例谈微型物理实验在初中物理教学中的应用

2018-02-28云南师范大学物理与电子信息学院650500段娟娟王祥委彭朝阳

中小学实验与装备 2018年1期

云南师范大学物理与电子信息学院(650500) 段娟娟王祥委彭朝阳

微型物理实验,即简单而又有趣的小实验。这些实验不仅取材方便,而且操作简单易行、贴近实际生活、现象明显,每个学生都可以进行实验。微型物理实验将教学内容与生产、生活实际紧密联系起来,能够引导学生深入实际,从生活中寻找实验素材,培养学生勇于创新探究的科学素养。微型物理实验就在我们身边,生活和学习用品就可以用作为实验仪器。如饮料瓶、生活废弃物都可作为“实验材料”,操场、电梯、客厅、卧室等都可以作为“实验室”,书桌、饭桌都可以作为“实验台”。将微型物理实验引进课堂具有重要的作用和意义,特别是能够缓解一些学校实验器材极度缺乏而造成大部分物理教师授课时“巧妇难为无米之炊”的困境。

1 微型物理实验在初中物理教学中的应用案例

1.1 案例1:大气压强实验

常规实验为马德堡半球实验,如图1所示。

图1 马德堡半球实验

实验方法:①将少许凡士林涂在两半球接触面上,然后旋转半球,增强其密封性;②打开阀门开关,用软塑料管连接半球并和气泵相连,将半球内部抽成真空;③关闭阀门开关,让两个学生从不同方向用力拉半球手柄,半球没有被拉开,由此说明大气压强的存在。

微型物理实验器材:马桶拔子2个、水。

实验方法:如图2所示,将新买的马桶拔子皮碗边上涂少量水,教师站在中间将皮碗边缘对齐,两位同学站在教师两侧从两端向中间用力挤压排气并使皮碗密封。再用力向两边拉,结果很难拉开。

图2 用马桶拔子模拟马德保半球实验

微型实验优点:从生活中选取方便易得的马桶拔子代替马德堡半球,大大降低了实验成本。对比常规实验,微型物理实验更有利于实验教学的开展,解决了在实际教学中马德堡半球和抽气泵两种实验器材不易得到的问题。

1.2 案例2:惯性实验

常规惯性实验装置如图3所示。

图3 惯性实验

实验方法:拨动弹簧片,将支座与小球间的金属片弹出,小球没有随金属片一起飞出,说明小球具有保持静止状态的惯性。

微型物理实验器材:2 cm×15 cm的纸带1条、笔帽1个、直尺1把。

实验方法:如图4所示,将纸带一端放在桌边,上面压1个笔帽,另一端捏在手中,用尺迅速向下打纸带,使其从笔帽下抽出,观察到笔帽没有倒,说明笔帽具有惯性。

图4 用笔帽制成简易惯性装置

微型实验优点:用笔帽、纸带、直尺制成简易的惯性实验装置,把常规的演示实验变为学生实验,大大提高了物理实验教学的有效性。

1.3 案例3:探究流体压强与流速的关系

常规实验为吹气实验,实验装置如图5所示。

图5 探究流体压强与流速的关系

实验方法:手握2张同样大小的纸,让2张纸中间间隔一定距离并自然下垂,往两张纸中间吹气,观察到两张纸逐渐向中间靠拢,说明空气流动速度越快的地方,压强越小。

微型物理实验器材:自制三棱体1个、吸管1根。

实验方法:如图6所示,把1张纸折成三棱体,通过吸管用嘴向三棱体中间吹气,可以看到三棱体向中间凹陷,说明空气流动速度越快的地方,压强越小。

图6 自制三棱体探究流体压强与流速的关系

微型实验优点:常规实验中用2张纸作为实验器材,往中间吹气时会漏气,导致实验现象不明显,且易受周围空气的影响。但在微型物理实验中,将纸张换为自制的三棱体,往中间吹气时不会再漏气,中间空气流速快,压强小于大气压强,因此三棱体会向中间凹陷,实验现象十分明显,便于观察。

1.4 案例4:探究影响压力作用效果的因素——受力面积

常规实验是将小木桌的正反两面分别压在海绵上,通过海绵的凹陷程度来显示压强的大小,如图7所示。

实验方法:把小桌放在海绵上,桌脚向下,再把小桌翻过来,桌面朝下放在海绵上,对比两次海绵陷的程度,从而比较受力面积的大小对压力作用效果的影响。

图7 探究影响压力作用效果的主要因素——受力面积

微型物理器材:大小相同的气球2个、中性笔1支。

实验方法:如图8所示,把1支笔的两端分别对准两个吹好的同样大小的气球上,用力向内挤压气球,看哪个气球先破,从而比较受力面积的大小对压力作用效果的影响。

图8 用气球和笔探究受力面积对压力作用效果的影响

微型实验优点:相比常规实验,选用2个气球进行实验,效果更加明显。由于小木桌的压力不是很大,当它的正反两面放在海绵上时,受力面积不同,下陷的程度也不一样,但差别很小,即压力作用效果不是很明显。而用气球实验时,通过观察哪个气球先破,就可以知道哪个力的作用效果更明显,从而得出受力面积的大小与压力作用效果的关系。