高中物理演示实验设计创新方法探讨

胡承荣

【摘 要】高中物理演示实验可以让教材中的理论知识变得生动形象，直观而易懂；可以让学生们在亲自动手的过程中提升观察能力和理解能力。但演示实验也要在教师的引导下不断地推陈出新，才能发挥其作用。

【关键词】高中 物理 演示实验 设计创新

中图分类号：G4 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2017.09.166

物理演示实验对加强学生的理解能力至关重要，也是培养学生创新意识的最佳途径，物理教学不能脱离开演示实验这一重要的教学形式。那么，如何让演示实验切实有效地发挥它的作用呢？这就需要物理教师在实验设计方面多下工夫，多结合生活中常见的问题，增加一些教材上学不到的内容，拓宽学生们的思路，才能进一步激发出来自于学生们的创新思维。因此只有教师先创新，才能带动和引导学生们去创新。

一、加深演示实验的知识层面

首先，高中生虽然已经开始学习较高难度的物理知识，但是相对于物理这门学科的深度和广度而言，还是具有很强的片面性和局限性的；另外，物理教材在演示实验方面也偏于单一和浅显。从提升学生知识层面的角度来看，需要物理教师给学生开辟一条了解物理学科全貌的途径，对实验的内容进行拓展和填充，让实验的过程变得丰富起来，尽量让学生能够深层次、多角度、全方位的了解物理学知识。

比如，在以往的“超重和失重”这项实验中，物理教师会拿一个易拉罐，然后在靠近其底部的侧面做一个出水的小孔，然后用手指按住这个小孔，在易拉罐里面装满水；随后将手指快速地移开，水则立即从小孔射出来。这时将拿着易拉罐的手松开，易拉罐就会变一个自由落体，在下落过程中，从小孔中射出的水也瞬间停止。这样仅仅是让学生们看到了一个无可厚非的事实而已，并没有引发出太多的思考。为了加深实验的知识层面，物理教师在实验设计上进行了创新：在易拉罐的底部靠边缘处制造一个小的出水孔，当罐中的水量较少时，没有足够的压力让水从小孔射出；这时给易拉罐一个向上的作用力，水则会立即从孔中喷出，这就是失重现象；然后，在另一个透明的塑料瓶里倒进半瓶水，再将瓶盖拧严；将塑料瓶保持水平状态时，瓶内上方是空气，下方是水，水面是平静的；随即再给塑料瓶一个向上的作用力，就可以看到瓶中的空气在水中形成了一个或几个大小不同的圆形气泡，这就是超重现象。创新之后的演示实验过程变跌宕起伏，生动形象，涉及到的知识不局限于“超重和失重”层面，同时对学生们的创造力也是一个很好的启迪。

二、将实验形式从验证式转换为探索式

在以往的物理教学中，基本是教师将本次实验的结论先告诉学生，然后再开始进行实验操作，这个过程有点类似于验证一件事情，目的性很强，导致实验中用到的知识点很有局限。通过对演示实验的进行设计创新以后，教师可以组织学生们进行探索式的实验，让学生们尝试运用不同的实验方法来解决问题。这种开放式的实验就具有很强的思维发散性，在实验中运用到的物理知识范围自然大了很多，对学生们的物理知识掌握情况是一种真实有力的考察。

例如“探索式求合力的方法”实验。如图所示：第一次实验，在水平的木板上放置一张白纸，把橡皮筋的一端固定在图中P点的位置上，另一端用两条绳子连接，通过绳子同时用两个测力器互成角度地拉动橡皮筋，使橡皮筋与绳子的连结点到达图中0的位置；再记下两个测力器上读数和它们各自拉动的方向；在白纸上按比例画出两个拉力的示意图；在第二次实验中只用一个测力器，仍然通过绳子将连结点拉到O的位置；记下测力器的读数和拉力的方向，按同一比例画出這个力的示意图，观察第二次实验合力和第一次实验合力的共同作用点O与这三个力图示的箭头端的位置，看它们构成了什么图形，多次重复实验，看看结论是否相同。

三、对演示实验的条件进行创新

物理教师可以通过对实验条件进行改进让学生获得更多的知识体验。例如在“平抛运动规律”这一实验中。采用塑料瓶和透明塑料瓶作为实验的器材，先让水从塑料管中流出形成一条弧形的抛物线，通过水的流动线条看平抛运动的轨迹，这时就可以定性、定量的研究平抛运动的规律。但在这个实验的过程中会出现了一个必须解决的问题，就是随着水位的下降水压也会随之减小，水线的射程自然也会变短，这就给研究带来了很大的难度。于是，教师和学生们就需要共同努力想出一个办法，让水压在一个时间段内保持恒定状态，使得从塑料管中流出的水柱形状不变。在经过一番讨论之后，大家决定采用浮标来解决这一难题，就是将塑料管口与浮标相连，这样就能保持水压可以在一定时间内恒定不变了。解决了难题，学生们根据水流抛物线的形状顺利的计算出水柱的运动速度，进而收到好的实验效果，这都是改进实验条件的功劳。

四、通过创造情境使实验生动化

例如在讲授牛顿第一定律时，由于高中生的推理能力比较有限，让他们理解抽象的物理规律存在很大的难度。这时，物理教师可以设计一个生动的演示实验情境，让学生们在情境中进行观察：让一辆小车分别从同一斜面上自由滚动到另外三种不同材质的平面上，第一次是滚到地毯上，第二次滚到水泥地面上，第三次滚到木板上，在小车三次滚动中观察每次从滚动到静止下来的距离并做好记录。学生们通过观察，发现小车一次比一次滚动的距离远。此时，教师把握时机问道：为什么小车每次静止的距离会有所不同？因为之前在课堂上讲过摩擦力的作用，学生们马上就想到了是摩擦力不同导致的这种结果。于是，教师又提出第二个问题，如果小车滚动到一个没有摩擦力的平面上，结果会是怎样呢？学生们经过一番讨论之后得出结论：如果没有摩擦力，小车永远不会静止下来。这个时候，再讲授牛顿第一定律，学生们的接受能力就强大了很多。这种实验方式，不仅得到了很好的教学效果，也为日后更进一步的创新思维提供了良好的基础。

五、结束语

总之，高中物理因其教学特性，将始终与演示实验相伴。如何让学生们保持对演示实验的新鲜感和兴趣度是物理教师们需要努力思考的问题。如果在课堂上一提到要进行演示实验，学生都兴趣十足，那么，就说明物理教师的实验设计是成功的，是确实在用心去做的。只有这样，才能让演示实验成为物理课上一道亮丽的风景线，才能保证教学的良好成果，保持学生对学习物理的信心。