯、硬币）和废旧材料（如易拉罐、饮料瓶）等。

3、直观性。实验的重要作用就是让学生用感官能够直接观察和感受具体的物理现象与实验过程，实验现象要清晰明显。实验器材虽简单，但结果出乎意料。

4、安全性。自制教具的安全性要高，实验过程中不能出安全问题。在设计实验时应该尽量避免高温、高电压、易碎易爆、有毒等一切有危险和对身体有害的物品和的实验操作。

二、低成本实验资源的开发和利用

1、演示实验方面：首先，如果原来的演示实验效果不明显，那我们可以自制实验来改进实验的效果。实验一、为了说明带电体有吸引轻小物体的性质，教材中是让带电的物体去靠近一堆纸屑，很多纸屑飞向带电体，又飞散开来，纸屑的飞散吸引了学生过多的注意力，对初次接触电学的学生，很难得出“带电体吸引轻小物体的性质”的结论。改进的方法一：取一块面积大约为1cm2纸屑或泡沫球，在其中穿一孔并用细线悬挂在铁架台上，当带电体靠近纸屑（或泡沫球）时，可以看到细线弯曲，纸屑向带电体靠拢。这样既增强了演示效果，又使学生很容易得出结论。改进方法二：让实验者站立在一块较厚的（最好在5厘米以上）干净干燥的泡沫塑料上；用一只手与放在桌子上干净干燥的泡沫塑料块摩擦数下，人体就带了电（人体与泡沫塑料摩擦起电的效果很好。只要人不与其他导体接触，人体上的电荷就不会跑掉，人就成了一个带电体）；用带电的手去接近放在桌面上的气球，球就向手滚过来，并能追随着手运动。这说明带电体不但可以吸引轻小物体，也能吸引像乒乓球这样较大的物体，实验的可见度大，效果极为明显。实验二、用饮料瓶做声学实验中探究声音的音调：方法1：在几个饮料瓶中盛入不同深度的水，将瓶口移至嘴边吹气，可以听到不同音调的声音产生。空气柱越短的，音调越高，反之，空气柱越长，音调越低。方法2：在饮料瓶中盛入小部分水，用手握住后，将饮料瓶口移到嘴边、吹气，学生会听到一种音调的声音。若一边吹气，一边用手挤压饮料瓶水面升高时，学生又会听见不同音调的声音。

其次，我们可以开发新的演示实验，帮助学生建构知识体系，突出教学的重点，解决教学难点。“二力平衡的条件实验”是初中物理教学的重点和难点，是学习力学的基础。实验装置：准备一张正方形卡片纸（注意重量轻些的好）作为受力物体，卡片纸的两个对角分别用线穿过并结牢，线的另两端绕过铁架台上的定滑轮并挂上钩码。

实验步骤：（1）在线的两端，分别挂上钩码，使作用在卡片纸上的两个拉力方向相反，且在一条直线上（注意：调节两个滑轮的高度，使拉力方向在同一水平直线上、在倾斜的直线上，以消除学生的错误的观点：二力必须在同一水平直线上）。改变钩码的个数，观察卡片纸在什么情况下能平衡，什么情况下不能平衡？（2）将处于平衡状态的卡片转过一个角度，使它受到的两个拉力不在一条直线上。松手时，卡片还能保持平衡吗？（3）在上述结论基础上将处于平衡状态的卡片用剪刀剪成两部分，平衡破坏，砝码、纸片都落下。从而进一步指出二力平衡还有一个重要前提，即两个力一定要作用在同一物体上。

2、分组实验方面：可以改演示实验为分组实验，提供更多的机会给学生实验，让学生在动手动脑中愉快地学习；改高成本实验为低成本实验也是我们要考虑的一个方面，因为有很多仪器价格非常昂贵，有些学校买不起，所以就要想办法来开发一些低成本的实验，来满足学生来做实验。实验一、为了探究物体的形状变化时，其质量是否改变，课本实验设计是：用天平测一块橡皮泥的质量，然后把橡皮泥捏成其他形状后再测一测，看它的质量是否改变。因为要用到橡皮泥，一些教师觉得麻烦，只是用嘴说说而已。另外，即使教师做了演示实验，也只有前排的部分同学亲眼看到。如果将橡皮泥用学生的废旧作业本代替，再让学生带上一段细线，用这段细线将作业本的形状改变，测出其质量.全班同学都可以参与到教学活动中，亲自感受到质量不随物体形状的变化而改变。实验二、声音的特性（1）探究音调：一手将橡皮筋张开，由短变长，另一只手用相同力度拨动橡皮筋； 橡皮筋张开越长，振动频率越快，音调越高。（2）探究响度：一手将橡皮筋张开，使其伸长相同，另一只手用不同力度拨动橡皮筋；力度越大，振幅越大，响度越大。

3、课外实验方面：我们课堂实验结束了，但是知识没有结束，思维没有结束，我们可以把这些问题留给学生，带出课堂，设计一些课外实验，让学生在课外完成；再一个方面，其他的一些课外的观察和制作，这样的话可以提高学生的兴趣。“静电现象”教学结束后，可给学生布置一道作业：实验一：应将扎绳尽量“破”细些，用干燥的手捋几次，扎绳不仅不能合拢，反而会膨散开，甚至会被手“粘”开。平面镜成像的课外制作：潜望镜模型。材料：牙膏盒三个，小平面镜（2㎝×3㎝）两块，双面胶，塑料胶布，剪刀等。方法：根据潜望镜模型，将牙膏盒修剪好，用双面胶固定平面镜，实质两个反射面相互平行，背面与直角形成等腰直角三角形，再用塑料胶布固定另外两个牙膏盒。

开发人的感官在学习活动中的体验潜能，无疑是将新课程的教育理念转化为教育行为的一个重要而基本的探索方向。由于实验器材就是学生的五官和四肢，所以是最经济、实用、有效的实验方式。全面开发人体器官和肢体在学习活动中的积极作用，让学生多感官、多角度地参与探究活动，充分发挥学生学习的主动性，对学生形成终身学习和探究愿望，必将产生积极的影响。例如：在学习“压强”时，学生对压力产生的作用效果于受力面积的关系这一难点不容易突破。为了解决这一关键问题，我设计如下两个小实验，①取—支削好的铅笔，让学生用左右手的拇指稍用力铅笔的两头，让学生说出两拇指的感受，从而说明压力产生的作用效果与受力面积的关系。②利用学生比赛跑步小游戏的过程中，突然叫“停”来感受生活中的惯性现象等等。③在白炽灯下，我和学生一起做手影游戏，用手做出不同的手势，灯光下可形成各种各样的影子，来验证光的直线传播。

所谓低成本器材的物理实验是指使用那些材料易得、简便易做、趣味性强、形象生动、效果明显的物理实验。总之，低成本物理实验不仅是实验器材的简单替代， 更是实验装置的简化， 实验现象的明了。低成本物理实验成本虽低， 运用的智慧不低， 具有的内涵不低， 教育价值不低， 所以中学应该大力加强低成本物理实验的开发。强调实验在物理教学中的重要作用，不仅有利于学生更好地获得物理知识，而且能提高学生多方面的技能和能力。还培养学生学习兴趣与爱好，教会学生掌握科学的学习方法，使他们能养成良好的学习习惯、科学态度和科学作风等。因此，在物理教学中应重视实验教学，同时也要加强低成本物理实验资源的开发和利用。

参考文献

[1] 课程教材研究所物理课程教材研究开发中心、物理八年级上册教师用书[M].北京：人民教育出版社，2013.

[2] 课程教材研究所物理课程教材研究开发中心、物理八年级下册教师用书[M].北京：人民教育出版社，2013.

[3] 课程教材研究所物理课程教材研究开发中心、物理九年级全一册教师用书[M].北京：人民教育出版社，2013.