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实验在物理教学中重要的地位是不言而喻的,但由于条件限制,很多学校没有成套标准化的实验器材,尤其在一些偏远农村学校,教具更加奇缺,教学质量因此受到影响.在物理教学中,教师可以把教材上的一些实验进行科学合理地改进创新,充分利用身边物品发挥物理实验的功能和作用.通过实验,学生不但掌握了物理知识,同时也培养了其自主学习能力、探究能力和创新能力.只要我们开动脑筋,就会发现,在我们身边有大量的物理实验资源,我们可以充分利用这些实验资源,开发低成本实验.这些小实验虽然成本低,结构简单,但能让学生直观抓住客观现象的物理本质.而且开发低成本实验,学生的参与面比较广,增加了其动手机会.实践表明,低成本的实验能更好地把物理现象和物理规律呈现出来,对我们的教育教学工作有极大帮助.
开发低成本实验,关键是教师要善于思考,善于动手.学生通常有铅笔、圆珠笔、橡皮、刻度尺、三角板、圆规、胶带等文具,在物理教学中,教师如能很好地引导学生加以利用,就可以完成很多物理小实验,帮助学生感受物理现象,理解物理规律,体验物理之美.同时也能极大程度地调动学生学习物理的积极性,是培养学生创新精神和实践能力,促进学生智力发展的一个极好手段.
下面就以学生身边常见物品为例,来说明开发低成本实验的可行性和必要性.这些实验是在教学过程中教师和学生积极探索提出来的,其中部分实验,是教师在平时的教学中都想到并且做过的,在这里笔者只是加以整理,供各位老师同学参考.
1 力学部分
1.1 感觉固体传声
将耳朵紧贴在桌面上,另用手指轻敲桌面发声,体验一下与桌面紧贴时耳朵听到的声音与不贴在桌面上时听到的声音的区别,可知固体可以传声,且传声能力比气体强.
1.2 观察物体的惯性
(1)将较重的文具水平放在一纸条上,用手迅速抽动纸条,纸条被抽出而文具静止不动,说明物体具有惯性.
(2)把铅笔放在桌面上,用力弹击,离开手指后铅笔可以继续向前运动,说明铅笔具有惯性.
1.3 体验力的作用是相互的
用手使劲拍打墙面,在墙面发出巨大响声的同时,手也会感觉到痛,说明力的作用相互的.
1.4 研究摩擦力
(1)用弹簧测力计在桌面上匀速拉动文具盒,观察测力计的示数;再将文具盒放在几只并排的铅笔上,再用弹簧测力计匀速拉动文具盒,观察测力计的示数;比较两次示数可以知道,用滚动代替滑动,可以减小摩擦力.
(2)把铅笔顺长放在纸板上,慢慢抬起纸板的一端,直到铅笔滑下;再把铅笔横着放在纸板上,慢慢抬起,直至滚下.我们会看到,横着放时,只要把纸板稍抬起一点,铅笔就会滚下;而顺长放时,要抬起较大的角度,铅笔才会下滑.说明:滚动摩擦比滑动摩擦小得多.
1.5 探究重力与质量的关系
用天平测出一支钢笔或多支钢笔的质量,再用弹簧测力计测出一支或多支钢笔所受重力,可得出重力与质量的比值是一个定值:G/m=g即物体所受重力与质量成正比关系.
1.6 观察压力的作用效果
用两只手指同时挤压铅笔两端,两手指的疼痛感觉不同,手指的变形程度不同,说明压力的作用效果与受力面积的大小有关.
1.7 制作简易密度计
在铅笔一端缠绕上适当的细铁丝(或铜丝),使其重心下移,将其放入水中,会发现笔能竖直地立于水中,制成简易的密度计.
1.8 研究杠杆
在铅笔下垫一块橡皮,就成了一个杠杆,改变支点位置,可演示不同类型的杠杆.或用细线系住一支画好刻度的铅笔,挂在铁架台上,使其在水平位置平衡,在左右两端悬挂不同数量的物体,调整两边物体所挂位置,用刻度尺测出两边力臂,可以研究杠杆的平衡条件.
2 声学实验
2.1 声音是由物体振动产生的
用嘴吹钢笔笔套边缘内侧,会听到清脆的声音,这声音是由于空气的振动产生的;将直尺压紧在桌子上,一部分伸出桌面,用手拨动伸出桌外的一端,使直尺振动,在听到声音的同时观察到直尺的振动现象.
2.2 音调与频率的关系
将直尺压紧在桌子上,一部分伸出桌面,改变直尺伸出桌面的长度,用手拨动伸出桌外的一端,振动快时音调高,振动慢时音调低;取两头一样粗的圆珠笔管一只,用细铁丝绑一小棉花团蘸水,从圆珠笔管一端塞进去不让漏气,在另一端用嘴吹响,推拉铁丝改变棉花团的位置,体验声音频率与气柱长度的关系;取兩把直尺,用一支的边缘去划另一支的边缘,划动快时音调高,划动慢时音调低.
2.3 响度与振幅的关系
保持直尺伸出桌面的长度不变,用大小不同的力拨动另一端,振幅大时响度大,振幅小时响度小.
3 光学部分
3.1 体会影子的形成
将手对着光源,后面会出现手的影子,说明光在均匀介质中沿直线传播.
3.2 观察光的折射
将铅笔斜插入水中,发现水中部分向上弯折,说明光从水中斜射入空气中发生折射.
3.3 观察光的衍射现象
把两支铅笔并在一起,中间留一条狭缝,眼睛通过狭缝去看远处的日光灯,可以看到许多彩色的条纹说明光的衍射现象.
4 热学实验
(1)将铅笔、直尺、圆规放在热水中,用手体验物体的导热性能.
(2)观察圆珠笔笔芯内上方有一层油层,防止墨水蒸发.
5 电学部分
5.1 区分导体和绝缘体
用电源、小灯泡、开关、导线等组成一个简单电路,将铅笔木质部分、铅笔芯、直尺、橡皮、三角板、圆规等逐一串联入电路中,看灯泡是否发光,灯泡发光,说明接入的是导体,灯泡不发光说明接入的是绝缘体;从而可演示物体导电性能的好坏、区分导体与绝缘体.
5.2 影响电阻大小的因素、滑动变阻器原理
利用铅笔笔芯,将铅笔芯的两端分别连入电路,这时灯泡会发光,调节其中一端接线处在铅笔芯上的位置,也就改变了铅笔芯接入电路的长度,可以观察到“减小铅笔芯接入电路的长度,灯泡变亮;增加铅笔芯接入电路中的长度时,灯泡变暗”.这一现象可以说明导体电阻的大小与导体的接入长度有关,这也正是滑动变阻器的工作原理.
物理教学中,可以做的小实验还有很多,这里就不再一一列举了.其实,教室内的桌椅、板凳、卫生用具、文具盒内的各种文具、学生废弃的饮料瓶、穿戴的衣服鞋帽都可以作为实验开发资源,许多实验所需的器材都可以从中找到并替代,只要我们勤于思考,善于挖掘,充分利用,学生在课下就可以做大量的有趣实验.这种做法不仅增加了学生动手的机会,也培养了学生的观察能力,又能使学生从自己身边找到需要研究的物理问题,激发了学生学习物理的积极性和主动性,培养学生的创新意识和动手能力,全面提高学生的科学素养.
开发低成本实验,关键是教师要善于思考,善于动手.学生通常有铅笔、圆珠笔、橡皮、刻度尺、三角板、圆规、胶带等文具,在物理教学中,教师如能很好地引导学生加以利用,就可以完成很多物理小实验,帮助学生感受物理现象,理解物理规律,体验物理之美.同时也能极大程度地调动学生学习物理的积极性,是培养学生创新精神和实践能力,促进学生智力发展的一个极好手段.
下面就以学生身边常见物品为例,来说明开发低成本实验的可行性和必要性.这些实验是在教学过程中教师和学生积极探索提出来的,其中部分实验,是教师在平时的教学中都想到并且做过的,在这里笔者只是加以整理,供各位老师同学参考.
1 力学部分
1.1 感觉固体传声
将耳朵紧贴在桌面上,另用手指轻敲桌面发声,体验一下与桌面紧贴时耳朵听到的声音与不贴在桌面上时听到的声音的区别,可知固体可以传声,且传声能力比气体强.
1.2 观察物体的惯性
(1)将较重的文具水平放在一纸条上,用手迅速抽动纸条,纸条被抽出而文具静止不动,说明物体具有惯性.
(2)把铅笔放在桌面上,用力弹击,离开手指后铅笔可以继续向前运动,说明铅笔具有惯性.
1.3 体验力的作用是相互的
用手使劲拍打墙面,在墙面发出巨大响声的同时,手也会感觉到痛,说明力的作用相互的.
1.4 研究摩擦力
(1)用弹簧测力计在桌面上匀速拉动文具盒,观察测力计的示数;再将文具盒放在几只并排的铅笔上,再用弹簧测力计匀速拉动文具盒,观察测力计的示数;比较两次示数可以知道,用滚动代替滑动,可以减小摩擦力.
(2)把铅笔顺长放在纸板上,慢慢抬起纸板的一端,直到铅笔滑下;再把铅笔横着放在纸板上,慢慢抬起,直至滚下.我们会看到,横着放时,只要把纸板稍抬起一点,铅笔就会滚下;而顺长放时,要抬起较大的角度,铅笔才会下滑.说明:滚动摩擦比滑动摩擦小得多.
1.5 探究重力与质量的关系
用天平测出一支钢笔或多支钢笔的质量,再用弹簧测力计测出一支或多支钢笔所受重力,可得出重力与质量的比值是一个定值:G/m=g即物体所受重力与质量成正比关系.
1.6 观察压力的作用效果
用两只手指同时挤压铅笔两端,两手指的疼痛感觉不同,手指的变形程度不同,说明压力的作用效果与受力面积的大小有关.
1.7 制作简易密度计
在铅笔一端缠绕上适当的细铁丝(或铜丝),使其重心下移,将其放入水中,会发现笔能竖直地立于水中,制成简易的密度计.
1.8 研究杠杆
在铅笔下垫一块橡皮,就成了一个杠杆,改变支点位置,可演示不同类型的杠杆.或用细线系住一支画好刻度的铅笔,挂在铁架台上,使其在水平位置平衡,在左右两端悬挂不同数量的物体,调整两边物体所挂位置,用刻度尺测出两边力臂,可以研究杠杆的平衡条件.
2 声学实验
2.1 声音是由物体振动产生的
用嘴吹钢笔笔套边缘内侧,会听到清脆的声音,这声音是由于空气的振动产生的;将直尺压紧在桌子上,一部分伸出桌面,用手拨动伸出桌外的一端,使直尺振动,在听到声音的同时观察到直尺的振动现象.
2.2 音调与频率的关系
将直尺压紧在桌子上,一部分伸出桌面,改变直尺伸出桌面的长度,用手拨动伸出桌外的一端,振动快时音调高,振动慢时音调低;取两头一样粗的圆珠笔管一只,用细铁丝绑一小棉花团蘸水,从圆珠笔管一端塞进去不让漏气,在另一端用嘴吹响,推拉铁丝改变棉花团的位置,体验声音频率与气柱长度的关系;取兩把直尺,用一支的边缘去划另一支的边缘,划动快时音调高,划动慢时音调低.
2.3 响度与振幅的关系
保持直尺伸出桌面的长度不变,用大小不同的力拨动另一端,振幅大时响度大,振幅小时响度小.
3 光学部分
3.1 体会影子的形成
将手对着光源,后面会出现手的影子,说明光在均匀介质中沿直线传播.
3.2 观察光的折射
将铅笔斜插入水中,发现水中部分向上弯折,说明光从水中斜射入空气中发生折射.
3.3 观察光的衍射现象
把两支铅笔并在一起,中间留一条狭缝,眼睛通过狭缝去看远处的日光灯,可以看到许多彩色的条纹说明光的衍射现象.
4 热学实验
(1)将铅笔、直尺、圆规放在热水中,用手体验物体的导热性能.
(2)观察圆珠笔笔芯内上方有一层油层,防止墨水蒸发.
5 电学部分
5.1 区分导体和绝缘体
用电源、小灯泡、开关、导线等组成一个简单电路,将铅笔木质部分、铅笔芯、直尺、橡皮、三角板、圆规等逐一串联入电路中,看灯泡是否发光,灯泡发光,说明接入的是导体,灯泡不发光说明接入的是绝缘体;从而可演示物体导电性能的好坏、区分导体与绝缘体.
5.2 影响电阻大小的因素、滑动变阻器原理
利用铅笔笔芯,将铅笔芯的两端分别连入电路,这时灯泡会发光,调节其中一端接线处在铅笔芯上的位置,也就改变了铅笔芯接入电路的长度,可以观察到“减小铅笔芯接入电路的长度,灯泡变亮;增加铅笔芯接入电路中的长度时,灯泡变暗”.这一现象可以说明导体电阻的大小与导体的接入长度有关,这也正是滑动变阻器的工作原理.
物理教学中,可以做的小实验还有很多,这里就不再一一列举了.其实,教室内的桌椅、板凳、卫生用具、文具盒内的各种文具、学生废弃的饮料瓶、穿戴的衣服鞋帽都可以作为实验开发资源,许多实验所需的器材都可以从中找到并替代,只要我们勤于思考,善于挖掘,充分利用,学生在课下就可以做大量的有趣实验.这种做法不仅增加了学生动手的机会,也培养了学生的观察能力,又能使学生从自己身边找到需要研究的物理问题,激发了学生学习物理的积极性和主动性,培养学生的创新意识和动手能力,全面提高学生的科学素养.