实验资源开发与利用的案例及其策略

1、实验资源开发与利用的案例及其策略作者：黄国雄 文章來源：本站原创点击数：1925 更新时间：2006-10-17“高中物理新教材与实验资源的开发利用”之三通过前面介绍的川纸做实验和利川身边的口常生活川甜做实验的案例，我们可以领 悟到一些实验资源开发与利用的策略。下而我们通过案例，來进一步开阔我们的思路。1、一则碰撞实验的拓展案例1：弹性碰撞实验在物理（共同必修1）的序言部分，有一幅彩色照片（如图1所示），一个学 生正在利用弹性碰撞实验仪全神贯注的研究弹性碰撞。该图的注解屮写道：动手实验是 非常激动人心的过程。图1要让学生激动不是一件容易的事情，要让学生发自内心的激动就更难了。碰撞实验 怎么做才

2、能更好的激发学牛的兴趣，让学生感受物理学的美妙，领悟物理学的真谛呢？ 教师的教滸理念和实验水平就显得至关重要了。经典实验：1碰1。将一个钢球从平衡位置拉开一定的角度，释放后去碰撞另一个 静止的等大的钢球。拓展1:被撞球变一球为多球,1 碰 2、1 碰 3o拓展2：入射球变一球为多球，2碰1、3碰1,2碰2、2碰3。拓展3：变“动碰静”为“动碰动”。拓展4：变“大碰大”为“大碰小”以及“小碰大”。拓展5：两边拉开的角度变“等幅”为“不等幅（单摆特征）”。拓展6：变“水平碰撞”为“竖直碰撞（超级球实验）”。案例2:超级球实验超级球实验是一个既有趣味性，又充满悬念的实验。实验所需的弹力球可以从玩只

3、丿占买到。将小球叠放在大球上血，让它们一起从高处自由下落，奇迹发生了一一小球反 弹的高度大大超出自由下落的高度！不少老师做过这个实验，实验也只做到这一步。下而我们一起來欣赏加拿大 waterloo大学的anderson教授是怎样研究超级球实验的。作者在英国的物理教育 杂志发表了他的论文“奇妙的'超级球'问题”（该文由笔者翻译并在物理教学探讨 2000年第10期发表）。两球实验：理想状态下，h=9h°, v二3v。其小ii代表上面的小球反弹的高度，h°代表小球口由下落的高度，v代表上面的小球反弹的初速度，v。代表小球落地时的速度。两个球拓展到三个球，情形如何呢

4、?三球实验：h=49h0, v=7v0再由三个球拓展到n个球。n 球实验：h=(2“ - 1)，h°,v=(2n - 1)vo加拿大著名的多伦多铁塔高560m,如果将7个球叠放在一起(n二7)，则 v7 = 13410m/so “13410m/s”是一个什么概念？它比第二宇宙速度(11200m/s)还要大！ 也就是说，上面的这个小球将成为一颗人造行星！ 一幅多么令人憧憬的画而。作者把我 们的情绪调动起来了。事实果真如此吗？别忘了理想状态的条件2，就是上面的小球质量要远远大于下 面的大球质量。若取质量比为i ：1000,那么，即使上ifli的小球质量小到叫二1/ioooog, 下面的大

5、球质量叫=109kg,达到数百万吨。这样的球且不考虑如何送上塔顶，当它落到 地|何时，塔基承受得了吗？球与地|何还会是弹性碰撞吗？作者又把我们拉冋到残酷的现 实当中。做这个实验需要注意什么？作者乂以风趣的笔调为我们介绍了一段电视画面：一位教授 正在表演“超级球”实验，他非常细心的将两个球叠放好，同时说道：“这样我们就不 会损坏任何东酋了”，话音未落，球已离手，由于两个球心的连线不太竖直，上面的小 球以极大的速度反弹后正好打中教授，痛得他失声大叫。这一滑稽场面恰好被他的学生 拍摄下来，并上了美国家庭滑稽录像的电视。多么精彩而幽默的研究，简直就是在“玩物理” o我觉得，“玩物理”可以称得上 是学物

6、理的最高境界。通过以上“弹性碰撞实验”和“超级球实验”，我们可以发现，不同形式的相互作 用，得到了意想不到的不同结果，动手实验确实是非常激动人心的过程；不同结果却包 含同样的物理规律，从中又能体验物理学的和谐与统一，感受物理学的美妙。2、变换视角开发课程资源通常我们都习惯用肉眼直接观察事物，当你变换视角，便会发现一片新的天地。案例3:尼龙扣的显微照片尼龙扌ii在我们的h常生活中广泛使用，但是很多人不理解，尼龙扌ii为什么会有这样 神奇的功能。在物理（必修1）中，有一幅尼龙扌ii的显微照片（如图2所示）。看 过这幅照片，相信一切都会迎刃而解了。图2案例4：频闪照像一一不同类型的运动物体做加速运动

7、、匀速运动和减速运动的本质区别在哪里？在物理（必修1） 中，一幅借助频闪照像获得的“不同类型的运动”的三张照片的对比，为我们很好的回 答了这个问题。如图3所示。案例5:肥皂膜破灭过程的频闪照片肥皂膜破灭过程一闪即逝，谁也不知道具体的过程是怎样的。物理（选修33） 的一幅频闪照片“肥皂膜破灭过程”（如图4所示）为我们做出了诠释，使我们体会到 了表面张力的作用。图4案例6:乳滴落到坚硬平面上反弹的高速摄影照片生活中，水滴之类的液体滴落到桌曲上，人们早就习以为常了。但是，当我看到物 理瞇修3 3）屮的一幅乳滴落到坚硬平血上反弹的高速摄影照片时（如图5所示）， 我被震撼了，溅起的牛奶居然形成了一顶美丽

8、的皇冠。高速摄影的世界竟能发现如此的 美丽，让瞬间凝固成为永恒。上一页图5可见，借助于显微、频闪照和、高速摄影等方式进行实验，观察现象，是开发课程 资源的一种策略。3、化大为小将一个小的器材换成大的，将一个小的演示演变为大型的实验，将一件小事做大， 新的实验方案就会由此而生，这是很多老师实践过的。反过来想一想行不行呢？ “化人 为小”同样是一种策略。案例7:感受分力在物理（必修1）中，有一个迷你实验，感受分力（如图6所示）。这个实验 的创新之处就在于，化大为小在手掌上做实验。钩码对三角支架拉力的两个分力的 效果，通过手指被拉和掌心被戳，感受得明明白白，充分体现了化大为小的优势。4、化废为利案例

9、8: “巨无霸”电池请看一个教学片断。老师拿出一节干电池，川电压表测出它两端的电压为1.5v,接 上小灯泡，正常发光。接着乂搬出一个很大的自制电池，命名“巨无霸”，用电压表测 出它两端的电压为4v,接上同一个小灯泡，结果会怎样？有的学牛回答“会更亮”，还 有的回答“会烧掉”，实验结果出乎大家的意料之外，小灯泡既没有变亮，更没有烧掉, 反而变暗了。由此引出了电源内阻的概念。这个片断很精彩吧！这个令人费解的“巨无霸”电池其实就是用三节废弃的干电 池串联而成的。案例9:制作太阳能玩具车在物理（选修3-3）中，有一个专题探究能量与可持续发展的调研，其中 的一个实验与制作是“制作太阳能玩具车”。做玩具车

10、的车身有很多材料可供选择，废 弃的纸盒称得上是-种理想材料。太阳能电池可以去购买，但我们倡导自制。做法不难, 找一些废弃的品体三极管，撬掉金属外売，置于强烈的阳光下照射，这就是自制太阳能 电池。案例10：双金属片的结构和特征在物理（选修3-3）中，有一个迷你实验，双金属片的结构和特征 去哪找双金属片？从废弃的h光灯起糠器屮，可以获得优质的双金属片。可见，任何事物都是一分为二的，世界上没有真正的“废甜” o5、学生的实验设计和实验过程本身也是课程资源案例11:用天平称砂和砂桶的质量在“探究加速度与物体的受力和质量的关系”的实验中，需要多次改变砂和砂桶的 质暈并用犬平称出它们的质量。犬平的使用规则

11、人家都很清楚，可是有一组学生是这样 做的：按事先的设定先在天平右盘放好祛码（?）,再在天平左盘放上砂桶，然后缓慢 的向砂桶内倒入细砂（？），直到天平平衡为i匕 学生这样做有自己的思考，这既不违 背天平测质量的原理，乂能使砂和砂桶的质量按我们的要求去改变，对于砂和砂桶的质 量大小和质量改变量的控制更有主动权,计算也方便。遇到这类情况，教师该怎么做？我的对策是抓住契机，小题大做，充分利用这 一活动资源。让这一组学生血向全体同学陈述理由，让全班同学进行讨论，辨明是非， 领会物理知识，培养科学精神。在美国“2061计划”核心著作面向全体美国人的科学中，特别强调：建议老师注重下列做法：欢迎好奇心、奖励创造性、鼓励健康的质疑精神、避免 教条主义。学生应该感受到科学是一个加深理解的过程，科学不是一成不变的真理。这就意 味着，教师必须小心，不要给人他们本人或教科书具有绝对权威，他们的结论总是