初中物理创新实验设计技法.pdf

2 0 0 9 年第3 期中小学实验与装备第1 9 卷( 总第1 0 3 期) 2 9 实验改进与科技创新 初中物理创新实验设计技法 江苏徐州经济开发区大庙中心中学( 2 2 1 1 2 1 )吴继阁 充分挖掘教学资源，拓展实验创新思路，设计刨新实 验，激发学生好奇心和求知欲，调动学生探究积极性，就能 培养学生创新精神和创新能力。 1 利用物理原理创新设计 利用物理原理进行实验创新设计既可以作为新课引 入的实验。为新知识的学习做好铺垫。也可以作为新知识学 习后的考查性实验。考查学生对新知识的掌握情况。考查学 生能否灵活运用新知识来分析实际问题。 “摩擦”教学引入运用滑动摩擦力的大小与压力大小 和接触面的粗糙程度之间的关系设计如下一个创新性实 验：让两位身体状况接近的同学到前面做 “拔河”比赛游戏。如图1 所示。两同学分 别在板凳一端下面用一只手掌托住板凳， 其中一位同学所托板凳一端上放些重物。 两同学同时向两边拉让学生猜测哪位同 学会胜出并分析胜出的可能原因是什 么；如图2 所示，两同学分别在板凳一端 下面用一只手掌托住板凳，另外，在刚才 失败的同学手掌和板凳之间垫上一块毛 图2 巾，两风学同时向两边拉，让学生猜测哪位同学会胜出，并 分析胜出的可能原因是什么。学生对实验现象非常好奇， 激发了学生的兴趣和探究欲望。为下步的探究学习打下了 基础。 识不太直观，具有隐蔽性，要发挥学生的想象力。从硫酸铜 溶液中抽象出两极板之间的硫酸铜柱状导体这个柱状导 体就是一个电阻模型，随着导体的横截面积( 插入时) 及长 度( 靠近时) 的改变，电阻随之改变，灯泡的亮度随着改变。 这里学生要用非常规的思想去构建模型化的导体。发挥了 学生思维的创造性。 3 利用生活资源创新设计 自然现象、日常生活与物理是密切相关的。自然现象和 生活中蕴含着许多物理知识，自然界和人们的生活是丰富 的物理教学资源，有待于物理教育工作者开发利用。 在磁体与磁极教学中，利用生 活中的现象创设了如下一个实验考查 学生解决实际问题的能力并引入新 课教学。现在有一铁片不慎掉到了一 个大杯中( 出示) ，在不湿手的情况下， 你能不能把铁片从杯中取出请说出 你的做法。并动手做一做。此问题情 景新颖，富有创意，问题一出，学生情 圈4 绪很高，思维活跃，跃跃欲试。学生提出很多解决方案，其 中比较好的方案是用磁铁沿杯壁把铁片移至水面后取出。 此问题的提出既培养了学生创造性解决问题的能力，又引 出了课题，充分调动了学生的学习积极性和主动性，为整堂 课的学习打下了良好的基础。 电阻教学中。在得出电阻大小 决定因素后，为考查学生的观察能力 圈3 和应用知识分析问题的能力，利用电阻模型创新性设计如 图3 所示的考查实验，实验分两步操作：第一步将两铜板逐 渐放人硫酸铜溶液( 导体) ，观察灯泡的亮度情况，并解释 产生这一现象的原因；第二步将两铜板向中间靠拢，观察灯 泡的亮度情况，并解释产生这一现象的原因。这里相关知 的，多数教师都是依据一些物体放在水中松手后上浮来说 明的。也有一些教师利用静态的实验来说明，这些做法都缺 乏足够的说服力，学生的头脑中对浮力的方向是竖直向上 的还是模糊的，还需要进一步改进实验实现突破。为突破这 一难点。设计如下实验：采用如图5 所示的动态实验操作。 可以充分说明浮力的方向是竖直向上的。如图5a 所示将 乒乓球用细线拴住。细线一端固定在烧杯底部。向烧杯内倒 尊亓 万方数据 2 0 0 9 年第3 期中小学实验与装备 第1 9 卷( 总第1 0 3 期) 实验改进与科技创新 二力的合成演示实验的改进 华中师范大学一附中( 4 3 0 2 2 3 )罗小平 二力的合成演示实验无论用教材上的一套器材还是用 J 0 4 0 5 2 力的合成分解演示仪( 在引力器挂着下端系着绳子 的橡皮筋) 。都需让一同学先用钩码沿水平或竖直方向拉 绳子。将橡皮筋伸长到一定长度，再用钩码以一定角度沿两 边拉绳子，将橡皮筋仍伸长到相同的长度。而另一同学帮 忙用粉笔打点，做好标记。最后，把两点联成一条线，得到 二个分力和合力的方向根据记录的力的大小和力的图示 法画出三个力的图示。再用四边形法则验证二力的合成。 老师在使用的过程中，发现效果并不是很好。譬如：钩 码用起来很不方便。有的老师就改用弹簧秤。但用弹簧秤 的时候，用的拉力不能太大，橡皮筋就容易断。可如果用的 拉力太小，实验产生的误差就大了。 为解决实验出现的问题本人建议将实验做以下改进： 用生活中常用的吸盘钩代替J 0 4 0 5 2 力的合成分解演示仪 中的圆盘。在超市买个吸力为六牛顿的吸盘钩，将吸盘钩 吸在黑板上。将下端系着绳子的橡皮筋挂在吸盘钩的钩子 上，这样不仅不用搬动笨重的J 0 4 0 5 2 演示器，还能省一笔 费用。另外，得到二个分力和合力的方向之后，根据记录力 的大小和力的图示法做图示的时候，所取的标度取大些，比 如用十厘米来表示一牛顿这样就可以在拉力相对比较小 的时候减小实验误差。 本人按以上改进的方法做后，发现效果非常好。比如。 本人曾得到一组数据：合力为3 N 分力分别为2 5 N 和2 6 N ，取了1 0 e m 米来表示l l N ，画好力的图示后。用四边形 法则验证，所得结果误差非常小。 2 0 0 9 一0 4 2 7 彻历历历历历历么胡历历胡历历胡臼翻a 臼臼历翻臼臼碉臼胡a 历臼冽a 臼翻口a 胡历a 翻历历翻翻 水，随着水面的上升，乒乓球也在跟着上升，将重垂线跟细 线放在一起，二者完全重合， 说明浮力的方向是竖直向上 的，与重力方向相反；如图5 b 所示将烧杯逐渐倾斜，但 是，细线始终沿竖直方向，说 明浮力方向总是竖直向上 的。 ab 圈5 5 打破思维定势逆向思维创新设计 实验设计不能墨守陈规，敢于且习惯于打破思维定势， 才能更好地实现创新。物理教学中运用逆向思维，可以实 现创新实验设计。 有关大气压的教学，“瓶吞鸡蛋”是大家常做的实验， 普遍的做法是在广口瓶内点燃纸片，加热瓶内空气，瓶内空 气膨胀后排出部分气体，把煮熟去壳的鸡蛋放在瓶口，内部 空气遇冷收缩在外界大气压的作用下，鸡蛋被吞入瓶内。 为了延长“吞蛋”过程，用烧瓶( 径细长) 和鹌鹑蛋来做，效 果非常明显，学生兴趣昂然，且在“瓶吞蛋”完成后，进一步 拓展发散学生思维，让学生思考如何使鹌鹁蛋出来，学生借 助逆向思维想出如下两个办法： 凸布 圈6田7 1 如图6 所示，在烧瓶倒置情况下使鹌鹑蛋处于瓶径 内口稳定不动，然后把烧瓶放人热水中，内部气体受热膨 胀，即可向上压出鹌鹑蛋：2 如图7 所示，将烧瓶倒置，使 鹌鹑蛋处于瓶径内口，向烧瓶上方倒热水。内部气体受热膨 胀，即可向下压出鹌鹑蛋。此实验过程缓慢，效果显著，利 于激发学生兴趣，易于启动学生思维，培养学生的发散思维 和逆向思维能力。 2 0 0 9 一0 3 2 7 万方数据 初中物理创新实验设计技法初中物理创新实验设计技法 作者：吴继阁 作者单位：江苏徐州经济开发区大庙中心中学,221121 刊名： 中小学实验与装备 英文刊名：EXPE