提升初中物理演示实验可视性的策略探讨

2020-11-17姚俊松袁海泉

物理之友 2020年9期

姚俊松袁海泉

(1. 河南省濮阳市第四中学，河南濮阳 457000；2 .苏州大学物理科学与技术学院，江苏苏州 215006)

实验是物理教学的不可或缺的组成部分，无论是学生学习兴趣的激发，还是科学探究的推进，都须通过实验进行落实。演示实验的效果在很大程度上受制于可视性，笔者结合实验创新与实践，从实验器材、实验现象和实验过程的可视性三个方面对演示实验设计的策略进行探讨。

1 增加实验器材的可视性

实验器材是实验操作的载体，也是实验教学实施的源头，器材的可视性将会直接影响到整个实验的可视性。为了增强演示器材的可视性，我们可以从器材的大小、材质和形状来进行优化。

1.1 增大体积

演示实验多是以教师的操作为基础，让学生观察现象从而得出结论。要使全体学生都能清楚地观察到实验现象，就要增大演示器材的体积，以满足全体学生观看的基本需求。

在初中物理“研究带电体性质”的实验中，用毛皮(或丝绸)摩擦过的橡胶棒(或玻璃棒)去吸引轻小的碎纸屑，因为纸屑太小而导致演示实验的可视性较低。实验结论里出现了“轻小”的描述，实验器材选择多局限于“小”物体上，实验的可视性较差。如果从“轻”上想办法，只要我们能找到一个质量轻、受到阻力小的“大”物体，就可以增强实验的可视性。

为此，我们将一个空易拉罐置于水平桌面，易拉罐质量小，可以滚动，受到的阻力很小。如图1所示，用带电的气球去靠近易拉罐，它会因电荷间的相互作用而运动。用易拉罐代替碎纸屑，体积变大，可视性得到了极大提升。

实验器材的放大，可以让实验现象拥有更清晰、更直观的视觉效果。当然，体积的增大是在实验的需要和条件允许的情况下进行的，并非所有的实验器材都要一味地增大体积。

图1

1.2 改善材质

演示实验的目的是让学生通过观察，清晰地捕捉到实验现象，从而发现物理规律。而实验现象的呈现，在很大程度上又取决于演示器材的材质，我们可以通过改变材质的方法来改善演示实验的可视性。

在学习“电阻与变阻器”时，由于电阻箱是黑色、不透明的。对于电阻箱学习的要求，只是掌握正确的读数方法即可，在平时的电学实验中也不常用到。但学生在学习的过程中，对其内部结构及其工作原理往往有一种特别的好奇，但电阻箱的不透明导致学生对电阻箱的学习只能停留在肤浅、模糊的层面上。

为增加实验的可视性，我们可以从材质上做文章，打破原有电阻箱的封闭结构，利用透明的亚克力板将其内部结构清晰地予以展示(图2)。将各电阻旋钮连同后面的电阻组合单排镶嵌，清晰显示内部电阻的串联关系，增强实验的可视性。能够清晰观察到通过旋转旋钮接入不同电阻的过程，展示电阻箱的原理和结构(图3)。

图2

图3

本实验的材质选择突显了透明度的特性，在光学实验中为增加光路的可视性也多利用这一特点。除了材料的透明特性以外，还可根据材料的其他性质提高实验的可视效果。比如，用什么样的材质进行摩擦时更容易使物体带上电荷，因为电荷量大小是影响静电实验可视性的重要影响因素。

2 提高实验现象的可视性

实验现象是实验观察与记录的主要对象，也是实验成败的关键所在。所以，让实验现象更加明显，是增强实验可视性的关键，我们可以从实验现象的放大、转化方面进行开发与创新。

2.1 科学利用转换法

在“探究声音产生原因”的实验中，用激光可以将声振动转化为便于观察的光斑振动，同时还可以显示振动的图像。如图4所示，在音叉的基础上加入两块小平面镜、小电动机、激光笔和铁架台等，让激光束照射到粘贴在音叉叉股上的小平面镜上，光线经过反射正好射到小电动机上方的小平面镜上。敲击音叉，随着音叉的振动，反射的光也随之发生变化，射向转动的小平面镜，并经过再次反射，就可以在白墙上呈现声振动的波形。

图4

图5

2.2 巧妙利用放大法

有的物理实验呈现的现象只适合近距离观看，但演示实验要满足全体学生的观看要求，放大实验现象就显得非常重要。

比如在学习“温度计”的知识时，我们可采用自制温度计，其原理为“热胀冷缩”。为了让液柱升降得更加明显，我们必须选用更细的吸管，但太细的吸管不利于学生观察，我们可以巧妙利用放大法，如图5所示，将吸管粘附到圆柱形玻璃管的后面，再向玻璃管内注入水。此时，粗玻璃管起到了放大镜的作用，吸管内液柱被放大，演示的可视性得到了很大的提升。