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在探究中走近物理初中物理课堂情境教学系列案例广州市番禺区 沙头中学 喻晶 汤钜均教学实践活动从本质上说，是教师和学生以课堂为主渠道的交往活动，是教师和学生在特殊教育情景中的自主探究活动，是教师的教和学生的学的统一活动。学生面对各种信息的刺激，在原有的经验基础上，构建新的知识。有效利用情景教学，让学生充分体验探究过程在新课程实施中越来越受重视，因此情境的创设也越来越成为教学中重要的环节。在初中物理教学中，应注意培养和提高学生的形象思维能力，以进一步促进抽象思维能力的发展和提高。教师应想方设法为学生创设所谓的物理情境，使学生在物理情境之中体会、理解物理概念掌握物理规律。如何在物理教学过程中，给学生创设、体验、寻找、再现物理情境，激发学生学习物理的兴趣和求知欲，培养和提高学生的形象思维、抽象思维、创造性思维等方面的能力，是物理教师长期探索和研究的问题。好的教学案例比间接经验对课堂决策的影响更大。以下是本科组各位老师在教学中总结出来的情境创设案例，这些案例虽然是课本以外的，但在实践运用过程中取得了较为成功的效果。序言：“煮不死的泥鳅”：将两条泥鳅放在装水的烧瓶中，将烧瓶斜放并对瓶颈部分加热，学生有的已经开始紧张，说：“哎呀，那样不就把泥鳅煮死了吗？”我也开玩笑说：“如果真的煮熟了就请大家喝泥鳅汤。”但是当瓶颈部分的水沸腾并冒出大量白汽后，泥鳅却还在瓶底游动。此时学生自然非常惊讶。声学：1 声音的产生“喇叭发声时的振动”：将一部比较大的收录机喇叭的保护网拆掉，平放在桌面，上面放彩色乒乓球，纸碎等，放音乐时可以观察到这些物体的弹跳，调节音量，跳起的高度就不同。还可以用透明的圆筒物围住喇叭附近，防止纸碎跳出。声音的传播2声音的传播“固体传声”：同学们侧面趴在课桌上，用手指轻刮桌面，第一次同桌之间的桌子分开一条缝，第二次把桌子靠在一起，分别听自己和同桌刮桌子的声音，体验固体传声。骨传导3骨传导“衣架的声音”：用一条细绳吊住衣架，牙齿咬住绳子，堵住耳，用硬物轻轻的敲击衣架，或者在衣架下面吊几个金属勺子等让它们互相碰撞，可以听到很清脆的声音。4声音的特征“电子琴演奏”：讲乐音的三特征时，我从音乐室借来一台电子琴，让学生自己演奏，同时改变音量、音色、音调，让其他同学判断是哪个因素改变了。光学：1光的直线传播“小孔成像”：打开日光灯，取一张纸，用牙签扎一个小孔（圆洞），把这张纸平行地举在桌面上方，上下移动，在离桌面3厘米左右高时,可以在桌面上看到长长的日光灯的像（如图A）。改变小孔的形状为三角形，看到的像没有变化（如图B）。改变小孔形状为正方形，看到的像没有变化（如图C）。学生做完实验后才能真正理解上面的题和小孔成像。使学生看到不论小孔是什么形状，它们的像都是日光灯的形状。与小孔的形状无关。图A 图B 图C小孔是圆形 小孔 是三角形 小孔是四边形像是日光灯的形状 像是日光灯的形状 像是日光灯的形状2 光的反射“镜面反射与漫反射”：把一块镜子贴在白墙上，用手电筒斜照过去，发现白墙被照亮了，出现椭圆的光斑，而镜子看起来还是暗的。但学生可以在某个方向看到比较亮的镜子的反光。可以体验两种反射的不同。3 平面镜成像“水浇不灭的蜡烛”：用透明玻璃作平面镜，在镜前点燃蜡烛，在镜后像的位置放一个玻璃杯，看起来好像蜡烛放在杯中燃烧。往玻璃杯中倒水，直到水面高过蜡烛火焰，但是火焰不会熄灭。这可以令学生感受“虚像”的概念。“正还是反”：一般的平面镜中的像是左右颠倒的，但是人们已经习惯了，如果把两块平面镜按直角左右摆放，那么就能看到左右不反的自己，但此时自己做一些动作，看起来反而觉得不习惯，好像反了一样。这种镜面也叫“偶镜”。“隐形魔盒”：做一个立方体空盒（内部可以画上黑白格子），前面开口用透明塑料片封好，内部斜放一块平面镜，在透明开口观察，会误以外看到了整个盒子内部，只要从上方小孔放入的东西，实际在平面镜后方，从正面看似乎“隐形”了。隐形魔盒偶镜4光的折射“叉鱼”：在大水槽边上夹一根空心水管，作为一个瞄准器。让学生运用光的直线传播原理瞄准水里的“鱼”，然后用“鱼叉”穿过瞄准器去叉鱼，结果每次都叉到了鱼的上方。但是如果没有水就能叉中。“上浮的硬币”： 把装有硬币的碗放在讲台上，用实物投影仪的镜头对准碗，而且又恰好差一点看不到碗底的角度，将一杯清水缓缓倒入碗中，随着水量的增加，大家渐渐发现看见碗底有东西，是两个硬币呢！同学们又奇怪起来了：“该不会是随着水漂起来的吧？”“不对啊，硬币是不会浮在水面上的。”“为什么加了水就看得见？”这里可以引导学生用折射原理解释。4 光的色散“笔中彩虹”：学生自己用的圆珠笔有笔管是透明的，而且笔管是有棱角的，让学生把笔管贴近眼前，去看日光灯，或者阳光（注意不要在烈日下直视），可以看到笔管中出现了彩虹。5 透镜“杯中世界”：在杯子或烧瓶中装水，用来看远处的的景物，发现物体是倒立、缩小的，这是照相机原理。“气泡凹透镜”：在封闭的水瓶或试管中带有一个小气泡，如果透过试管观察近处的书上的字，气泡中的字是缩小的，而其他部分字被放大了。气泡部位的水面向下凹，相当一个凹透镜。其他部分相当于放大镜。“室外探究”：在讲光学“凸透镜”时，让学生拿着凸透镜来到教室外边的阳光下，亲自体验课本中的“想想做做”，学生们手拿白纸，寻找最亮最小的光斑，并且用刻度尺量出焦距，有的干脆蹲在地上找焦点，有的取出火柴让光线会聚在火柴头上，过了一会儿，把火柴头点燃了，有的还捡来干树叶尝试是否也能点燃。大家都特别开心。在这个活动中，学生除了能够真正理解焦点、焦距的概念外，还体会到焦点处的由于是光线的会聚点，温度非常高的现象，可以联系到后面“太阳灶”的有关知识。“放大还是缩小”：学生用凸透镜和凹透镜探究，观察手边的东西，看一看自己能发现什么？有的发现凸透镜能把书上的字画放大，凹透镜把书上的字缩小。有的发现透镜的厚薄不同，一个厚（凸透镜）、一个薄（凹透镜），经过老师提示后，知道中间与边缘的厚度不同。有的说用凸透镜看老师是倒像，凹透镜看老师是正像。有的看到了窗户在白纸上成的倒立的实像（因为窗户比较亮，好像是光源）。有的把凸透镜与凹透镜合起来看物体，有的把两个凸透镜合起来组成一个望远镜对外面的景色进行观察，发现有的像是正立有的是倒立的。还把镜片放在眼睛前，看哪种才是近视眼镜片。在学生的探究中，基本把透镜及其应用的知识都观察到了。老师经过学生探究后，进行指导把它们分类，凸透镜与凹透镜的类型。 热学：1蒸发吸热“干湿温度计”：投影放大两支温度计，放在同样的环境下，为什么示数不同。再观察其中一支的玻璃泡上包着湿棉花。究竟哪一支的温度高？发给每组学生两支温度计和一团粘有酒精的棉花，让学生自己探究。2液化“哪杯是热水”：在两个烧杯里分别倒入冰水和热水，注意等热水上方冒“白汽”现象不明显的时候，请学生观察烧杯壁上出现的水珠，区分哪杯是热水，哪杯是冰水。热水杯的水珠出现在烧杯的内壁，而且在水面上方。而冰水杯的水珠出现烧杯外壁，而且在水面下方。分别解释液化的原理。3升华“樟脑的升华凝华”：给学生展示大小不同的樟脑丸，问学生最后樟脑丸不见了会变成什么，引入升华。再用少许樟脑粉末在烧瓶中加热，将细铁丝伸入后可以看见樟脑气体在铁丝上凝华。电学：1摩擦起电“立体塑料花”：课本上演示电荷间的相互作用的实验不容易做，且效果不够明显。解决这一问题可以用保鲜塑料袋（各种颜色）剪成3厘米30厘米的长条，共10条，一端（上端）扎在一起，另一端（下端）散开，放在桌子上，手拿着上端，用毛皮摩擦另一端（每条都在摩擦）然后提起上端，它们互相排斥而分开，就象一朵花一样，进而说明同种电荷互相排斥；“漫天飞花”：用冰箱保鲜塑胶袋（无色透明），取20厘米30厘米的长方形，把它放在木桌面上，用毛皮摩擦（放在桌面上摩擦的范围较大，吸引碎纸的面积大，可见度大）（如图A），在另一个木板上放上五彩缤纷的碎纸片（如图B），摩擦过的塑料胶袋放在碎纸片的上方（如图C），摩擦后吸引纸片的力很强，五彩缤纷的碎纸片自动“飞”上去。这个实验可见度大、有动感、兴趣高、效果好。塑料袋放在木板上 另一木板放上 用摩擦过的塑料袋用毛皮给塑料袋摩擦 五彩缤纷的碎纸片 去吸引碎纸片图A 图B 图C 2电话“炭粒的松紧改变电阻”：电话一节课中，碳粒的松紧度的变化引起电阻变化是难点，在上课时讲到碳粒松紧度的变化会引起电阻的变化进而引起电流的变化，学生不容易理解，又没有实验引导，老师只是讲解，使教学变得枯燥无味，即使有电话模型，由于家家都有电话机，也不会有什么新鲜感。那么，我就让学生在家自制小实验，让他们做好以后带到学校上课时用。把废电池的碳棒取出砸碎，倒入直径约1、5厘米的纸筒（两端开口），两端再用金属片压住碳粒，把导线压在金属片上， 导线接上电池和小灯泡（如图），当压紧和放松碳粒时，小灯泡也随着变亮、变暗。力学：1参照物“猫与狗的运动”：讲参照物时，用木板当马路，两部小车，玩具“叮当猫”和“史奴比”狗做乘客，分别让学生来控制改变车速，改变乘客的位置，有时把其中一个乘客放在路边，再提出问题，判断乘客“猫”和“狗”的运动状况。2惯性“一定是熟鸡蛋才能转吗”：请同学上台区分生熟鸡蛋，学生会直立旋转的方法，找到那个能够持续直立旋转的才是熟鸡蛋。此时用惯性的原理分析，再用新方法，把鸡蛋横放着旋转，然后突然按住鸡蛋使之停止，再立刻放手。结果其中一个鸡蛋在放手后又转了起来，这个也是熟鸡蛋吗？学生会很好奇。“人会向哪里摔倒”：讲惯性时把玩具“乘客”放在车上，让学生自己拉车子使之紧急启动或遇到障碍物刹车，观察乘客向哪个方向摔倒，体验安全带的重要性。 “摔不破的鸡蛋”：往杯子里倒适量的水，用厚纸片盖着杯口，在纸片上放一个鸡蛋，用力把纸片弹出，鸡蛋掉入杯中。纸片被弹开后，由于惯性，鸡蛋要保持原来静止状态，落入杯中。“钢笔入瓶”：一个饮料瓶或啤酒瓶，加少量水使重心稳定，在瓶口放一塑料片，在塑料片上竖立一支钢笔或一枚大铁钉，弹开塑料片，钢笔会掉入瓶内，难度比鸡蛋入水杯大，学生较感兴趣。“杯底抽纸”：在杯子下压一条软纸条，突然用力，迅速抽动纸条，纸条被抽掉，但杯子仍然留在原来的位置上。“打硬币”：一叠硬币放在桌面，用尺子快速贴着桌面打掉最底下的硬币，上面的硬币会整体落下，可以连续多次打击，眼看着硬币在原位越降越低。3重力“找重心”：用两只手指在一把尺的两端托住，然后逐渐向中间靠拢，找到一个点，尺能被一只手指平衡地托住，能平衡地支撑着笔的这点是笔的重心。 4摩擦力“滑动与滚动摩擦”：把玻璃杯正放在桌面上，用力一推，然后放手，杯子向前滑动一小段距离；将杯子横着放在桌面上，用同样大的力推杯子，然后放手，杯子滚动了相当长的距离验证了在相同条件下，滚动摩擦力较小，滑动摩擦力较大。“笔与纸的摩擦”：笔在纸上写字，留下字迹，学生体会笔与纸相互摩擦，如果这支笔是铅笔，那么笔与纸间的摩擦是滑动摩擦，如果这支笔是圆珠笔，那么笔与纸间的摩擦是滚动摩擦。5压强“哪只手指疼”：用两只手的中指分别压在笔的两端，压在笔尖的那只手指比压在笔帽的手指痛，且压力越大，手指越痛。压力的作用效果与受力面积有关，与压力的大小有关，受力面积越小，压力越大，压力的作用效果越明显。“砖头会掉下去吗”： 取一个纸皮箱（40厘米40厘米40厘米），去掉上盖，然后在上面贴上一张薄纸，用一块红砖慢慢平放，纸安然无恙；然后将红砖慢慢竖放在薄纸上“砰”的一声响，纸被压破。比较两次实验，在相同压力下，为什么产生的作用效果不同呢？引导学生分析两次演示中，红砖与薄纸接触面积不同，从而归纳得出压力的作用效果跟受力面积有关的结论。“漏水的塑料袋”：用两块木板，一个木板上钉上大约50个钉子，每个钉子间隔0.5厘米左右（如图A）；另一个木板上钉上一个钉子，钉尖朝上（如图B），用一个透明的食品塑料胶袋，装满水，再把袋子密封使它不漏水。上课时，提出问题：“把这袋水放到这个有很多钉子的木板上，这袋子会不会被扎破？会漏水吗？”，学生回答“会漏水”，老师让学生上台演示后不漏水，再把这袋水放到另一个木板上（只有一个钉子），马上就漏水。学生既惊奇又想知道为什么，老师就可以在这最佳时候引入压强。 如图A 如图B 6大气压强“反吹气球”：用一个烧瓶（或玻璃瓶）内盛少量的水，用酒精灯对烧瓶加热如图A，有大量的水变成水蒸气，这时在瓶口上面套个气球如图B，过一会儿瓶内温度降低，（瓶内气体体积收缩），大气压就把气球压进瓶内，好象是有人在外面对它吹气如图C。 加热 套上气球 降温后气球进入烧瓶内图A 图B 图C有的学生动脑改进得更简单：他把没有装水的瓶子（玻璃瓶或塑料瓶都可以），瓶子口对着热开水瓶的瓶口，使热气进入瓶子如图A；然后离开热水瓶，套上气球如图B，过一会儿，瓶内的温度降低后，气球慢慢地进入瓶内如图C-大气压把气球压进瓶内。 水蒸气进入杯子 杯子套上气球 降温后气球进入杯内图A 图B 图C这个实验中, 学生对加热的过程进行了改进，使实验时间缩短；学生使用的都是身边日常生活的物品,用来做物理实验就是创新。这些创造性的演示实验和学生的小制作，既提高了学生的学习兴趣，又培养了学生的动手、动脑和创新的能力。“简易马德堡半球实验”：对著名的验证大气压存在的“马德堡半球实验”做了一些改动，不用实验室的仪器，因为这套仪器外观不显眼，也有些漏气，为了达到更好的效果，我买了两个通厕所用的大吸盘，相对面地吸在一起，请两位男同学上来“拔河”一样地拉，出乎意料的是吸盘没拉开，反而其中一个吸盘的手柄给拉掉了，结果同学一见这情景，都乐坏了，而且也更充分感觉到大气压的巨大威力。“探究吸盘”：安排学生自己利用小吸盘来进行探究活动。让他们试试在哪里吸得住，怎样吸得住，哪些方向吸得住，哪里吸不住。同学们都很积极地研究了好一阵子，试了许多地方，有的在桌面，有的在椅子背上，有在书封面上，靠窗坐的在窗户玻璃上试，还有眼镜片上，手表盘上，甚至胸卡、地面、衣服、手、脸上都试。然后我让学生说说自己的发现，再让学生上台试。我故意准备了两个吸盘，其中一个有破洞。上来的同学不知道，结果吸住了一个，另一个总是吸不住。大家都笑了，最后都归纳出用吸盘时要先把里面的空气挤出来，外部的大气压就把吸盘压住了。漏气的吸盘就吸不住，并不是没有大气压，而是内外大气压互相抵消（平衡）了。“谁压扁了易拉罐”：在易拉罐中装入少量水，在酒精灯上加热后用夹子夹住易拉罐迅速倒扣入冷水中，只听到“啪”的一声，易拉罐突然在一瞬间瘪了，同学们不由自主张嘴惊叫“哇”，甚至还有几滴水溅到前排最近的同学脸上是什么力量把易拉罐压瘪的呢？这一个实验活动可以在大气压强课上作引入。“瓶吞鸡蛋”：把粘有酒精的棉花点燃投入到瓶中，把剥了壳的熟鸡蛋迅速放在瓶口，本来比瓶口稍大的鸡蛋会自己挤入瓶中，好像是瓶子吞掉了鸡蛋。“纸片托水”：往杯子里倒满水，用一张较厚的纸盖着杯口，然后把杯子倒过来，甚至向各个方向转动，水被纸片托住，并没有流出来。结论是大气压把纸片和杯子中的水托住，而且各个方向都有。7流速与压强“吹不开的纸片”：让学生掀起两张书页，距离大约四、五厘米，对着中间吹气，看谁能把两张纸吹开，结果学生尽管用劲吹，反而越吹两张纸越是贴在一起。对此他们都很奇怪也很有兴趣。“硬币跨栏”：将硬币平放在桌面上，离硬币约5厘米处放一支笔，然后对着硬币表面猛力吹气，硬币就会飞起来，完成“跨栏”。让学生自己试一试，看谁的硬币跳得高，跳得远。这可以说明流速与压强的关系。“乒乓球搬家”：三个玻璃杯排在一起，第一个里边放一个乒乓球，让学生用嘴吹，使乒乓球从第一个玻璃杯跳到第二、第三个杯中，可以比赛，增加学生的参与度和兴趣。8浮力“叮当的沉浮”：讲到液体的密度会影响物体的沉浮时，我需要一件密度略大于水的物体，它在清水中下沉，在淡盐水中悬浮，在浓盐水中漂浮，一般是用鸡蛋。我觉得鸡蛋以前已经用过，就找了一个空心的玩具，计算好体积和质量，剖开底座放入适当的重物，再封好。这样一个色彩鲜艳的玩具对学生的吸引力会大许多。而且我是先使它悬浮，因为这时浓度要求比较严格，可以先调好。然后加浓盐水使它漂浮，最后加清水使它下沉。因为盐水和清水外观上区分不出，所以会留给学生猜想的空间。“听话的小瓶”：即“浮沉子”，用一个饮料瓶装满水，把一个小口服液瓶子从吸管口处用注射器注入适量水