小实验 大世界──漫谈物理小实验的开展

小实验 大世界──漫谈物理小实验的开展

湖北省阳新县白杨中学 费新仁

　　物理是一门以实验为基础的自然学科，任何概念的建立和规律的发现，都有赖于大量的实验探索和验证。然而，在目前新教材使用的初期阶段里，却出现了同步的实验器材还比较匮乏的现象。笔者在教学过程中，利用身边物品，进行物理实验。这些小实验，器材易得，操作简单、方便，人人可动手参与制作和实验，从实验探究过程中体验科学过程，领悟研究方法，学会科学思维，提高创新能力，使学生对所要学习的知识充满强烈的好奇心和旺盛的求知欲，实验效果较好，对教学具有重要的辅助作用。

　　一、做物理小实验的必要性

　　1.增强学生动手能力，深化理解课本知识

　　由于课时等因素的影响，教师在课堂教学中不可能将所有实验都让学生亲自动手操作，所以对于一些实验，学生就只是纸上谈兵;而且有很多物理规律有需要在物理现象的基础上理解，所以一些教师通过语言讲解及演算推理得出的结论的信服度不如让学生亲自动手操作实验并观察实验想象。正如物理教育家朱正光先生曾有过的精辟论述：“千言万语说不清，一看实验就分明”。而一些课后小实验就可巧妙解决这个矛盾。

　　2.深深吸引学生，激发学生探求知识的兴趣

　　伟大的物理学家爱因斯坦有句名言：“兴趣，是最好的老师”。在中学阶段，物理是学生们普遍反映较难学的一门课程，因此，如何激发学生对物理学科的兴趣对学好物理就显得至关重要。教师在引入新课时可使用课前设计的一些小实验、也可直接运用课后小实验来向学生置疑，利用学生的好奇心与求知欲，激发他们强烈的学习欲望。

　　3.理论联系实际，扩大学生的知识面

　　任何一门学科都与实际有着密切的联系，而且在与实际相联系的过程中，才能得到发展与完善。物理中有的概念、原理比较抽象、枯燥，而课后小实验起到了联系物理内容与日常生活的作用，使学生明白了所学习的内容与日常生活有着千丝万缕的联系，从而增加了学习物理的积极性和主动性

　　二、开展小实验的几种形式

　　1.结合教材，随堂训练

　　随堂实验应灵活机动。在抓好教材中“探究”的前提下，适当穿插或补充一些小实验，既有利于学生掌握知识，又能引导学生解答有关问题。

　　2.配合习题，同步训练

　　对于一些较抽象的推理性习题，可适当配合同步小实验，抽象习题形象化，推理习题具体化。

　　3.利用第二课堂，对“症”训练

　　第二课堂有着不受教材限制和训练内容可集中的特点，因此有针对性地及时做一些典型的小实验，能收到释疑解难、深化教学内容、拓宽知识面的效果。

　　4.节假期间，抓紧训练

　　节假期有比较充裕的时间，现在又实行了“双休日”，这正是学生们做小实验的好机会。

　　5.开展科技活动，进行创造性训练

　　课内教学内容毕竟要受到教学大纲的限制，而课外科技活动无论在内容的深度、广度上，还是在活动的方式、方法上都有较大的灵活性，能够搞得丰富多彩，更大限度地发展学生的兴趣和调动他们的学习主动性。

　　三、如何指导学生做小实验

　　小实验是与物理课堂教学直接有关的课外教学活动。它与课堂教学相伴而行，互为补充，各有侧重，形成了一个有机的教学整体。现代教学方式正由封闭式向开放式转化，教学活动不能再局限于课堂范围之内，而小实验就是一种开放型的教学方式。

　　1.提高认识，是开展小实验的前提

　　分析当前中学物理教学现状，不难看出，开展小实验的主要障碍是片面追求升学率。如不从一切都围绕升学转的圈子中解脱出来，被高考、中考这根无形的绳索束缚住手脚，就不可能自觉地去开展“小实验”。

　　2.突出特点，是发挥“小实验”教学作用的根本

　　小实验是依据教学目标，考虑学生的心理特点，为学生精心安排的活动，由于它在内容和形式上不同于课堂教学，而具有如下的特点：

　　第一，坚持自愿、选择的原则。这些活动突出地照顾到学生的兴趣和爱好，有利于发展学生的特长和才能。因此，学生对参加活动有稳定、持久的积极性。

　　第二，贯彻因材施教的原则。活动内容不受大纲和教材的限制，内容可深可浅，活动时间可长可短，空间范围可大可小，学生自己可以控制活动的进程，富有伸缩性和灵活性。

　　第三，活动形式新颖多样，富有趣味性和娱乐性，没有考试造成的心理压力，学生可以生动活泼地主动去探究物理问题，索取知识。

　　3.加强指导，是做好小实验的保障

　　做小实验要认真观察、重在感知。由于自由度大，可以依照自己的意志改变条件，控制实验的进程，所以能深刻感知实验现象。实验现象一般错综复杂，互相交织在一起。所以，要注意指导学生观察什么?如何观察?以取得生动的感性材料，引起认识的兴趣，为认识的第一次飞跃准备条件。通过课外小实验养成学生观察的习惯，培养良好的观察品质，掌握观察方法，提高观察能力和实验能力。为此，指导课外小实验应注意以下几点：

　　第一，布置课外小实验应向学生讲清实验的任务，观察的内容，注意的事项。并应提出具有启发性的思考题。要求做到观察与思维相结合，善于自己发现问题，主动探究。

　　第二，布置小实验一般要面向全班同学做统一要求，个别实验也可自己选择，但要鼓励少数有条件有兴趣的学生去做。

　　第三，课外小实验的结果应向全班同学做报告或写出简要的实验报告，以培养严肃认真的科学实验态度，并鼓励学生实验的积极性。

　　做课外小实验，最好是启发学生在观察物理过程的基础上去思考问题，让学生自己去得出结论。教师应利用积极评价的反馈作用，调动学生们做好小实验的热情，采取多种形式调动学生的兴趣。

　　四、初中物理小实验整理(部分)

　　● 饮料瓶类

　　1.钟声响起

　　将两个饮料瓶都剪去底部并做成喇叭状，用细线系在瓶口的瓶盖上，再用细绳的中间部分系住一把钢勺。将两个喇叭口罩住两只耳朵并贴紧耳根，并用钢勺去撞击桌子等物品时，你能听到什么?继续让一个学生手提着细线并用钢勺碰撞课桌，再谈谈手上的感受。

　　2.水中的振动

　　用细线系好三把旧钥匙，放入盛水的大饮料瓶内并上下抖动细绳，你听到了什么?

　　3.听到自己的心跳

　　剪下饮料瓶上半部并在瓶盖上打孔后插入一段塑料软管后，将做好的漏斗部分靠近胸部，软管另一端靠近右耳。移动漏斗的位置，一定要仔细听听，可以找到心跳最强的位置处于胸部左侧。

　　4.频率计

　　将饮料瓶剪去底部，瓶壁剪成齿状，瓶盖钻孔后用筷子紧紧插入，做成频率计。用右手捻转筷子，同时用齿去碰纸片，当快转或慢转时，你听到的声音有什么不同呢?

　　5.独弦琴

　　将一个饮料瓶剪去底，瓶盖钻孔后用牙签和一段细线系住作为音箱，另一端系在一个装满水的瓶子上。左手拿着音箱并控制弦的张紧程度(瓶子不要离开地面)，同时右手拨动琴弦。这样就可以听到不同的音调和演奏效果，颇有古色古香的韵味。如果拨弦力量大时，发声就响。如果细绳被拉得越紧，发声音调就会越高。如果将绳子变短，音调将会发生变化。如果改用粗绳子，音调也将会发生变化。假如改用细铜丝后，会听到与刚才不同的音响效果，说明音色也发生了改变。同一个实验，可以不断改变某一条件，引导学生进行发散思维，积极探究，让学生在实际研究过程中，理解声音的特征。

　　6.打击乐器

　　收集几个相同的大饮料瓶，向瓶内倒入不同高度的水，用筷子敲击瓶子，瓶子会发出不同的声音。仔细调节水量，可使各瓶发出不同的音调。

　　7.排箫

　　振动的瓶体和水能够发声，瓶内被吹动的空气也可以发声。将饮料瓶从大到小排列，口部排齐后用胶带绕在瓶壁上，把3个瓶子固定在一起。双手握住瓶壁，嘴唇分别靠近瓶口吹气，就可以听到不同的声音。

　　8.水哨

　　取一吸管，用剪刀在吸管中央开一个小口，不要剪断，让吸管一端插入装满水的饮料瓶中。将吸管弯成直角，用嘴连续吹气，同时调节吸管插入水的深度，能听到悦耳的哨声吗?

　　9.潜水艇模型。

　　● 鸡蛋类

　　1.做测量实验

　　先估计一个鸡蛋的质量，然后用天平进行测量，看你估计的是否准确。再用天平称出10个鸡蛋的质量，算出每个鸡蛋的平均质量，与你估计的值进行比较。

　　2.做惯性实验

　　在盛半杯水的玻璃杯口上放一张硬纸片，再在纸片上放一个鸡蛋，用手把硬纸片突然弹出去，鸡蛋会安全地掉进玻璃杯。

　　3.做惯性实验

　　用生熟鸡蛋各一个，分别放在桌面上，同时以相同的速度旋转，因为熟鸡蛋的蛋黄和蛋清固定，所以旋转平稳，而生鸡蛋由于惯性，摇晃不定，很快停止转动，由此可准确判断生鸡蛋熟鸡蛋。

　　4.做压强实验

　　用手捏鸡蛋，由于鸡蛋表面各处受力均匀，受到的压强较小，鸡蛋难以捏破，可是如果我们用同一只手捏两个鸡蛋，由于鸡蛋与鸡蛋之间接触面积小，受到的压强大，很容易把鸡蛋捏破。

　　5.做大气压实验

　　在瓶口比鸡蛋稍小的广口瓶瓶底铺层沙子，将浸过酒精的棉花点燃后迅速放入瓶中，待会儿将剥了皮的熟鸡蛋堵住瓶口，过一会儿，由于大气压强的作用，熟鸡蛋会被玻璃瓶吞进去。

　　6.做浮力实验

　　将一个生鸡蛋放入盛有清水的玻璃杯中，可以看到鸡蛋沉入水中。然后逐渐向杯中放入食盐，并不断搅拌，可以看到鸡蛋悬浮于水中任意位置。继续向杯中放入食盐，直到鸡蛋漂浮于水中。由此我们可以看到鸡蛋在盐水中的三种状态。

　　7.做液体蒸发吸热实验

　　把刚煮熟的鸡蛋从锅内捞起来，直接用手拿时，虽然较烫，但还可以忍受。过一会儿，当蛋壳上的水膜干了后，感到比刚捞上时更烫了。

　　8.做热胀冷缩实验

　　把煮熟捞起的蛋立刻浸入冷水中，待完全冷却后，再捞起剥落。

　　9.做物体的稳定平衡实验

　　选用一只生鸡蛋，在小头一端开个孔并清除干净壳内的蛋清蛋黄。沿小孔滑入一块重物。以蛋壳的大头端为底部，扶好蛋壳。点燃一只蜡烛，滴入烛油，把重物封存在蛋壳底部。烛油大约封存至整个蛋壳高度的四分之一即可。把制好的蛋壳推倒后，蛋壳能自动立起。制成一个“不倒翁”。

　　10.分子运动现象

　　外壳完好的蛋，埋入食盐中腌制一段时间，可以制成一只咸蛋。虽然蛋壳仍然完好，但连内部的蛋黄都变咸了。

　　● 铅笔类

　　1.惯性实验

　　只用铅笔即可，将铅笔扔出，铅笔离开手之后仍向前运动，说明物体具有惯性。

　　2.力可以改变物体的运动状态

　　只用铅笔，将铅笔扔出，铅笔将由静止运动起来，说明力可以改变物体的运动状态。

　　3.力可以改变物体的形状

　　两手用力折铅笔，铅笔可以被折为两段，说明力可以改变物体的形状。

　　4.物体间力的作用是相互的

　　所用器材只是铅笔，用力捏铅笔时发现手指的形状也发生了改变，说明手也受到铅笔对它的作用力，也就是说物体间力的作用是相互的。

　　5.重力的存在和方向

　　将铅笔从高处自由丢下，铅笔将竖直向下落，说明铅笔受到重力的作用，竖直下落说明重力的方向是竖直向下的。

　　6.压强的大小因素

　　用一端削好的铅笔，用大拇指和食指顶住铅笔的两端时，发现削好一端的手指比较疼，这说明压力相同时接触面积越小，压强越大;用较大的力时手指更疼，又说明接触面积相同时，压力越大压强越大。

　　7.滑动摩擦力和滚动摩擦力

　　用弹簧测力计拉着一铁块在水平桌面上匀速直线前进时，这时弹簧测力计的示数即为铁块所受滑动摩擦力，若将铁块放在多只铅笔上重做上述实验发现弹簧测力计示数变小，说明压力相同时滚动摩擦力小于滑动摩擦力。

　　8.利用积累法测细铜丝的直径

　　所用器材有细铜丝，刻度尺和铅笔，将细铜丝紧密地排绕在铅笔上，用刻度尺测出总长度L，数出铜丝匝数N。然后根据D=L/N算出细铜丝的直径。

　　9.区分导体和绝缘体

　　将铅笔两端都削好，若将铅笔芯和灯泡连入电路，灯泡发光，说明铅笔芯是导体;若将外部木材和灯泡连入电路时，灯泡不亮，说明木材是绝缘体。

　　10.说明滑动变阻器的原理

　　将铅笔的木材劈开露出铅笔芯，将铅笔芯的两端连入电路，这时灯泡发光，调节其中一端线头在铅笔芯上的位置，即减小铅笔芯接入电路的长度时灯泡变亮;若再增加铅笔芯接入电路中的长度时，灯泡变暗。说明滑动变阻器是通过改变接入电路中电阻线的长度来改变电阻大小的。

　　11.光的直线传播

　　将铅笔对着光源后面会出现铅笔的影子，说明光在均匀介质中是沿直线传播的。

　　12.光的折射现象

　　用玻璃杯、水和铅笔做光的折射实验，在玻璃杯中装入半杯水，再将铅笔插入水中，发现铅笔的水中部分看起来变折了，这是由于光的折射的现象。

　　13.探究声音的传播

　　将铅笔一端放在口中，轻轻敲笔杆几下，再用牙齿咬住笔杆轻敲笔杆几下。发现后者的声音比前者大得多。因为前者声音是经过空气传到耳膜的，后者声音是经过牙齿、骨骼传到耳膜的。

　　14.演示物体的沉浮条件

　　把铅笔的下端绕上几圈铁丝，按入水中，使其竖直地浸没在盛水的烧杯中，放手后，铅笔上浮，最后竖直地浮在水中;若取出再增加铁丝匝数后，可使其下沉，以此来验证物体的沉浮条件。

　　15.演示导体和绝缘体

　　把电池、小灯泡、开关、导线组成的一个简单电路，将铅笔木质部分或铅笔芯串联在电路中，看灯泡是否发光，从而可演示导体与绝缘体的区别。

　　● 乒乓球类

　　1.演示微小形变

　　在乒乓球上打一孔并插入一支透明细胶管或玻璃管，内装有颜色水，用手挤压球两侧，可看到管中水位明显发生变化：说明体积变化，即球向内有形变。

　　2.显示振动

　　用细线系一黄色(为了醒目)乒乓球靠近音叉放置，用锤敲音叉的一边，可以观察到乒乓球被不断地弹开。

　　3.浮力产生原因

　　用较大的可乐饮料瓶剪掉底部，留下上半部倒置，将黄色乒乓球压在瓶颈处并注水，乒乓球不会浮起来，然后用手或瓶盖将瓶口封住，由于球和瓶之间渗水，当球下部集满水后，乒乓球会很快上浮。

　　4.浮沉条件

　　三个相同的黄色乒乓球A是原装，B注适量水并封闭，使ρ=ρ水，C是注入足量水，然后将三个球同时放入水中，A漂浮，B悬浮，C下沉。结论：浮沉与F浮和G的大小有关系，ρ与ρ水有关系。

　　5.压强与流速的关系。

　　玻璃漏斗口朝下，将乒乓球置于瓶颈处释放，球会掉下;若从上端吹气，则球会贴在颈处不会掉下。

　　把黄色乒乓球置于倒扣的玻璃杯底上，让水笼头中的水流出，可以看到球并没有被冲走，而是在杯底上晃动。

　　6.转动力学──“去而复还”。在水平桌面上用手指压在乒乓球的内侧，用力压出，球滚出去后会自动返回，很有趣。

　　7.动能势能转化

　　球从一定高度落下，速度越来越大，重力势能减少，动能增加，势能转化为动能;从表面弹起上升，速度越来越小，势能增加，动能减少，动能转化为势能。

　　8.弹性碰撞

　　在研究碰撞现象中，对碰撞结果的分析理论较难理解和记忆，用乒乓球演示运动的小物体与静止的大物体相碰结果;大物体不动，小物体被原速弹回效果明显，人人可做。

　　9.惯性“反常”

　　用一较长的内径较大的玻璃管或大量筒，装满水，并把黄色乒乓球放进去封住管口，让球停留在中间位置，突然加速减速，发现球的运动方向与外界变化相同，即加速时球向前，减速时球向后。

　　10.水平仪

　　用一较长的内径较大的玻璃管或大量筒，装满水，并把黄色乒乓球放进去封住管口，将玻璃管放在桌面上，当球停留在中间位置时，说明桌面是水平的。

　　● 试管类

　　1.可以托住水的窗纱

　　取一小号试管，先向管中注满水，用一小块窗纱盖住瓶口，再用细线沿管口将窗纱扎紧，再用手将管口按住，小心地将试管倒转过来，放开后，虽然窗纱上有许多小孔，但水却流不出来。在讲解大气压强时，辅助以这个实验，会给学生带来莫大的兴趣，效果更加强烈，直观。

　　2.吸不走的饮料

　　准备一个干净的试管，在橡皮塞中插入一根干净的细玻璃管，在试管中装满饮料后，用橡皮塞将瓶口密封好，然后请同学用力吸，结果任你怎样吸，饮料就是吸不出来。这是由于没有大气压的作用，瓶中的饮料压不上来。

　　3.自动上升的试管

　　取一只粗试管，再取一只口径比粗试管稍小一些的细试管。首先将粗试管装满水后，再将稍细的空细试管插入粗试管中至大约一半深度处时，迅速将两试管倒置过来，放开细试管后，则会看到细试管并没有落下来，而是在粗试管内缓缓上升。这是由于细试管的上端没有大气，在大气压的作用下，细试管上升。

　　由于篇幅有限，如直尺类、纸张类、硬币类、橡皮筋类、小平面镜类等等就不一一列举。

　　实践证明，积极开展小实验，对激发学生学习物理的兴趣，增强学生学好物理的自信心，培养锻炼学生的观察、创造、分析、探索等能力有着巨大促进作用。