物理趣味实验开发奇妙的物理实验资源Word文档下载推荐.doc
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上课时,让学生把上述装置带来,用大筒上的凸透镜对准教室里或窗外的明亮景物,前后移动小筒,使像距发生改变,这时,学生就可以观察远近不同的景物,并且可以在小筒塑料薄膜上得到一幅清晰的彩色图像。
此处,“要使图像放大或缩小时,相机应靠近或远离景物?
”“暗箱应拉长或缩短?
”这些历来教学中的难点,可在学生亲自动手操作、观察中被轻松突破,亲身感受所学得的物理知识,比用任何语言描述都更生动可信和印象深刻。
2.幻灯机。
上述装置,还能被巧妙地改装成幻灯机:
只要将小筒上半透明的塑料薄膜换成透明的塑料纸,并在塑料纸上画上景物(或直接换成印有图案的透明塑料包装纸,其实这就是现成的幻灯片)。
用手电筒去照小筒开口端,则可在白墙上或在竖直放置书本的封底中出现一幅放大的彩色的景物像。
同样,“要使像放大或缩小该怎么办?
”“幻灯片为什么应倒插”等问题,学生在观察中很容易掌握,学生在玩中学到了物理知识。
3.望远镜。
在上述幻灯机装置中,学生只要将小筒上的塑料纸换成焦距比大筒上凸透镜(物镜)焦距短的凸透镜(当目镜用),便能改装成望远镜,通过前后移动小筒在大筒里的位置,可以看到远处的物体明显变近。
4.显微镜。
将上述望远镜装置中的目镜与物镜位置调换,即可当显微镜用。
多数初中校的实验室中没有“正规”的演示照相机、幻灯机、望远镜、显微镜原理的模型,也就谈不上让全班学生亲自操作、观察和理解上述教学难点,而利用两个纸筒组合成的模型却能做到这一点。
利用上述日常用品做实验,还有以下优点:
首先能减轻教师的工作负担,因为即便是条件较好的城市学校,教师也不可能做到每一节课的课前都为学生准备人人动手的教具。
其次,学生课外也可以利用自制的学具反复动手操作,而不必担心损坏仪器,这样他们能够充分地动手、动脑,观察物理现象的发生、发展的全过程,反复品味其中的物理原理。
因此笔者认为,因陋就简做实验是利用“正规”仪器做实验的补充和延伸,对条件较好的学校也同样适宜,具有很强的生命力。
三、趣味横生的静电实验
静电实验历来很难做成功,如何巧妙设计实验、寻找容易带电材料,是实验成功的关键。
1.静电感应实验。
如图3,取一根用过的圆珠笔芯,取下铜笔头,将残留的笔油洗净,用钳子把笔芯的正中央部分夹扁,在夹扁的部位扎个小孔,让铜笔头尖端恰好能插紧小孔,另取一根缝衣针,将有针眼一端固定在软木塞上(热水瓶塞),针尖朝上,将固定在圆珠笔芯上的铜笔头套针尖上,使它能在针尖上灵活转动。
由于上述装置中针尖恰好顶在铜笔头的小圆珠上,所以转动十分灵活。
让学生用普通纸去摩擦支架上圆珠笔芯的一端使之带电,另取一根不带电的圆珠笔芯(或其他不带电的物体)去靠近支架上笔芯的带电端,会看到它们将立即吸住,这就是奇妙的静电感应现象,十分有趣。
2.电荷相互作用实验。
将两根笔芯用纸摩擦,一根笔芯架在上述针尖上的铜笔头中,另一根拿在手上,让它们带电端相互靠近,这时针尖上的笔芯就会被手中的笔芯推开,调换两根笔芯的位置,可以得到同样的结果,说明它们之间的作用是相互的。
3.同种电荷相互排斥实验。
让学生取一段长20厘米的普通塑料包扎绳(包扎教材用的),在一端打个结,从另一端往打结端方向用手反复撕成许多条细塑料丝,然后将这束塑料丝平铺在桌面上,用手指使劲摩擦塑料丝(这是迅速带电的摩擦窍门),待手指发热时,提起塑料丝的打结端,这时可以惊奇地看到塑料丝像“着魔”似地自动散开,这个实验生动地说明了“同种电荷相互排斥”。
4.不同物体摩擦后带异种电荷实验。
就利用上述这么一条随手可得的塑料包扎绳,还可以生动地说明两个不同物体摩擦后带的是异种电荷,而这一点是实验室的仪器没办法做到的:
用学生有机塑料尺或三角板去跟装食品用的普通薄塑料袋摩擦,让带电塑料尺靠近上述带电塑料丝,会看到散开的塑料丝立刻紧抱塑料尺,而用上述带电薄塑料袋去靠近上述塑料丝,却会看到带电散开的塑料丝散得更开,不肯与塑料袋接触,这个实验可以形象地说明:
有机塑料尺与塑料袋这两个不同物体摩擦后,带的是异种电荷。
若用实验室的绸子与玻璃棒摩擦后,绸子上的电荷将马上消失,而这里用塑料袋代替绸子,用有机塑料尺代替玻璃棒,电荷都可以长时间保留,实验现象十分明显。
可见,一条普普通通的包扎绳,有了一个小小的创意,就能轻而易举地解决教学中的一个大难题。
这种利用随手可得的废弃学习用品、身边之物,精心设计的具有趣味性的实验极具创意:
第一,利用一个并不起眼的小小铜笔头巧妙设计的灵敏支架装置和精心选择的极易带电的实验材料,使得本来较难的实验能轻易地做成;
第二,类似简单、方便、切实可行的实验,为学生提供了更多的动手机会,使得人人动手做随堂实验成为了可能,为激发学生学习物理的浓厚兴趣、培养学生的创造思维能力创造了有利的条件。
四、灵敏多用的小磁针
在日常生活中,我们身边可以用来做实验的物品比比皆是,大到电冰箱、小到圆珠笔芯、缝衣针,都是可以利用的实验资源,这些物品通过巧妙的设计,就能发挥生活用品的实验功能,启发学生思维,激发学生的学习主动性和积极性。
如图4,受到上述灵敏支架装置的启发,还是利用上述小小的铜笔头和圆珠笔芯,我与学生一起发明了一根灵敏多用的小磁针:
将圆珠笔芯铜笔头的笔油洗净,剪取一段1厘米长的圆珠笔芯套在笔头尖上,将一支磁化的缝衣针用火烤热后,横穿过上述圆珠笔芯的顶部,另取一根缝衣针,把有针眼的一端固定在软木塞(或泡沫塑料)上,将铜笔头套在针尖上,这就制成了一根极其灵敏的小磁针。
有了它,学生就可以动手做以下一系列实验:
1.指南针。
在教科书、参考书上介绍的指南针制作方法很多,但我觉得利用这种方法制作的指南针最简单、最灵敏,用手拨动小磁针,静止后,一端立即指向南,另一端立即指向北。
2.磁极间相互作用实验。
取一根磁化的缝衣针,将其两端分别与上述小磁针的一端靠近,可以看到相互吸引或排斥的现象。
3.奥斯特实验。
由于上述小磁针转动十分灵敏,学生用一段旧干电池就可以做奥斯特实验。
4.判断螺线管的极性实验。
如图5所示的螺线管,是用学生作业本卷成圆筒在其上面环绕导线制成,让自制的通电螺线管两端分别与上述小磁针靠近,学生根据相吸或相斥,就可以判断螺线管的两个磁极的极性,从而在操作中熟练地掌握右手定则。
5.判断螺线管的磁性强弱实验。
让学生分别用不同匝数及在管中间插入铁钉的上述通电螺线管,与上述小磁针靠近,根椐相互作用力的大小,可以探究螺线管的磁性强弱跟哪些因素有关。
这是一个颇具创新性的实验设计,其突出的特点在于利用身边的物品缝衣针、圆珠笔芯和导线,制作了这根十分灵敏的简易小磁针和螺线管。
制作方法极其简单,每一位学生都可以自制,而且一物多用,一套装置组合起来,可以解决磁现象和电流磁场中这部分教学内容中的一系列问题,很多节课学生上课时都可以带来亲自动手做随堂实验。
所以,并不是所有的物理实验都需要专门的实验仪器来完成,我们身边的许多日常生活用品也能很好完成随堂实验,而且也能达到十分满意的效果。
五、精彩绝伦的光学实验
一个巧妙的实验设计除了器材上的合理应用以外,还应该包含精彩的实验方法,不仅要能够释疑解难,而且要能够透过具体的实验给人以解决其他问题所需的智慧方法的启迪,下面这个装置就是一个很好的例证,利用它可以成功地解决长期以来光学实验难做的困惑,巧妙地完成以下系列实验。
如图6,取一只圆柱形的平底透明塑料盒,将其密封,在侧面打个圆孔,把盒子侧放在支架上(即让外底面面向读者),往盒子上侧面的圆孔中注入半盒水至水平直径处,如图7。
再往水中滴入两滴牛奶,并向圆孔中注入适量的淡烟雾,使烟雾充满水面上方空间(可用废报纸卷成细空心纸筒,点燃纸筒一端,将另一端冒出的烟雾用注射器将烟吸入针筒里,然后往盒子上的圆孔中注入即可),用橡皮塞堵紧圆孔,在盒子外底面画出水面和法线,并在盒子外底边沿处标上角度,用玩具激光笔从透明盒子外往盒内照射,可以看到清晰明亮的红色光线。
利用上述装置可以探究:
(1)光线从空气斜射入水中的折射情况。
(2)光线从水中斜射入空气中的折射情况。
(3)光的可逆现象:
记住原入射光线和原折射光线的位置,让光线逆着原折射光线的方向入射,这时新的折射光线将与原入射光线重合并沿相反的方向射出,这说明光路是可逆的。
(4)沿着法线入射,折射光线方向不变。
(6)光的全反射现象:
当光从水中斜射入空气时,可以看到一部分光折射到空气中,另部分光反射回水内,逐渐增大入射角,会看到折射光线离法线越来越远,而且亮度越来越弱,反射光线却越来越强。
当折射角达到90°
时,折射光线完全消失,产生全反射,此时临界角可以直接从盒子边沿刻度上读出。
本实验精彩之处还在于:
入射角可随意改变;
入射角、反射角、折射角可以从塑料盒边沿所标的角度直接读出,并可以方便地求出折射率;
使在明亮的教室也可以清晰地显示出红色光线;
学生可以仿照上述制作方法,利用日常生活中的各种小圆柱形盒子来制作上述装置。
这个实验为我们提供了一个利用日常生活中丰富的废旧物品解决实验难题的凡例。
在光的折射实验中,通常要将光源放在水里,让光从水中射入空气,这点很难做到,实验效果也不好。
这个实验巧妙地从透明的盒外入射,轻而易举地解决了这一大难题,并且不用附加光屏,角度可以直接从盒边缘读出。
通过上面的例子,笔者认为:
低成本物理实验成本虽低,运用的智慧不低,具有的内涵不低,教育的价值也不低。
多年来,笔者用信手拈来的生活用品精心设计了大量新颖别致的教具、学具,曾多次获得国家、省、市奖励,并应邀到各地讲学,去年还将这些土教具搬上北师大讲坛,为北师大物理教学论专业的研究生作《中学物理实验教学改革与创新》的专题讲座,赢得了不少掌声。
利用随手可得的日常用品,经过少量的加工,设计出简单易行、生动有趣的物理教具,与正规仪器相比毫不逊色,利用这些选材简单的、贴近生活的、不需花很多的时间精力去准备的实验器材,就可以完成的随堂实验,为每个学生动手参与、实验探究提供了必要的物质基础,大大地激发了学生的学习愿望,有效地激励了学生的学习动机,增强了学习体验过程。
这不但是解决仪器不足的有力措施,而且可以使学生感受到物理就在身边,让学习充满乐趣,同时,学生的观察能力、探索能力、操作能力、创新能力等智能因素都会得到发展。
因此笔者以为:
因陋就简做实验,决不仅是权宜之计(解决仪器不足问题的无奈之举),同样适宜于条件较好的学校,应该成为当前新课程改革的一种发展方向
从心理学角度讲,兴趣是学习活动中最现实最活跃的心理成分,它是调动学生学习积极性的强大动力,日本教育家木村久一说:
“天才就是强烈的兴趣和顽强的入迷。
”
一、物理实验的创新教学要体现趣味性
1、设计趣味性实验,引入新课
新课的引入是课堂教学的重要环节,精心设计的引入犹如乐曲中的前奏,起着提示主题、激起兴趣、进入情境的作用,设计趣味性实验,引入新课,不但可以让学生将上课前分散的注意力集中起来,更重要的是能引起学生浓厚的学习兴趣,诱发学生强烈的求知欲望,把学生迅速带到学习物理的环境中去,例如:
水面浮针
把一跟缝衣针放在水面上,让它像麦杆似的浮着吗?
很多学生认为这是不可能的,那么让学生做下面的实验就可以改变学生的看法。
取一碗水,拿一根细一点的缝衣针,稍微抹上一层猪油。
在水面上放一小张能吸水的纸,再在水面上轻轻的平放一枚缝衣针。
等这张纸完全湿透后,轻轻按下纸的四个角,使纸慢慢沉入水中,这时候钢针却漂浮在水面上。
放吸水纸的目的是为了减少针对水面的冲击。
烧不着的布条
找一块棉布条,用水淋时,在中间部分滴上酒精,然后用手拿着布条的两端,把布条张开,用蜡烛的火焰烧有酒精的部分。
有趣的现象出现了:
在棉布条正对火焰的上方升起了火焰,好像火焰穿过了布条。
拿下布条一看,棉布条并没有烧焦。
这三个实验的结果都出乎学生的意料,学生会很想知道为什么会有这样的结果,这时教师就可以很自然的将学生引入物理的殿堂。
2、设计趣味性实验,讲解新课
在新课的讲解时做几个小实验也可以起到既培养了学生兴趣又使学生更好的理解知识的效果。
例如:
在学习大气压强时可以做一下下面的实验:
蜡烛抽水机
在左边的玻璃杯内放少量的水和一只燃烧的蜡烛。
杯口上涂一些凡士林,再用一张穿有橡皮管的硬纸片盖上。
把橡皮管的另一头没入右边水杯的水中。
不一会右边水杯里的水让蜡烛抽过来了!
这样的现象学生觉得很惊奇,而且记忆深刻,在这样的氛围下讲解知识,可立即引起学生强烈的学习兴趣,使学生迅速进入角色。
3、设计趣味性实验,巩固知识
在巩固知识时做个实验的效果往往比一张试卷的效果还要好,普通中学的学生,学习物理的兴趣不一定保持得很久,他们的普遍现象是对物理概念规律一知半解,从而产生困惑,感到莫大的压抑,导致听课无心,思想开小差,作业头痛。
久而久之,恶性循环下去,逐渐失去了学习物理的兴趣。
因而,设计针对性实验,解决学生学习物理的瓶颈问题,是培养学生学习兴趣的重要一环。
在学习完流体压强后做下面的实验:
隔物灭火:
桌上放一只玻璃杯,杯子前面20cm处放一只点燃的蜡烛。
用力对着玻璃杯吹起,烛焰被吹灭了。
如果要你通过一只大漏斗吹气按如图所示吹气,却不能把蜡烛吹灭。
这样的实验不但巩固了流体压强的知识而且将知识加以延伸。
4、设计趣味性实验,将知识延伸到课外
为了有效地完成物理教学任务,充分发展学生学习物理的兴趣,十分有必要把物理实验引伸至课外,课外实验具有较强的自主性、灵活性和趣味性,特别能为学生所接受和喜爱,大自然和日常生活是学生学习物理的开阔的大课堂,有意地引导学生观察自然界中有趣的物理现象,对培养学生对物理学的兴趣大有裨益,例如在讲授“光的色散”的现象时,学生对彩虹的现象就十分感兴趣,我们可引导学生观察彩虹,彩虹是由太阳光经许多小水珠折、反射后形成的,观察时应注意彩虹里面各种色光的排列次序如何?
是红的在下还是紫的在下?
我们还可借助其他方法得到人工彩虹,满足学生随时观察的需要。
比如对着太阳光把一口水喷成雾状,即能观察到一条人造彩虹,其色光的排列与天空中彩虹一样。
二、物理实验的创新教学要体现实用性
在设计物理实验的指导思想上,尤其要注意联系学生的生活实际和社会实际,教给学生“有用的物理”。
这一方面可以提高学生的科学兴趣,使学生在生活中时时感觉物理知识无处不在;
另一方面可以使学生在掌握知识的基础上。
能够清楚所学的知识能用于做什么和怎么做,有利于学生理解物理的本质和价值。
本人认为以下几个做法可以体现物理实验的实用性。
1.选取学生日常生活用器作为实验器材,可以使学生有一种亲切感,感到物理并不神秘,就在我们身边。
这有利于调动学生学习积极性和激发他们进行实验探究的热情。
2.选取日常生活和工农业生产中的物理现象作为实验素材,学生熟悉,内容丰富,易于选取。
对于激发学生注意身边的物理现象,解释身边的物理现象,利用身边的物理现象,更好地学以致用,具有重要作用。
三、物理实验的创新教学要体现对学生动手能力的培养
苏联教育家苏霍姆林斯基说过:
“学生的聪明才智来自他们的手指头。
”一针见血地点明了动手的重要作用。
要培养学生的创造能力,就要培养学生的动手能力。
1.让学生多动手。
在物理实验教学中,应该创造条件让学生动手做,让学生在动手中观察思考、分析判断,自己去发现问题、解决问题和得出结论,使做实验的过程成为学生再发现的创新过程。
比如学习“液化现象”时,课本上有压缩体积的演示实验,而没有降温液化的实验,我让学生每人手拿一块玻璃并对玻璃呵气,让学生体会、研究实验现象,得出结论。
2.让学生都动手。
在上分组实验课时,秩序井然,实验结果(结论)正确,而在实验考查时,发现不少同学动手能力差,这是怎么回事呢?
原来在分组实验的时候,老师只注意各小组是否动手、各组完成实验的情况,而没有注意到组内每个人的活动,因此,老师在分组实验时应强调:
实验时,每次以一人为主,其他为辅,轮流做主,使大家的动手能力都得到提高。
四、物理实验的创新教学要体现对学生创造性思维的培养
在进行物理实验时,可根据实验所提供的信息、实验使用的器材、学生掌握知识的深浅,从不同方向和不同方面来指导实验,寻找实验的多种方法。
例如:
帕斯卡“桶裂”实验可以很好地证明液体压强与液体的深度有关,可是该实验装置高度太高不便在教室里演示。
这时可启发学生思考:
能否把所有的装置都相应地缩小呢?
答案是否定的。
接着再问:
管长减短了,液体压强减小了,液体对木桶的压力必定减小;
而桶尽管缩小了,但其耐压性几乎不变,桶就不可能裂开,能否用其他物体来模拟“裂桶”呢?
学生自然会想到用耐压性较低的物体来代替(如薄塑料袋),比较装满水的塑料袋在同质量的一杯水与一管水作用下不同情形,液体压强的实质就非常容易理解了。
在物理实验教学中,不断地培养学生的创造性思维能力,能使学生对实验问题的理解不落俗套,敢于求异;
解决实际问题能够不拘一格,多方设想。
不断地运用创造性思维方法解决问题,才能摆脱习惯思维的束缚,拓宽思维范围,从而使创新能力得到发展
在当前世界各国的理科教学改革中,可以看到这样一种趋向,这就是:
无论在发展中国家还是发达国家,都倡导采用低成本的器材,如日常生活的用品、玩具、价廉的新颖材料来制作有趣的教学器具,而且对这些教具表现出浓厚的兴趣。
这主要是这些趣味实验具有如下特点:
①价廉;
②亲切;
③简单明了,易于揭示学科本质特征。
近年来,由于普通高中的大规模普及,许多学生学习理科的兴趣由于高中物理课程的抽象和艰难而受到一定的影响,这迫使我们物理教育工作者必须要去寻找各种激发学生学习动机的钥匙,而趣味小物理实验所具有的魅力和精彩,常常引起了中学生们的极大兴趣与求知欲望,课堂教学效果非常好。
作为一名物理教师,不仅要能熟练地使用实验室仪器来进行演示实验,也应该善于用身边的材料或低成本材料来设计小型的、新颖的、有趣味的实验。
心理学研究与教学实践表明:
如果实验所用的材料是学生所熟悉的,就会富有亲切感,从而较易克服思维障碍,较快地达到掌握物理概念的目的。
如果学生亲手摆弄过或制作过器具,不仅能培养学生的动手能力,而且还能建立起牢固的相关物理表象,敏锐地洞察其中发生的物理过程,使知识理解得更为透彻。
由实验的新奇现象激发学生强烈的好奇心,首先形成直接兴趣和求知欲,虽然这种兴趣还处于一种较低层次的水平,但它对发展学生学习兴趣和形成持久的学习动机有不可忽视的作用。
虽然高中学生对事物的探究已逐步转移到理论兴趣之中,但是,没有一定的直觉和操作兴趣为基础,理论兴趣也是难以发展起来的。
以因果兴趣和理论兴趣为主的探究兴趣应当包容直觉和操作兴趣。
鉴于以上认识,笔者认为:
对高中阶段的趣味物理实验进行的开发和运用,体现了现代教育思想的本质特征,它在物理教学中与厂制仪器的发展并驾齐驱,具有旺盛的生命力。
一、玩具类趣味实验的开发研究
许多玩具是由物理原理设计而成的,能呈现物理现象,显现物理规律,其鲜艳的色彩、神奇的现象、设计的巧妙、精美的外观能牢牢抓住学生的目光,活跃了课堂的气氛,能够起到实验仪器所不能替代作用,使学生在好奇中愉快地学习物理。
近年来在应用玩具的领域出现两种引人注目的趋势。
一是科教玩具逐步社会化,人们无意识或有意识地发挥着玩具的科教功能;
另一是向来以严谨面貌出现的教具也有部分呈现出玩具化的倾向。
这是由于科教玩具具有趣味性强的特点和物理教育的内涵,在培养学生热爱科学和创新能力上可以发挥特有的功能。
作为一名物理教师,要及时了解玩具发展的现状,为玩具移用于教学实验提供有用的信息。
1.本身就是根据物理原理设计的科学玩具
这类玩具能形象直观地显示物理现象。
如:
碰碰球、足球望远镜、声控熊猫、光控电子鸟、电震玩具、超级离心赛车等。
其设计的科学性和实验的准确性有时还超过目前实验室里的同类仪器。
牛顿“秋千”是三百多年前牛顿所发明的仪器。
由于它特有的演示魅力,吸引了无数成人和儿童,目前已开发成为一种造型精美的新颖礼品和益智科学玩具(如图1所示),目前在杭城的许多商店都有供应。
在课堂教学中,可以引导学生用牛顿“秋千”来演示如下内容(如图2所示):
◆把球1向左拉高释放,撞向其余静止的四个球,将会发生什么现象?
◆如果把球1和球2一起向左升起,同时释放,将会发生什么现象?
◆同时升起并释放3个球又将如何?
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