提高高中物理实验现象可见度的有效策略

周拱照

摘 要：高中物理很多分组实验或者演示实验都存在实验现象可见度低的问题，不能很好地达到预期的实验效果。本文结合具体案例阐述了提高高中物理实验现象可见度的几种方法，即实验现象放大法、利用“化动为静法”、“化无形为有形”的方法、合理使用对比实验的方法、学生亲身体会实验现象的方法等，不断提高实验现象的可见度，完善提高实验教学的有效性。

关键词：高中物理实验;实验现象;可见度

随着全国新课程改革的推进，对学科教学创新的要求越来越高，而物理有着自己的学科特点，很多物理规律的发现以及理论的建立都是在实验的基础之上，或者必须得用严格的实验加以论证。因此通过引导学生观察实验或者动手做实验，能很好地让学生体会物理规律的发现过程，获得本质的成型材料，扎实地掌握物理理论。但是很多实验中存在着一些缺陷，其中一个很常见的问题就是可见度低，学生观察起来现象不明显，自然体会就不会那么深刻，所以通过实验创新，增大实验的可见度显得尤为重要。以下介绍几种提高实验可见度的方法。

一、实验现象放大法

在物理实验教学中，常常会碰到要演示一些很微小现象的实验，常规方法可能难以观察出来，所以通常会采用放大的手段。例如：教材里有观察微小形变的方法，手用力压桌子，如果单纯用肉眼难以观察出桌子的形变，此时用平面镜反射激光，最后投影到天花板上，利用光点反射放大的方法来清楚地观察到实验现象，如图1;细管液面升降放大显示瓶体形变，如圖2。前两者分别用到了光学放大和机械放大，还经常用到累积放大和电信号放大。累积放大如“用单摆测定重力加速度”实验中，通过测量n次全振动的时间t，从而算出周期T。或者在测亮条纹间距时，我们也是测出n条亮条纹距离a，再求出相邻的亮条纹间距。这些都是利用放大法提高实验现象的可见度。

二、“化动为静”的方法

在物理实验中，有很多现象是瞬间变化、动态的，根本无法用肉眼观察，而学生的认知规律都是表象—抽象—知识的过程，如果连表象都无法获取，肯定会影响到后面知识的获取。所以在这种条件下，教师想办法让学生观察到实验现象尤为重要。这种情况建议教师可以采用现代教学手段“化动为静”。例如：在研究平抛运动时，对比平抛运动和自由落体运动在竖直方向上的相同点，我们要观察平抛运动演示仪，如图3。由于自由落体和平抛运动时间都非常短暂，根本无法用肉眼观察出平抛运动在竖直方向上等效为自由落体运动。此时我们可以先把实验过程拍成录像，然后在多媒体中缓慢播放、暂停播放等，就能弥补常规实验的缺陷，完成良好的实验效果。

三、“化无形为有形”的方法

物理涉及了自然界的力、热、电、光、原子等规律，其中有很多物理现象是没办法直接用肉眼观察出的，特别是电学和磁学部分的，在日常教学中的应用就受到很大的限制，所以要善于利用一些其他辅助仪器或者对实验加以改造，把实验现象形象明显地展现出来，提高实验教学的有效性。

例如：在探究磁通量变化与感应电流方向的关系时，教材用到的实验原理图，如图4。

此实验之前先通过电池判断电流方向与电流表指针偏转方向的关系。进行实验时，磁铁插入与拔出螺线管时观察指针的偏转方向，再结合螺线管导线的绕向，得到楞次定律的结论。这个实验最大的不足就是感应电流的方向不能直接看出，而是通过电流表指针偏转方向间接得到。这部分知识原本就是高中知识的重点与难点，无法直接获得感应电流的方向又大大增加了学生探究实验、理解知识的难度。如果我们能借助发光二极管的单向导电性对实验加以改造，把“无形”的电流变成“有形”的光，那么实验就变得更加直观、有效，改造后的实验如图5所示，两个反接的发光二极管反向并联代替电流表的功能，其与螺线管串联。当条形磁铁插入与拔出时，如果上面灯亮说明感应电流是向左通过二极管，如果下面灯亮说明感应电流是向右通过二极管。此时，通过观察二极管的发光情况，直接判断出感应电流的方向，从而提高了实验的可见度，降低学生理解实验、掌握知识的难度，达到了有效的实验教学。

四、合理使用对比实验

现代认知理论认为：物理概念、规律的建立首先是对客观世界的感知，同时，知觉在思维活动的参与下内化为表象，进而通过思维活动的反复作用才构建起物理概念与规律。有很多物理规律所依赖的感性材料，高中生在现实生活中很少感知过，或者所感知的是错误的。笔者习惯利用学生实验或者演示实验的方法引导学生洞察实验现象获得正确感知，再利用对比实验增大可见度，从而突破教学难点。

例如：在讲解《力的合成与分解》一课时，在引入课程时会采用对比实验。提问学生：分别用一条细绳吊起砝码和两条细绳吊起砝码，哪一次绳子会断掉？学生可能会觉得用一条绳子吊起容易断。实验时，先用一条绳子吊起砝码，绳子不断。再次用两条绳子吊起砝码，缓慢增大绳子夹角，到一定程度时绳子断掉。学生会觉得不可思议，用这种方法不但增大了可见度，也调动了学生的好奇心。又如，笔者讲到《涡流》这节时，自制涡流演示仪，让一个小的强磁铁通过一根长铝管，强磁铁下落会变慢，但如果只有这个实验，现象不太明显，此时我会多加一个对比实验，让同样的小磁铁通过一个同样长度的塑料管。有这么一个对比实验，实验的可见度就更高了。

五、学生亲身体会实验现象

听到不如看到，看到不如亲身体验。实验现象最明显的莫过于自己亲身体验，教师应该习惯在教学中结合教材的需要，设计合适的实验，让学生多动手，让学生多亲身体验，从而达到理解的目的，是我们教学中急需解决的问题。

例如：笔者讲到《自感》这节时，课本上的实验电路图如图6，当开关断开时，灯泡并没有立刻熄灭，而是闪亮一下再熄灭。由于实验的视觉效果差，学生感受并不深，为了增大可见度，增强实验效果和学生的印象，将断开实验电路中的电灯换成若干个学生手牵手串联，修改后电路如图7。在闭合电路时学生没感觉，可是当断开开关时，学生都有很明显触电的感觉。此时用到的电源只有两节干电池，学生都有很强的欲望要搞清楚两节干电池可以让人有触电感的原因，这样自然就起到了很好的课堂效果，并且经过这么一个体验，也会使学生对知识的记忆更加深刻。

结束语

物理实验是把抽象、枯燥的物理知识具体化、生动化的有效途径，增大实验现象的可见度显得尤为重要。实验现象的可见度越高，越能刺激学生视觉，激发学生探索科学的思维，培养学生学习的积极性，更能起到良好的教学效果。因此，我们平常在进行教学活动的时候，一定要不断地进行探索创新，不断提高实验的可见度，以达到更好的教学效果。

参考文献

[1]陈爱国.刍议高中物理课堂演示实验的有效性[J].中学物理教学参考，2013，（1-2）：49.

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