巧设趣味鸡蛋实验 提升学生物理核心素养

白友钰 彭朝阳 郭杰

摘   要：实验是初中物理教学的重要内容，是落实教学目标、提升学生物理核心素养的关键途径。利用贴近学生生活的实验进行教学，既可化枯燥为生动、变抽象为具体，又有利于学生随时随地动手做实验，不受时间和空间条件的限制。本文以学生熟悉的鸡蛋为例，探讨如何改进和利用密切联系生活的物品，设计系列趣味实验，丰富教学资源的同时提升学生的物理核心素养。

关键词：初中物理;实验教学;物理核心素养

物理课程是一门自然科学基础课程，实验是该课程不可或缺的一部分，是全面提高学生核心素养教学目标的重要途径。部分学生对物理的学习仍停留在背诵记忆、刷题、考高分的现状，不会运用学过的知识解释自然界和生活中的现象，不能解决现实世界遇到的问题。教师可借助密切联系生活的物品，如易拉罐、蜡烛、鸡蛋等，开发一系列针对某一物品的趣味实验[ 1 ]，有效解决理论学习与生活相脱离的问题。鸡蛋贴近学生生活，是人们餐桌上常见的食物，容易取材、成本低。利用低成本的鸡蛋设计趣味实验，可培养学生从物理视角运用科学的思维方式认识事物和解决问题。形成科学的基本思想、方法、观点，规范自身行为，养成实事求是的科学态度，树立为社会做出力所能及的贡献意识。能激发学生动手动脑学物理的热情，同时对提升学生的物理核心素养具有至关重要的作用[ 2 ]。

1  “瓶吞鸡蛋”，提炼物理概念，树立物理观念

大气对浸在它里面的物体产生的压强叫大气压强，简称大气压或气压。空气里面，各个方向都存在大气压，但人们并不能感受到它的存在。因为大气压看不见、摸不着，对于初中生来说，学习“大气压强”一节存在一定的困难。人教版《物理》课本“大气压强”一节给出铁桶变扁实验，即往桶内注入少量水，用火将水加热至沸腾，然后堵住桶口，浇冷水，铁桶变扁，从而验证大气压的存在。虽然该实验现象明显，但需要将水加热至沸腾，再浇冷水，存在一定的安全风险，不利于学生重现实验过程、亲自动手操作。改做瓶吞鸡蛋实验安全，可让学生亲自动手，重现实验过程。

实验器材：广口瓶、两个烧杯、热水、冷水、熟鸡蛋

实验过程：①广口瓶放入装有热水的烧杯中，一段时间后，将熟鸡蛋去壳，放在广口瓶上;②将广口瓶立即放入装有冷水的烧杯中;③通过两次实验现象的对比，学生分析并讨论其原因。

理论解释：放入热水中的广口瓶受热，将瓶内部分空气排出，气体减少，立即放上鸡蛋，使得大气不能进入瓶子。广口瓶放入冷水，瓶内所剩空气遇冷液化，变成小水珠，导致瓶内大气压低于外界大气压，熟鸡蛋在大气压的挤压下被瓶“吞”入。

拓展提问：被瓶“吞”了的鸡蛋该如何完好无缺的“吐”出来？

小结：笔者认为在课堂教学中可将“瓶吞鸡蛋”做为新课导入的演示实验，在这种有趣、新奇的物理学习环境中，可以激发学生的求知欲。演示该实验可让学生产生直观印象，有助于学生理解“大气压”这一抽象概念。学生学习并理解大气压后，教师趁热打铁进行课堂检测，让学生思考如何“吐”出来的问题，可培养学生运用课堂所学知识解决实际问题的能力，潜移默化中树立物理观念，从而提升物理核心素养。

2  “判斷生熟鸡蛋”[ 3 ]，引发质疑精神，培养科学思维

“惯性”对于初中生来说是一个抽象概念。义务教育物理课程标准要求：学生会利用惯性知识解释现实生活中的现象。人教版《物理》课本在“动手动脑学物理”栏目也设置了许多与惯性有关的问题：解释某些生活现象发生的原因;根据生活现象，分析其是如何利用惯性的。足以看出将知识与生活相联系的重要性。

实验器材：生鸡蛋和熟鸡蛋（1号：熟鸡蛋、2号：生鸡蛋）

实验过程：①将生熟鸡蛋做好标记，用大小相同的力同时旋转两个鸡蛋，引导学生观察鸡蛋的转速;②用手快速按一下两鸡蛋，然后立即松手，再观察两鸡蛋的运动状态。

理论解释：首先，同时转动的两鸡蛋，缓慢转动的是生蛋，灵活快速转动的是熟蛋。生蛋壳内的蛋清及蛋黄都是液态的，当受到外力作用时，壳旋转，但液态的蛋清和蛋黄具有惯性，仍保持原来的静止状态，在蛋壳的带动下，才会慢慢的开始转动，此外蛋壳、蛋清、蛋黄三者间存在相对运动，相互间存在着一定的摩擦力，导致能量损失，所以生鸡蛋转动缓慢。相反，熟蛋的蛋壳、蛋白和蛋黄已经成为一个整体，相互之间没有摩擦力，可以灵活快速转动。其次，用手按一下，立即松手，生蛋还会继续转动，熟蛋则会立即停止。生蛋中蛋清和蛋黄由于惯性不会立即停止转动，会带动蛋壳继续转动，所以“按而不停”。相反，熟蛋“一按即停”，见图1所示。

拓展提问：思考并讨论其他判断生熟鸡蛋的方法，并动手验证这些方法的可靠性？

小结：在学习了惯性知识后，教师演示“旋转法”正确判断生熟鸡蛋的实验，从而引起学生的质疑，因为材料易得、操作简单，学生在半信半疑的情况下亲自试试，基于事实证据、科学推理，学生运用物理知识解释该实验现象。此外，学生在思考并讨论其他判断生熟鸡蛋的方法时，思维获得发散。可以帮助学生巩固和运用物理知识，培养学生的观察与动手操作能力，训练学生思维，培养科学思维，进而提升物理核心素养。

3  “鸡蛋的沉与浮”[ 4 ]，设计实验方案，培养科学探究能力

义务教育物理课程标准要求“探究浮力大小与哪些因素有关”这一实验是学生必做实验。在“探究浮力大小与液体密度”有关的实验时，可采用鸡蛋在清水和盐水中的沉浮情况来进行判断。

实验器材：烧杯、食盐、清水、鸡蛋

实验过程：①往烧杯中注入一定量的清水，放入鸡蛋，观察鸡蛋所处位置。②向烧杯中不断的加入食盐，观察鸡蛋的位置变化。

理论解释：刚放入清水中的鸡蛋沉入杯底，逐渐加入食盐后，液体的密度增大，鸡蛋慢慢浮起来，直至漂浮在水面上，这说明浮力的大小与液体的密度是有关系的。

拓展提问：如何定量探究浮力大小与密度的关系？

小结：教师可播放一些与生活紧密联系的视频做为课堂导入，如：死海中的人能漂浮在水面上，而在一般河水中，往往会发生溺水事故。在此基础上，引导学生观察与思考，形成猜想与假设：浮力大小与液体的密度有关。然后根据现有实验器材，自主设计实验方案，进行定性探究，验证猜想，全班一起交流讨论，培养了学生的观察能力、动手操作能力、语言表达能力等，从而培养学生的科学探究能力，进而提升物理核心素养。定量探究可做为课后思考，学生自主设计实验方案，携同家长一起完成实验探究，共同感受物理的魅力。

4  “踩不碎的鸡蛋 ”[ 5 ]，转变前概念，培养科学态度与责任

学生在学习新知识前，脑袋中存在着一些前概念，其中错误的前概念会对学生的学习造成干扰。生活中用鸡蛋碰石头，会发现鸡蛋碎裂的现象，学生会形成蛋壳很薄，是易碎品的前概念。通过“踩不碎的鸡蛋”实验，可纠正学生错误的前概念，形成正确的科学概念。

实验器材：鸡蛋、蛋盒、石头

实验过程：①将鸡蛋与石头轻轻相碰，观察实验现象;②人站在鸡蛋上，再次观察实验现象;③通过两次实验现象的对比，学生正确分析其原因。

理论解释：鸡蛋与石头轻碰，发现蛋碎裂，而人站在鸡蛋上，蛋却完好无损。鸡蛋与石头轻碰就碎了，是因为鸡蛋与石头碰撞时，接触面积小，压强大，蛋易碎，而不是因为鸡蛋是易碎品。当人一只脚踩四个鸡蛋时，接触面积大，压强小，蛋不碎。蛋壳具有特殊圆顶薄壳结构，能够把压力均匀的分散到其它部分，因此，蛋壳虽然很薄，但很坚固。

拓展提问：解释建筑设计中的“薄壳结构”？

小结：在教学中，面对学生的前概念，教师不能采取回避的态度，学生在学习中不能钻牛角尖，要养成严肃认真，实事求是的科学态度。在事实证据面前，糾正错误的前概念，形成正确的科学概念。此外，通过提问：建筑学中的“薄壳结构”，让学生体会到将物理知识迁移到社会生活中，从而形成为社会做出力所能及贡献的意识，培养学生的科学态度与社会责任感，从而提升物理核心素养。

5  总结

我们常说只要留心观察，生活处处皆物理。与鸡蛋有关的趣味实验还有很多，如：演示分子运动现象;演示热胀冷缩现象;演示物体的稳定平衡;演示液体蒸发吸热等等[ 5 ]。初中物理有很多类似于“鸡蛋”的简单有趣、低成本、易取材的实验，有利于学生联系生活实际，提高学生学习物理的激情，最终提升学生的物理核心素养。理论学习不能与生活脱轨，否则学生会产生学物理并没用的想法，从而产生厌物理的情绪。因此，教师应多留心观察，多开展贴近学生生活的实验教学。

参考文献：

[1] 张家琪，吴伟.浅谈初中物理系列实验开发——以蜡烛为例[J].物理教师，2017，38（10）：28-30.

[2] 尤爱惠，陈显盈，柳冠凡.真的是重力减小了吗？——重力趣味系列实验的开发与演示[J].物理教学探讨，2020，38（10）：46-49.

[3] 潘镇高.物理教学中神奇的“鸡蛋”[J].学习月刊，2010（6）：67.

[4] 于琴，陈怡.用鸡蛋进行的浮力实验[J].中学物理，2016，34（16）：49-50.

[5] 王茂东.揭开鸡蛋中的物理秘密[J].理科考试研究，2018，25（18）：54-55.