从四个作品案例看中学物理创意制作活动

佟雪梅

【摘 要】本文以“神奇的凸透镜”、“斜面压力显示器”、“自行车车轮摩擦力方向显示器”、“鞋底摩擦力方向显示器”四个创意作品为例，重点阐述了如何运用创意作品解决中学物理教学中难以理解的知识点，以期为中学物理教学提供参考。

【关键词】中学物理;创意制作;全脑发展

【中图分类号】G633.7  【文献标识码】A  【文章编号】1671-8437（2021）16-0104-02

美国神经生理学家斯佩里教授说过，人的左、右脑有着一定的分工，它们各有各的优势。人們在努力开发左脑的同时，需活化右脑和上、中、下脑，大力开发它们的功能，全面培养人的创造力和创造精神，使左、右脑和上、中、下脑协调、全面、整体发展，最后达到尽可能地全面开发人的潜能的目的[1]。

物理是以实验为基础的学科，许多知识都可以用创意作品来讲解[2]。对于一些比较难理解的知识，如果能用创意作品来展示和讲解，将大大降低学生学习的难度。所以，物理创意作品制作活动是物理学习中的重要活动之一，是实施创新教学的重要方式。

1   学生物理创意作品要求和评分标准

作品要求：根据物理原理设计一项物理创意实验或游戏，在比赛中要进行现场演示、答辩，要求构思新颖，突出反映物理原理，趣味性强，所用材料或器材易找，注意实验安全。

评分标准：新颖性、趣味性占比30%，鲜明地反映物理概念或规律占比30%，材料易得占比10%，安全性占比10%，演示和答辩熟练、自然占比20%。

2   作品案例

2.1  神奇的凸透镜

【原理】凸透镜对光线的会聚作用、凸透镜成像;当凸透镜的凸起程度不同，焦距也不同。人眼睛的晶状体会随着物体远近不同调节厚薄，如图1所示[3]。

【器材】凸透镜、透明的气球、水。

【实验操作】把凸透镜放入气球中，向气球里注入适量的水。如图2为调节凸透镜的厚度，凸透镜变薄时，焦距变大;变厚时，焦距变小。图3为凸透镜的变厚变薄，调节焦距，使不同距离的蜡烛的像呈现在墙（视网膜）上。

【创新性】

（1）可以连续变化焦距的凸透镜。

（2）直观演示眼睛看远处和近处物体，调节晶状体厚薄的情况，使像呈现在视网膜上。

2.2  斜面压力显示器

【原理】物体对斜面的压力与下滑力随着斜面角度的改变而改变。

【器材】模拟斜面一个（可改变角度）、弹簧测力计两个、铁球一个。

【实验操作】

（1）利用弹簧测力计直接测出压力与下滑力的大小。当斜面处于水平位置时，铁球对斜面的压力最大（接近4N），测力计的示数为接近4N。

（2）改变斜面的角度（如图4），铁球对斜面的压力变小，弹簧测力计的示数也变小，测力计示数为2.5N（如图5）。

（3）改变斜面的角度，斜面的倾斜度增大，压力变小，测力计示数为1.6N左右。

（4）改变斜面的角度，使它与水平面垂直，铁球对斜面的压力为零，测力计示数为零。

【创新性】

（1）形象、直观地测量和比较斜面受到的压力、下滑力的大小及其变化。

（2）选用钢球，滚动摩擦力小，摩擦力对实验几乎没有影响。

2.3  自行车车轮摩擦力方向显示器

【设计思路】学习摩擦力相关内容时，学生理解起来比较困难，而学习自行车车轮所受摩擦力的方向时往往更加混乱，所以制作出自行车车轮摩擦力方向显示器。这样既可以进行实验演示，效果明显，也可以帮助学生直接理解自行车两个车轮摩擦力的方向不同[4]。

【原理】摩擦力的方向与运动趋势方向相反。

【制作材料】自行车模型一个、502胶水、防滑地垫。

【制作过程】用防滑地垫剪裁出条形橡胶颗粒，用502胶水把橡胶颗粒粘贴在自行车模型的两个轮子上。

【创新性】整个演示实验中，通过观察橡胶颗粒的方向来判断车轮摩擦力的方向，操作简单，相比在平时用一些理论性的依据判断摩擦力方向，它更加直接、明了，思路简单，效果突出，学生一看就能明白自行车两个车轮摩擦力方向的不同。自行车车轮摩擦力方向显示器如图6所示。

2.4  鞋底摩擦力方向显示器

【设计思路】脚向后蹬地时，受到的摩擦力向前，所以人向前走。这个现象如果能用器材展示出来，就能使学生清晰理解摩擦力的方向，所以设计这样一个器材：显示鞋底受到的摩擦力方向，同时LED箭头灯器材，直观地显示受到的向前（或者向后）的摩擦力。

【材料】鞋、毛刷、发光二极管、焊接版、电线等。

【原理】

（1）脚向后蹬地时，受到的摩擦力向前，所以人向前走。

（2）电路图见图7。①当脚向后蹬地，开关K1闭合，接通上面和中间的灯系，向前的箭头灯与f 灯同时发光。②当脚向前蹬地，开关K2闭合，接通下面和中间的灯系，向后的箭头灯与f 灯同时发光。

【实验操作】

（1）当脚向后蹬地，鞋底受的摩擦力方向向前，向前的LED箭头灯亮，同时f（表示摩擦力）灯也亮。

（2）脚向前蹬地，鞋底受的摩擦力方向向后，向后的LED箭头灯亮，同时 f（表示摩擦力）灯也亮，如图8。

【创新性】静摩擦力的方向很难理解，本作品能够显示鞋底受到的摩擦力方向，同时用LED箭头灯器材，可以直观显示摩擦力的方向。设计的电路中的f 灯可以分别与上、下系列箭头灯相连，电路具有创新性，目前还没有这种器材，整体设计都是创新的。

这些作品涉及的物理知识是中学物理中学生比较难以理解的知识点，通过创作物理创意作品，学生能更好地理解知识，提高学习兴趣，有利于为国家培养创新型人才。

【参考文献】

[1]张菊生.主动发展与研究性学习[M].长春：吉林人民出版社，2002.

[2]谢国生.全脑智力开发与心理训练系统[M].长春：吉林人民出版社，2004.

[3]教育部师范教育司组编.龚春燕与创新学习[M].北京：北京师范大学出版社，2007.

[4]课程专业委员会.基础教育课程改革的趋势[M].北京：人民教育出版社，2003.