运用演示实验突破高中物理教学难点的思路

张小飞

摘 要：物理学是一门以实验和观察为基础的自然学科.物理实验不仅是开拓学生思维发展的重要手段，也是突破高中物理教学难点的重要途径.旨在加深教师对演示实验的理解，从而提升演示实验的能力，并能将其应用于高中物理重难点的实际教学中.基于此，文章提出在高中物理教学过程中利用演示实验来突破教学重难点的思路，希望能给一线教育工作者带来启示.

关键词：高中物理;演示实验;教学实践

中图分类号：G632   文献标识码：A   文章编号：1008-0333（2024）15-0091-03

物理作为一门以实验为基础的自然学科，实验在推动物理学发展中的作用不言而喻.根据《普通高中物理课程标准（2017版2020年修订）》的要求，“搭建自主合作，探究新型教学方式，注重学生的学习感受，培养学生的学科核心素养”正成为当前高中物理课堂的首要目标［1］.故此，我们应大力加强在高中物理教学中的演示实验设计，以此优化教学流程.

1 演示实验和教学难点的概念界定

1.1 演示实验

根据当下新课标提出的新型教育思想和教学理念，演示实验是指教师将所要学习的结论或定理融合进物理实验中，以实验结论或结果的形式引入概念，让学生以物理实验的形式进行探索，帮助学生在实验探究过程中渗透科学探究的理念[2].在能充分调动学生主动学习能力的先决条件下，指导学生思考，激发学生思维，并通过与学生共同探究讨论实验现象，帮助学生总结实验结论，从而推导得出物理学定律和物理学规律.1.2 教学难点

顾名思义，教学难点是指教师在实际教学过程中可能出现的阻碍和困难.在高中阶段，它可分为两种情况：一种是由于物理学知识本身存在难度，导致在实际教学过程中，学生难以理解，从而构成教学难点；另一种是在实际教学过程中，由于学生的抵触情绪、畏难情绪、兴趣不高、注意力不集中等外在因素，导致学生难以自发产生学习行为.这两种情况在高中阶段物理课堂中都较为常见，因此针对以上问题文章均作了阐述，这同样也是教师在物理教学课堂中需要重点把握的

.那么，究竟应如何利用演示实验突破物理教学难点，实现高效课堂呢？我们可以从以下几点入手.2 利用演示实验突破教学难点的思路

2.1 创设实验情景，突破学生兴趣不高的难点

高中阶段，大部分学生往往会觉得物理学科有难度，从而产生畏难情绪，难以对物理学科产生兴趣.那应该如何突破学生兴趣不高这一难点呢？我们可以利用演示实验、创设情景，在课堂导入环节，通过有趣的、生活化的实验场景，引发学生学习兴趣，并为接下来的深入学习打好基础.

案例1 超重与失重

本课时主要讲述超重和失重现象及其产生原因，课时内容是《物体的运动与力的关系》这一章节中的重要知识点.超重和失重的基本定义为：视重大于重力时为超重；视重小于重力时为失重；超失重时物体重力并不改变.超重与失重现象产生的本质原因是物体具有向上或者向下的加速度.当物体具有向上的加速度时，物体处于超重状态；当物体具有向下的加速度时，物体处于失重状态.

这两者关系概念接近，但意思完全相反，学生在学习过程中容易混淆.特别是在学生已经学习了受力分析、牛顿运动定律的内容，掌握了它们的基本应用后，但对于“超重和失重”概念的理解也存在一些误区：

（1）有的学生认为“失重就是失去重力，因为没有重力，宇航员所以飘起来了.”

（2）有的学生认为日常生活中常见的弹簧测力计、电子秤的示数就是物体的重力，因此超重和失重是物体实际重力的增减.

（3）有的学生习惯通过速度方向判断物体是超重还是失重，并且由速度大小来判断物体超重或失重的程度.

为了让学生能在课堂初始阶段产生兴趣、明确区别、辨析概念，教师可以在本课时学习初始阶段引入生活化的实验情景，从误区2中的电子秤和体重计出发，突破学生兴趣不高的难点.

课堂初始阶段，为了引起学生的学习兴趣，我们可以在知识点讲解之前开展一个趣味实验.如下图1所示.通过测量一位学生在下蹲、起立过程中体重计示数的变化情况，引导学生分析两个过程中超重、失重状态的影响和变化，帮助学生理解超重和失重的概念，为后续的深入学习打好基础.

2.2 创设思维台阶，化解物理知识本身难点

高中阶段，物理学概念和某些规律通常较为抽象、难懂，学生在学习过程中存在困难.因此，我们可以通过运用演示实验，为学生搭建思维框架，按部就班、逐级深入地降低物理定律和知识点的学习难度，帮助学生更好掌握、更快学会物理学知识[3].

案例2 平抛运动

“平抛运动”是《普通高中物理课程标准2017版2020年修订》必修课程必修2模块中“曲线运动与万有引力定律”主题下的内容.要求通过实验探究认识平抛运动的规律，并学会用运动的合成与分解的方法分析平抛运动，体会将复杂运动分解为简单运动的物理思想，能分析生产生活中的抛体运动.

从知识结构来看，平抛运动是学生学习的第一类曲线运动，但区别于对圆周运动的研究.平抛运动是指物体以一定的初速度沿水平方向抛出，在不考虑空气阻力情况下，物体只在重力作用下所做出的运动［4］.平抛运动的轨迹是一条被称为“抛物线”的曲线，竖直分运动和水平分运动各有其特点.因此，我们采用的是直线运动的研究方法，巧妙地利用运动的合成与分解将其转化为学生熟悉的匀速直线运动和自由落体运动这两种直线运动.在研究平抛运动时，需要从两个角度出发，感受在不同作用力下平抛运动的特点.为此，我们可以设计一个演示实验——通过平抛运动实验仪描绘平抛运动的轨迹，让学生感受平抛运动的特点，从而构建起平抛运动的物理概念.

［实验过程］

（1）我们将这一实验仪器放置在桌面上，通过调节调平螺丝，保证重垂线，垂直与水平线，即面板必须放置于竖直平面内.检查好仪器位置，确定没有偏移后，卡好定位板，装好平抛轨道，使轨道的抛射端处于水平位置，符合平抛运动的特点.

（2）在描迹记录纸后垫一张复写纸，并用压纸板将两张纸固定在面板上，保证横坐标x轴水平，纵坐标y轴竖直，钢球中心离轨道处为坐标原点.

（3）先将挡板放置于最上方.

（4）把定位板放置在一个固定位置，将钢球紧贴定位板并释放，让小球顺着轨道向下移动，此时，小球的运动即是以一定的初速度水平抛出的平抛运动.小钢球打到挡板，并随着挡板平面向记录面板方向偏斜，小球将挤压记录纸，从而产生一个迹点.

（5）将接球挡板向下方移动一格，再重复以上动作，我们即可获得第二个标记点，继续推移直到最低点，我们就可以获得在一定初速度下运动的平抛钢球落地时的一系列迹点.

（6）调整定位板的位置，重复上述步骤，得到另一系列迹点.

（7）取出记录纸，将各次实验所记录的迹点用平滑的曲线连接即可得到以不同的初速度做平抛运动的轨迹图.如下图3所示：

［数据分析］

（1）任意选取一条轨迹线，y轴上，我们从原点O开始向下取一个距离为h的点，再找到距离分别为4h、9h…的点.在y轴上，我们可以发现相邻两点的时间间隔是相等的.

（2）过h、4h、9h这些点做水平线，与钢球的轨迹图分别交于点A、B、C…，则A、B、C…就表示钢球经过相等时间所到达的位置.

（3）测量O点到点A、B、C…各自之间的水平距离.在误差允许的范围内，我们可以发现，OA′=L、OB′=2L、OC′=3L…如下图4.这说明小球在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动.

（4）重复测量统计其他轨迹图，我们可以得到平抛运动的重要结论：平抛运动沿水平方向上的分运动为匀速直线运动，沿竖直方向上的分运动为自由落体运动.

3 结束语

综上所述，笔者认为在高中物理实际教学过程中运用演示实验教学方法，可以有效突破物理教学中的难点.当然，由于各班学生学情不同，教授的知识点不同，所产生的教学重难点也各有偏差，因此演示实验法并不适用于所有物理课堂教学.要想让演示实验在物理教学中的作用最大化，我们还需要深入探讨，也期待听到大家更多反馈，以期共同成长，共同进步.

参考文献：

［1］冯楠，王林.运用演示实验突破高中物理教学难点的实践研究[J].中国现代教育装备，2016（2）：2.

[2] 邓燕群.关于运用演示实验突破高中物理教学难点的实践研究[J].中文科技期刊数据库（全文版）教育科学，2021（8）：111.

[3] 高丽燕.高中物理演示实验教学的现状调查和对策研究[D].杭州：杭州师范大学，2016.

[4] 陈国雄.浅谈平抛运动实验的改进[J].中学生数理化（学习研究），2011（2）：7.

［责任编辑：李 璟］