瓶瓶罐罐做学具 “土”实验进课堂——开发高中分组小实验初步探索

史鸿耀 郝 英 郑晨旭(邢台市第一中学 河北 邢台 054000)

物理学是一门实验科学，物理理论的建立、规律的发现都需要实验的检验.高中物理教学中仅仅靠学校实验器材，会在一定程度上限制学生的想象力，抑制学生的个性发展，难以激发他们独立思考的兴趣.教师如果在教学过程中引导学生利用生活中常见的物品来自制学具进行实验，会使学生感受到物理与日常生活联系的紧密性，同时学生在自制学具并用其实验的过程中会对物理概念、规律的认识更加深入，激发对物理的热爱.我们在教学过程指导学生从以下几方面开展了一些小制作、小实验，并取得了很好的效果.

1 物理小制作普及化

高中物理新教材十分重视小制作，我们及时安排学生动手去做.比如在完成了自由落体的教学之后，启发学生根据自由落体下落高度与时间的关系制作“人的反应时间测量尺”(图1).

图1 人的反应时间测量尺

再比如卡尺的读数原理每次教学时都会反复讲解，但后续考查读数仍有多位学生出现错误，原因是很多学生死记硬背读数规则，对错位对齐原理理解不透，为此课后安排学生自制卡尺，并测量物体长度，取得了很好的效果.又比如静电学实验现象不易观察，学习“静电场及其应用”时我们安排学生自制了验电器(图2)，上课时再利用笔或刻度尺，做摩擦起电和感应起电的小实验，学生可以近距离观察现象.同时学生还自制了固定电容器和可变电容器，这不仅可以帮助学生理解电容器的构造，还可以通过测量电容器的电容值，让学生进一步理解影响电容的因素.并且我们还用自制电容器一起体验了莱顿瓶放电的电击过程，在后续黑箱实验时，利用欧姆表观察了自制电容器的充放电现象，实现了一器多用.

图2 自制验电器

2 物理实验生活化

物理来源于生活，学习物理就是学习观察生活，学会使用生活中的物品做实验，并用物理知识去解释现象.比如网购和快递成为生活的一部分，学生利用课余时间收集包装物品的材料，然后利用这些材料，在动量定理的学习前我们安排了投蛋比赛，设计一个鸡蛋保护装置，让鸡蛋从5层的窗口落下而不破裂.学生或者用泡沫、海绵等包住鸡蛋，或用弹性架子固定(图3)进行缓冲、避震，或用塑料袋做成降落伞起到延时作用，所有小组都取得了成功，这样就能更好理解动量定理了.

图3 自制验电器

再比如小型电机生活中处处可见，自制电动机也很简单，每个小组配置两小块强磁铁、两节电池、一小段铜丝，就可以动手做微型电机了.又比如浸润和不浸润实验，课本上提供了水和玻璃、水银和玻璃的浸润和不浸润现象，日常生活中液体、固体多种多样，我们让学生收集家中的液体，例如食用油、酒精、汽油等和各种常见固体一一进行了实验，并进行了展示，引起了学生很大的兴趣.

3 实验过程视频化

有些物理实验过程短暂，不易观察到明显现象，现在智能手机普及且功能强大，可以让学生利用视频小程序，把实验拍摄下来，再进行慢放观察实验现象.比如超失重的教学中，瓶中的水落体过程不会从小洞流出，因为演示时间短暂，不易观察，学生可以在家中录制视频，随后慢放，效果就很好.再比如弹簧波无论是纵横波的传播过程，还是纵横波的叠加过程，都可以提前录制好视频，借助慢放功能，让学生进行更好的观察.又比如牛顿第二定律的瞬时性不易观察，教师借助手机的慢放功能使得学生更加清楚地观察到弹簧弹力不能突变(图4).或者利用连拍功能进行数据处理，比如学生用这种方法做过自由落体运动加速度的测量和平抛运动初速度的测量实验，都取得了很好的效果.

图4 牛顿第二定律的瞬时

4 物理习题实验化

高中物理很多习题的编制来源于实验，这些实验器材简单，可操作性强，可以在教学过程安排利用自制的器材仿照习题内容进行分组实验.

案例1：滴水法测重力加速度.让水龙头的水一滴一滴地滴在其正下方的盘子里，调整水龙头，让第1滴水滴到盘子里时第3滴水恰离开水龙头．测出从第1滴水离开水龙头到第n滴水落到盘子里的总时间为t，用刻度尺量出水龙头到盘子的高度差为h，则重力加速度的计算式为g=________.

案例2：测水的折射率.如图5所示，水面上漂浮着一半径R的圆木板，圆木板中央插着一根大头针，且在水中部分长为h．若从圆木板四周恰好看不到大头针的顶尖P，则水的折射率n多大？

图5 插针法测水的折射率

案例3：细绳牵连速度分解.如图6所示，用汽车吊起重物，汽车以速度v匀速前进，当牵绳与竖直方向夹角为θ时，重物上升速度为( )

图6 绳牵连速度情境图

案例1和案例2我们安排了分组实验，案例3分小组自制了运动的分解演示器(图7)，都取得了很好的效果.

图7 运动的分解演示器

新的教育理念倡导让学生在自主探究活动中获取知识，我们在教学中积极实践，抓住适宜时机，利用生活中的瓶瓶罐罐，引导学生自制学具，开发“土”实验，充分放手让学生自己操作，注重学生的亲身经历和体验，让学生去独立制作或合作完成，培养学生的各种能力，形成良好的探究实验习惯.当然这种“自主”并非不要教师的指导，另一方面要在学具的设计制作、操作规范上给予指导，在学生遇到困难时，给予方法、策略上的点拨；另一方面要对学生的小制作、小实验进行及时评价和评比，让学生充分享受到实验给他们带来的快乐.总之，教师安排自制学具活动时机要适宜，让操作活动成为学生自身所需，切实提高活动的实效性，让学生在活动中经历知识的形成过程，促进学生思维和个性的健康发展.