利用自制教具，突破初中物理教学难点

蔡碧云

【摘要】热传递和做功是改变物体内能的两种方式。但是“热传递是如何改变物体的内能的”及“如何直观有效地证明做功改变了物体的内能”这两个问题，一直是内能教学的难点。本文以“改变物体内能的方式与实质”为例，阐述自制教具在突破初中物理教学难点中的作用。

【关键词】热传递;做功;内能的改变;自制教具

根据教学需要，自制合适的教具是教师为学生创造实验条件，提高教学效果的有效途径。自制教具是指利用生活中废弃或低廉的物品，制作成简单、方便、可见度高的实验教具。自制教具有它自身的一些特点，教师若能巧妙地自制教具，不仅利于激发学生的求知欲，还有利于教学重难点的突破。因此，自制在物理教学中能起到举足轻重的作用。本文以“内能”为例，阐述自制教具在突破初中物理教学中难点的作用。

一、教学难点的确定

课程标准对“内能”的要求是了解内能，知道内能的利用在人类社会发展史上的重要意义。“内能”这一内容包含“内能”和“物体内能的改变”两个知识点，其中“内能”这一知识点包括“内能的概念”和“影响物体内能的因素”两方面;“内能”这一概念虽然抽象，但是学生具有了物体动能和势能的概念和分子动理论的基础。此外学生具有本节涉及的物理知识的相关生活经验。因此，可以通过利用类比、分析、总结的方法让学生清楚知道什么是内能。而物体内能的改变有热传递和做功两种方式，对于这两种方式是如何改变物体的内能，它们的实质是什么，学生不易理解。所以它是本节内容的重难点。这就要求教师设计相关活动有效地突破这个难点。但由于有些学校实验室中没有相关的实验器材，我们不妨利用生活中容易获得的物品制作实验教具，帮助学生有效突破难点。

二、实验教学流程设计

在学生掌握“内能”的概念以及影响物体内能的因素是温度、质量、物态之后，让学生了解改变物体内能的方式有两种：一是热传递;二是做功。进而进入“物体内能的改变”的教学环节。教师可设计图1所示实验教学流程突破这一教学难点。

三、在突破教学重难点中的应用

实验一：自制热传导演示教具（演示实验）

热传导是如何改变物体的内能的。老师可用如图2所示的演示热传导教具，在两个铜条的小孔上添加平常使用的平安膏，使火柴能够固定在上面。平安膏室温下是蜡态的，熔点低。当温度高于40℃度的时候会溶解。当点燃酒精灯5min后，熄灭酒精灯。平安膏被熔化，火柴由外而内掉落。熄灭后，铜条的热端往铜条冷端传递热量，平安膏由里往外逐渐被熔化，火柴脱落。在这个过程中铜条热端向冷端放热，温度降低，内能减少;铜条冷端向热端吸热，温度升高，内能增大。

实验二：自制对流演示教具

对流是如何改变物体的内能？老师可利用如图3这里有一演示教具，玻璃杯里装有冷水，把装有热墨水的“小瓶子”放进冷水中，观察到红墨水往清水中流动，清水变红。由于红墨水与冷水之间存在温差，红墨水往冷水中流动。红墨水对外放热，温度降低，内能减少;冷水吸热，温度升高，内能增大这就是“对流”这种热传递方式改变物体内能的机制。

实验三：自制辐射演示教具

那辐射是如何改变物体内能的？如图4是辐射演示教具，它们是由纸箱做成，两纸箱靠近的两侧是分别由黑白纸张围成的。一个白色纸箱里有100W灯泡，通电一段时间后，它是微微发烫的。在这两个纸箱的纸张上贴鱼缸温度纸贴。不同的温度下，它的颜色会变化。根据温度贴表面颜色和对应的温度示数的变化来识别两个箱子的温度变化。光源照射后的白色箱子的温度下降4度，黑色箱子的温度上升1度。这是由于热光源对外辐射，放出热量，温度降低，内能减少。黑箱子吸收热量，温度升高，内能增大。

这三个教具现象很明显。经过此过程，在教师的引导下，总结三个演示实验的相同点，学生很容易理解热传导的方向是由温度高的地方往温度低的地方传递;发生的条件是存在温差，规律是吸热内能增加，放热内能减少;实质是内能的转移。

实验四：自制数显热功互换器

做功是如何改变物体的内能？教师可自制“数显热功互换器”是打气筒、数显温度计、带活塞的葫芦玻璃瓶及橡胶管做成，制作的过程中注意气密性要好。教师可先引出一个实验设计的问题情境：怎样变“不可见”为 “可见”？压缩点火演示实验是学生用自制教具 “数显热功互换器”。进行学生实验的延伸，这深刻理解外界对物体做功，物体内能增大。培养学生通过观察，描述观察结果的能力，知道了做功改变内能的实质是内能与其他形式的能之间的转化。这与热传递改变物体的内能是等效的，这样便突破了本節教学难点。

结语：在制作教具时，必须要熟悉课程标准，吃透教材，明确教学重难点。巧妙地利用身边的物品，开发出各种低成本的趣味实验，并把它们融入教学中去，对物理过程进行重现，不仅能使学生对物理知识理解更加透彻，还能有效地突破教学的重难点。

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