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浅谈几个初中物理演示实验的改进维西一中 蜂学礼演示实验是教师引入物理概念、提升教学质量的重要手段，但在边疆民族贫困地区的初中物理教学过程中，由于受到缺少实验仪器或按教材规定仪器和器材演示时实验现象不够明显等因素的制约，常常导致演示实验作用未能充分发挥，教学效果欠佳的结果。本人根据这些实际情况，结合二十多年的教学实践经验，针对实验器材不足、演示实验的能见度低等弊端，对新人教版中的电流热效应与哪些因素有关、不同液体的吸热能力不同、电荷间的相互作用、浮力、压强等演示实验进行了初步改进，以提高演示实验的质量和效果。现将有关各个实验的具体改进方法分述如下：一、“电流热效应与哪些因素有关”实验的改进 在探究电流热效应与哪些因素有关的演示实验中，物理教师一般会用两个透明容器中密封着质量相等的空气，U型管中液面高度的变化反应密闭空气的变化。两个密闭容器中都有一段电阻丝，右边容器中的电阻比较大。两容器中的电阻丝串联起来接到电源的两端，通过两段电阻丝的电流相同。通电一定时间后，比较两个U型管中液面高度的变化。实验表明，在电流相同，通电时间相同的情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。 两个密闭容器中的电阻一样大，在其中一个容器的外部，将一个电阻和这个容器内的电阻并列，因此通过两容器中电阻的电流不同。在通电时间相同的情况下，观察两个容器U型管中液面高度的变化。你看到的现象说明了什么？得出结论：在电阻相同，通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大这个电阻产生的热量越多。 这个实验设计本来很好，但是由于没有配套的实验器材，自制的器材密封性能不好实验效果不明显。鉴于上述演示实验的不足，在实际教学中本人作了如图2所示的改进。图2图中，电阻丝R1和R2阻值相等，R3阻值稍大。R2和R3串联后,再与电阻丝R1并联，则I1I2，I1I3，I2=I3.然后取三根火柴将带有磷的一端用石蜡分别粘在固定在木板上的三个电阻丝上。实验目的在于通过观察火柴燃烧并掉下来的先后顺序来探究电流产生的热量与电阻、电流、时间的关系。实验发现，闭合开关后，在较短的时间内，粘在R1上的火柴燃烧并掉落下来，这就说明在电阻与时间一定时，电流通过导体产生的热量与电流的大小有关，电流越大产生的热量越多（I1I2，R1=R2；Q=kI）；稍后，R3上的火柴也燃烧并掉落下来，最后，R2上的火柴才燃烧并掉落了，说明电流与时间一定时，电流通过导体产生的热量与电阻的大小有关， 电阻越大电流通过导体产生的热量越多(I2=I3,R3R2；Q=kR)。利用石蜡受热融化以及火柴棒燃烧跌落的现象来探究电流的热效应，主要运用了转化法的思想，简化了实验器材，而且实验现象明显。同时，运用控制变量法,能比较清楚地说明当电流和时间一定时,电流通过导体产生的热量与电阻的关系；当电阻和时间一定时，电流通过导体产生的热量与电流的关系；当电阻和电流一定时，电流通过导体产生的热量与时间的关系；从而比较自然地引入焦耳定律。此外火柴棒燃烧掉落这一现象直观有趣且能见度高，有利于提高学生观察实验的积极性和激发探讨电流热效应这一物理知识的兴趣，促使教学趣味横生，获得了良好的教学效果。二、 “比较不同物质的吸热能力”实验的改进在探讨不同物质的吸热能力是否相同的实验时，物理教师往往要准备图3装配好仪器和器材。图3实验时教师通过引导学生观察加热前后的温度计，比较装有不同物质的烧杯里液体的温度，进而得出结论。加热一段时间以后，发现装有食用油的烧杯中的温度计示数上升较快，装有水的烧杯中温度计示数上升得较慢，从而得出不同液体的吸热能力不同。尽管该实验虽然严谨规范，但受热不均匀，再加上难以控制两个电热管提供相等的热量，使实验效果产生较大的误差，影响实验的准确性。因此我对此实验进行了改进：用如图4所示安装相关仪器，采用水浴加热法来比较不同液体的吸热能力。图4在试管里分别放入20g的水和20g的食用油，把两只试管同时放入盛有适量水的烧杯里，给烧杯里的水加热一定时间，发现装有食用油的试管里的温度计示数上升得较快，装有水的试管里的温度计示数上升得较慢，如果要使试管里的水温度上升到食用油的温度，则需要加热更长的时间吸收更多的热量，从而可以得出结论：“不同的物质，在质量相等，温度升高的度数相同时，吸收的热量是不同的”；这样教师比较自然地可以引入比热容的概念。这个改进后的演示实验是在同一盏酒精灯和同一个烧杯内进行，减少了仪器，并避免了由于不同的电热管、不同烧杯所引起的初始温度及加热程度不同而造成的误差。增强了实验的规范性、准确性，提高了教学质量。三、“电荷间相互作用”实验的改进做过这个实验的教师都知道，按图5所示用摩擦过的玻璃棒和橡胶棒做这一演示实验，难度很大且效果不明显，如当实验器材不够清洁或者不够干燥时，该实验往往不容易成功。针对这一问题，有必要对此实验进行有效改进。图5在教学实践中，本人用密封自来水管的生料带替代原有实验中的一根玻璃棒和一根橡胶棒。生料带是较薄的生料胶片，带片和卷盘的绝缘性能都比较好。在进行演示实验时，各撕开生料带约20cm25cm，然后把两卷生料带相距一定距离地分别放在讲桌上，使撕开的部分自然垂落在讲桌一侧。然后用毛皮与橡胶棒摩擦，使橡胶棒带负电后，以较快的速度把这根橡胶棒所带的负电荷转移到分列于讲桌一侧的一卷生料带上；再用绸子与玻璃棒摩擦，使玻璃棒带上正电荷后，同样以较快的速度把这根玻璃棒所带的正电荷转移到分列于讲桌一侧的另一卷生料带上。使得这两卷生料带分别带上正、负电荷。此后，再次用摩擦的方法使橡胶棒和玻璃棒重新带上负电荷和正电荷。在接下来的演示中，教师可用带负电的橡胶棒的一端靠近带负电的生料带片，当距离4cm7cm左右时，就把垂下来的生料带片推斥而远离。当橡胶棒后退离开时，生料带片又回到原来位置。这样重复几次，其效果十分明显。然后再用橡胶棒的一端靠近带正电荷的生料带，当距离4cm7cm左右时，垂下来的生料带片很快被吸引过来，当橡胶棒后退离开后，生料带又恢复到原来的位置。借助做这样的改进实验，能够很好地避免玻璃棒不够清洁或不够干燥所造成的实验失败，而且生料带与玻璃棒的互相吸引和互相排斥的效果，比玻璃棒与橡胶棒互相吸引、玻璃棒与玻璃棒互相排斥现象更明显，可以大大提高该演示实验的可见度，使学生都能清楚地看到实验现象。四、 “浮力实验”的改进进行浮力概念的教学时，教师根据课本“鸭子能飘在水面，是因为受到了水的浮力。”引入浮力概念，使得学生对浮力的施力物体、浮力的方向难以理解，给教学带来了一定的困难。在教学时，本人补充了一个演示实验。旨在帮助学生容易理解浮力，收到了较好的教学效果。具体的做法是：找一个500毫升的饮料瓶，把底子切掉，甁口朝下放置，把一个乒乓球，放在饮料瓶中，拿掉甁盖，从切掉的一端注入大约300400毫升的水，可以看到乒乓球并没有飘浮上来，说明此时乒乓球没有受到浮力，原因是乒乓球下面没有水。随后教师用手掌把瓶口堵住，使水不能从瓶口流出，乒乓球下面有水了，乒乓球迅速上升浮到水面上来了。这个演示实验说明：乒乓球受到施力物体水施加的方向向上的力，这个力就是浮力。 这个补充实验取材容易，操作简单，效果明显，实验现象出乎学生的意料，使学生感到新奇。不仅降低了对浮力概念教学的难度，而且很好地导入了教学课题，取得了良好的教学效果。五、压强慨念的建立压强的慨念建立时，学生总是把压力和压强是两个不同的慨念混为一谈，无法区分。为了帮助学生理解压力和压强是两个不同的慨念，我自制了顶板：在面积大约500cm2木板上，每间隔1cm钉上一颗钉子，并使钉尖穿透木板，让尖钉尽量在同一平面上。实验时，取一只吹好的气球，问学生：把气球按在钉板上时气球会不会破裂？此时学生会出现激烈的争执，并引起了学生浓厚的兴趣，当把气球用一定的力压在顶板上时，气球并没有破，在用一颗钉子去扎这个气球时，气球立即爆裂，此时他们很想知道这是为什么？然后我再做解释，这样要比直接用课本上的两个图解释好得多，学生区分压力和压强的慨念的效果更好。六、液体压强的实验为了证明液体有向上的压强，课本上的演示实验是：在一根两端开口的玻璃管的一端扎上橡皮膜，然后把扎有橡皮膜的一端压入水中，观察橡皮膜向上凸起的程度来证明液体有向上的压强；这个实验本来很好，但存在一个致命的缺陷就是远处的学生看不到凸起的变化，近处的学生也不太清楚，这样就达不到演示的目的。这一点我是这样改进的：找一个常见的矿泉水空瓶，切去瓶底，在瓶底扎上气球的橡皮膜，再从瓶口放入一根彩色饮料管，当把扎有橡皮膜的瓶子压人水槽中时，学生会明显的看到饮料管的升降现象，这样就解决了原实验现象看不清楚的问题。通过此实验，向学生指出“直觉并不一定可靠，只有进行科学实验，才能很好的认识自然规律。”由此启发学生注意探寻生活中其他类似现象，培养学生对物理的兴趣。总之，物理学是一门以实验为基础的科学，课堂演示实验不仅能激发学生学习兴趣，还能巩固所学知识，培养实验技能，因而在教学中所占比例也越来越大。但由