中学物理实验创新研究.doc

中学物理实验创新研究1、 实验创新的意义与功能物理学是一门建立在实验基础上的科学，在教学中要充分实现实验的教学功能，就必须根据教学实际进行实验创新，实验创新除了实验本身的价值以外，教师在实验创新活动中体现的创造思想和行为对学生创造力的培养产生的潜移默化作用是不可估量的，这也是实验创新的独特教育功能。2 、实验创新的内容与要求实验创新并非简单意义上的自制教具，它具有丰富的内涵，从设计思想到演示手段，从设备组装到自制教具，从实验步骤到演示技巧，在实验的每一个环节都包含创新的内容。实验创新要以提高学生能力和素质、提高教学效率为宗旨，以突出教学重点、突破教学难点为目的，以原有实验之不足或教学过程中出现的新问题为突破口，实验创新更要求教师有良好的实验素质，要有思维的灵活性，在解决问题时打破常规，多方位思考，大胆提出各种创造性设想。3 、实验创新的技法与实例(1)发掘实验的新用途，对于原有的实验，要尽可能考虑它有没有其它用途，例如，我们通常用台式测力计演示物体对接触面的压力，而水平放置的台式测力计所指示的压力恰恰等于物体的重量，这就不易澄清学生中压力与重力不分的错误认识，如果将测力计稍稍倾斜，它的示数就变小了，这一改变，不但区别了重力与压力，也说明了斜面所受的压力小于物体重力这一事实。(2)通过模仿达到创新，对于已有的实验或现象，可以考虑有无与我们需要设计的实验相似的东西，诸如相似的目的、手段、过程、结果等等，从而进行模仿，实现创新，例如，有这样一个“气功”节目，“气功师”平躺在布满铁钉的平板上，身上压一块大石板，石板上放一块石头，助手抡起大锤将石头砸碎，“气功师”却安然无恙，这个节目本身包含了许多物理道理，我通过模仿，设计了一则适合在课堂上演示的“硬气功”实验，在高一的序言课中进行演示，每次都赢得了学生的热烈掌声，做法如下：将手掌平放在桌上，上面压一较重的铁块，铁块上再放一块砖，用锤子将砖砸碎，手却无任何损伤。(3)改变实验的某个方面，对于已有的实验，可以考虑改变它的颜色、运动、声音、形态，改变显示信息的方式等等，使原来的实验产生更好的效果，也可以演变为新的实验，例如，传统的“超重失重演示仪”是利用弹簧秤示数变化显示物体的超重与失重，由于弹簧秤运动较快，对其示数变化无法进行动态观察，我决定改变这种显示方式，用声、光信号代替弹簧秤的示数变化，设计了一台“声光显示超重失重演示仪”，利用演示仪处于超重、失重状态时弹簧的伸缩控制电路的通断，从而控制声光的产生，有效地克服了原有仪器的弊端。(4)扩大实验内容，例如，关于液体的沸点与压强的关系，课本中介绍了用气筒抽气使没有沸腾的水沸腾起来的实验，如果我们增加一个动作，用两用气筒朝密闭的容器内打气，正在沸腾的水就会停止沸腾。(5)缩小实验内容，对于一个实验，可以考虑能否缩小它的内容，例如取消某些元件，使形状变小、重量变轻、厚度变薄、长度缩短，消除某些现象，压缩步骤、减小阻力等等，内容的减少并不意味着实验功能的减少，却可导致新实验的产生。例如，演示著名的帕斯卡水桶实验，我利用带橡皮塞的瓶子代替水桶，用一根细长的胶管插入瓶中，往管中灌入适量的水，再将管口逐渐举高，就会看到在水的压力作用下，橡皮塞伴随着“嘣”的一声从瓶中冲出的精彩场面。(6)通过代用实现创新，对于一个实验，可以考虑能否设计其它的实验来代用而达到同样的目的，甚至产生更好的效果；或者考虑能否以其它材料、方法、元件、工艺、动力等来代替，从而形成新的实验。例如，有一个证明大气压存在的传统实验瓶子吞蛋，其实该实验也证明了查理定律。据此，我设计了一则定性研究查理定律的实验：将一张点燃的纸片投入烧瓶内，再用一个去壳的熟鸡蛋封住瓶口，可以看到鸡蛋慢慢地被“吞”进瓶中，由此可导入查理定律的教学，然后让学生思考如何根据查理定律把鸡蛋弄出来，只要将烧瓶倒立，使鸡蛋从里面封住瓶口，用酒精灯给烧瓶加热，便可以看到鸡蛋又被“吐”了出来。这样一“吞”一“吐”，既生动有趣，又能学以致用，深受学生欢迎，这则实验被收入美国国家自然科学基金会出版的Physics InfoMall光盘中。(7)通过转换实现创新，“转换”是一种大胆的思维方式，包括改变布局、改变顺序、互换因果、改变进程等等，通过转换可以实现创新。例如，学生对教材中介绍的“静电火花的最大危害是使某些易燃品燃烧”极感兴趣，课后总要试着用感应起电机产生的火花将纸点燃，结果却大失所望，如果改变布局，将感应起电机换成感应圈，将纸换成沾了酒精的棉球，实验就很容易成功了。(8)通过颠倒实现创新，对事物的颠倒是一种反常规的思维方式，通过颠倒有时会获得意想不到的效果，实现创新，颠倒的方式很多，可以考虑位置颠倒、顺序颠倒、方向颠倒、时间颠倒、目的颠倒、意义颠倒等等，例如，教材中介绍了一则用筷子提起一杯米的趣味实验，如果将该实验中摩擦力的方向颠倒一下，就可变“提”为“托”，做一个更有趣以“薄纸托人”实验，方法如下：将一根空心钢管竖直固定在支架上，用一张纸封住管口并用细线将纸绑在钢管上，用一根木棒与一块木板钉在一起成“T”字形，然后将木棒插入钢管内，再往钢管与木棒的空隙间倒入细砂，人便可以站在木板上被薄纸“托”住。(9)通过组合实现创新，每个实验都难以尽善尽美，如果采用组合的方法，用其它实验中的优点取代该实验中的不足，就能实现创新，组合的方式包括元件组合、形状组合、功能组合、方法组合、目的组合等等，例如，电路连接是教学中的难点，用板画教学虽然便于学生观察，但连线和修改线路很不方便；用实物教学虽然便