從生活化試驗出發(fā)

1、生活化實驗伴你走進(jìn)物理殿堂王高（發(fā)表在江蘇教育 2014年第 4期 該文被人大復(fù)印資料中學(xué)物理教與學(xué) 2014 年第7 期刊登） 達(dá)芬奇說過：實驗是科學(xué)知識的來源，智慧是實驗的女兒。物理學(xué)是一門 實驗科學(xué)，物理定律的建立，無一不以實驗為基礎(chǔ)，并受到實驗的檢驗。物理實 驗既是物理學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容， 更是培養(yǎng)學(xué)生基本實驗技能和科學(xué)素質(zhì)、 形成主動 探索精神的主要方法和手段。 現(xiàn)實中由于受實驗器材、 場地、時間等因素的限制， 加之很多學(xué)生對實驗有著神秘、敬畏之感，致使學(xué)生對于實驗是 “愛她在心手難 動”。實踐告訴我們，開展生活化實驗是推進(jìn)實驗教學(xué)前行的有效途徑之一。生活化實驗是指人們利用日常生活中的資

2、源，通過人為控制條件、有目的 的實施觀察與探索物理規(guī)律的實驗活動。 它與利用實驗室器材開展實驗的不同點 在于：一是在資源利用上，生活化實驗是直接利用人們?nèi)粘Ｉ瞽h(huán)境中可以利用、 開發(fā)的物質(zhì)資源，包括生活用品、學(xué)習(xí)用品、廢舊物品、玩具等開展實驗，也可 利用這些資源自制一些實驗儀器， 做到了“壇壇罐罐當(dāng)儀器、 拼拼湊湊做實驗”； 二是在實驗方式上， 生活化實驗常常為達(dá)到某種目的而采取靈活與簡便的方法與 形式，實驗過程中較好地體現(xiàn)了自創(chuàng)性、趣味性、簡易性。李政道曾說： “自己 動手做的儀器，永遠(yuǎn)比買的好，這是一條定理” ；三是生活化實驗不僅僅是一個 解決實驗器材的問題， 更重要的是體現(xiàn)一種重要的教學(xué)

3、思想， 它無聲地告訴學(xué)生， 物理學(xué)就在你身邊， 實驗來源于生活， 并不神秘， 我們都可以用身邊的許多生活 資源自己動手做實驗，能親身體驗到其中的樂趣，享受“我的實驗我做主” 。 物理新課標(biāo)提出：倡導(dǎo)利用日常器具做實驗 實驗室的課程資源不僅限 于實驗室的現(xiàn)有設(shè)備， 學(xué)生身邊的物品和器具也是重要的實驗資源。 生活化實驗 不僅具有簡便、直觀等優(yōu)點，而且有利于學(xué)生動手操作，發(fā)展學(xué)生的實驗技能， 培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。 可以說生活化實驗中蘊含著豐富的智慧、 眾多的技術(shù)和較 高的教育價值。 因此，開發(fā)智慧高、 教育價值功能大的生活化實驗應(yīng)該是物理教 學(xué)的價值追求。1、激發(fā)實驗的欲望 生活化實驗的一個重要特點

4、是易于實現(xiàn)學(xué)生自己的動手操作、動眼觀察 、 動腦思考， 它是一種目的性和操作性都很強(qiáng)的實踐探索活動， 生活化實驗形式多 樣，內(nèi)容豐富多彩，類型和層次千差萬別，課內(nèi)課外都可以進(jìn)行，通常有以下幾 種形式：（1）用日用品替代實驗器材； （2）用生活器材改進(jìn)實驗；（3）用生活物 品進(jìn)行實驗探究活動；（4）開展小制作、小實驗、小發(fā)明活動。它們能滿足不同 學(xué)生的需要和愛好，滿足學(xué)生的動手操作欲望， 培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和探索興趣， 有利于發(fā)展學(xué)生的個性特長。例如，滑動摩擦力的方向是一難點， 學(xué)生比較難以把握。 我們可以讓學(xué)生自 己動手做實驗：把一張白紙平放在課桌面上 ,一枚硬幣放在白紙的中央部位，并 在桌面

5、和紙上描下硬幣的初始位置，用手捏住白紙的一端，迅速向右拉動白紙， 記下硬幣離開紙時的位置。 讓學(xué)生描述硬幣的運動： 硬幣相對桌面向右運動， 相 對紙面向左滑動。 再分析硬幣在白紙上所受摩擦力的方向， 這時學(xué)生自己就能領(lǐng) 悟到：滑動摩擦力的方向與相對運動方向相反， 它可能與運動方向相同； 相對運 動中“相對”的物體是指與該物體直接接觸的物體。這個實驗簡單易做， 現(xiàn)象明顯， 自己就能解決學(xué)習(xí)中的問題， 得到成功的滿 足，從而樹立起自信心，能夠激發(fā)起實驗的欲望與學(xué)習(xí)的興趣。2、促進(jìn)知能的共振 生活化實驗可以拉近物理學(xué)與生活的距離， 讓學(xué)生深切地感受到物理就在身 邊，能夠深刻地理解深奧的物理知識， 感

6、受自然科學(xué)的真實性， 感受科學(xué)和社會、 科學(xué)和日常生活的關(guān)系， 并能用所學(xué)知識去分析問題、 研究問題和解決問題， 促 進(jìn)理論知識學(xué)習(xí)與能力提升的共振。在認(rèn)識拋體運動的等時性我們設(shè)計了一個“射猴”實驗：在一張 A4紙上畫一只猴子，紙的下端卷入一支較重的筆， 用膠水粘牢。 將一支水筆的筆桿尾部截 去1/3后成為槍管，中部綁扎一根橡皮筋，用以發(fā)射“子彈” 水筆的筆芯 ,用線把猴靶掛在支架橫桿上， 如圖 1所示，在槍管中裝好子彈， 并水平瞄準(zhǔn)猴子， 把槍管上的橡皮筋套在子彈后方的端面上， 將子彈從管中向后拉一段距離， 用手指一方面壓住掛猴靶的線端， 另一方面壓住鉛 筆子彈。當(dāng)手指松開以后， 子彈射出的

7、同時猴 靶也自由下落。你會看到猴靶正好被子彈擊 中。將靶子向上提高一些， 書的左端也墊高一 些，子彈斜向上瞄準(zhǔn)猴靶， 讓猴靶與子彈同步 啟動，你會發(fā)現(xiàn)也能命中。實驗在強(qiáng)化學(xué)生對運動等時性的認(rèn)識， 加 深對運動合成原理的理解： 平拋運動可以看成 是沿水平方向的勻速直線運動與豎直方向的自由落體運動的合運動； 斜拋運動也可以看成是沿初速度方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動的合運動。更深層次的是培養(yǎng)學(xué)生通過自己設(shè)計實驗來研究問題、 發(fā)現(xiàn)規(guī)律的能力， 實現(xiàn)知 識學(xué)習(xí)與能力提高同步進(jìn)行，相互促進(jìn)，和諧發(fā)展。傳統(tǒng)的物理實驗教學(xué)常常在一種所謂的學(xué)術(shù)性、 理想化狀態(tài)下開展， 往往漠 視學(xué)生的生活經(jīng)驗和生

8、活問題，這樣容易使學(xué)生對實驗感到乏味并產(chǎn)生抵觸情 緒。將實驗內(nèi)容與解決生活問題巧妙融合到一起， 可以讓學(xué)生認(rèn)識到物理實驗?zāi)?解答許多自己在生活中感到困惑的實際問題， “千言萬語說不清， 一看實驗即分 明”，感受到實驗與生活的密切關(guān)系。所以，實驗設(shè)計要以學(xué)生的生活世界為其 歸宿，使學(xué)生把所學(xué)的物理知識與技能應(yīng)用到自己的生活中， 用以解決他們生活 中的問題，改變他們的生活方式以及對生活的認(rèn)識、態(tài)度和價值觀。3、強(qiáng)化思維的訓(xùn)練 思維能力是學(xué)習(xí)的核心、學(xué)好物理的前提，學(xué)生自主地動手、動腦，是學(xué)生 思維能力的培養(yǎng)和開發(fā)的一種重要形式。生活化實驗中蘊藏著極其活躍的因素， 是有價值、有生命力的實驗，設(shè)計巧妙

9、的實驗，它的作用不只是了解、研究自然 規(guī)律和獲取信息， 對于學(xué)生利用所學(xué)知識激發(fā)思維靈感大有益處， 生活化實驗的 大部分器材讓學(xué)生自己挑選， 自己設(shè)計， 本身就是培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維和創(chuàng)造思維 的過程，課堂教學(xué)中可以用來啟發(fā)思維， 有助于學(xué)生掌握好物理知識， 增強(qiáng)解決 問題的能力。建立物理模型， 找出對應(yīng) 致使學(xué)生在解題中對某些 指導(dǎo)學(xué)生做個簡便易行的物理中的問題解決需要分析復(fù)雜變化的物理過程， 的規(guī)律，對于一些復(fù)雜的物理現(xiàn)象比較難以描述清楚， 物理現(xiàn)象半信半疑， 從而形成障礙， 影響解題的進(jìn)行。生活化實驗是幫助學(xué)生順利實現(xiàn)思維跨越的最好辦法之一如圖 2 所示，一物塊在一個水平力 F 作用下沿斜

10、面勻速運動，此力 F 的方向與斜面平行，某時刻將力 F 撤除，下列對撤除力 F 后物塊運動的描述正確的是 （）A物塊仍沿斜面勻速運動 B物塊沿原方向減速運動 C物塊將做勻變速曲線運動D物塊將做非勻變速曲線運動解析：在撤去拉力 F 之前物塊勻速運動，說明物塊受到拉力 F 和重力沿斜面向下分力 G1（=mgsin） 的合力和滑動摩擦力大小相 等、方向相反，見圖 3，可知滑動摩擦力的方向指向左上方，由此 可推知物體向右下方做勻速直線運動。當(dāng)撤去 F 之后，物體重力 的分力 G1（沿斜面向下）以及摩擦力 f（與運動方向相反）所以合力為向左下方，如圖 4 所示，所以運動方向會改變，摩擦力方 圖 3 向也

11、就隨之改變，重力向下的分力不變，所以合力也會改變方向， 那么就會做非勻變速曲線運動。答案為 D.但有不少學(xué)生認(rèn)為物塊可以沿 F 方向做勻速運動， 因為此時沿斜面 向上的靜摩擦力與 G1平衡， F 與水平方向的滑動摩擦力平衡，因此撤 除力 F 后物塊仍沿水平方向減速運動。 問題的癥結(jié)在于物塊是否能同時 受到靜摩擦力和滑動摩擦力的作用呢？還是讓實驗來說話。找一本大開本的厚書放在桌面上，一端墊高，構(gòu)成一斜面，在書上 放一塊橡皮， 調(diào)整坡度使橡皮能靜止在斜面上。 現(xiàn)用一支鉛筆沿水平方向推動橡皮，你會發(fā)現(xiàn)，橡皮不是沿著水平方向運動，而是斜向下方做圖 4 G1曲線運動。實驗說明物體運動時，只受到滑動摩擦力

12、作用，它的方向與圖 4相對運動的方向相反。4、助長學(xué)生的智慧 麥克斯韋說過：“一項演示實驗使用的器材越簡單，學(xué)生就越熟悉，就越想 徹底地獲得所驗證的結(jié)果” 。一個巧妙的實驗設(shè)計除了器材上的合理選用以外， 還包含精確的實驗思想方法、實驗數(shù)據(jù)的處理、規(guī)律的發(fā)現(xiàn)等。在這個過程中， 不僅能夠釋疑解難， 而且能夠獲得解決問題所需的智慧， 提高解決實際問題的能 力。學(xué)生對光沿直線傳播的認(rèn)識是深刻的，而對于光導(dǎo)纖維傳播光的過程是模 糊的，我們設(shè)計了這樣的實驗。如圖 5所示，在可樂瓶的偏下部位打一小孔，置 于平臺上， 玩具激光筆固定在鐵架臺合適的高度， 使紅色激光束能穿過可樂瓶正 好從小孔穿出，射到對面的墻壁

13、上，看到與激光筆等高的地方有一個紅色亮點，圖5說明光沿直線傳播。用手堵住小孔，往瓶中裝 滿清水，使光束對準(zhǔn)小孔，放開手指，水從小 孔流出來進(jìn)入水槽，此時發(fā)現(xiàn)原來墻上紅點不 見了，而水流變成了紅色，水槽底部出現(xiàn)一紅 色亮點，說明光沿水流（彎曲）方向傳播，呈 現(xiàn)光導(dǎo)纖維導(dǎo)光現(xiàn)象。生活化實驗可以實現(xiàn)在實驗選材或在結(jié)構(gòu) 方面進(jìn)行某些獨創(chuàng)性地改進(jìn)，呈現(xiàn)出有別于書 本實驗的特點， 給學(xué)生以創(chuàng)新、 創(chuàng)造的啟示， 能有效地開發(fā)學(xué)生的智力和發(fā)展良好的非智力因素。實驗中往往需要動手自制儀器， 改造或彌補(bǔ)自己實驗所需。 這里介紹一個利 用舊飲料瓶制作的簡易滴水計時器。用圓規(guī)的鐵尖在飲料瓶的底部穿一個小孔， 并用一根

14、牙簽插入小孔中。 擰開 瓶蓋將瓶子裝上適量的水后， 向瓶中滴幾滴藍(lán)墨水， 再將瓶蓋擰緊， 這時就有水 滴順著牙簽滴下來，改變瓶中水的深度來調(diào)節(jié)水滴的速度并測出從第 1滴開始到第n滴的時間t。得出滴水的時間間隔 T nt 1。將水滴滴在運動的紙帶上，即可 作為計時工具進(jìn)行速度、加速度等物理量的測量，還可探究動能定理等。利用生活中的一些物品還可以演示一些奇特的物理現(xiàn)象， 如磁屏蔽現(xiàn)象。 如圖6圖 6所示，將磁鐵 A用夾子固定在鐵架臺上。 取1枚硬幣 B和1根細(xì)線，用粘膠將細(xì)線一端固 定在硬幣 B的表面上，而將細(xì)線的另一端固定 在鐵架臺的底座上。將 B提起來置于磁鐵下端 1cm左右處，此時硬幣能懸浮

15、在空中。現(xiàn)將薄 軟鐵皮C插入磁鐵 A和硬幣B之間，結(jié)果硬幣落 到了桌面上。這是由于軟鐵皮具有良好的導(dǎo)磁作用， 所 以從磁鐵發(fā)出的磁感線大部分集中到軟鐵皮 C上，而只有少量磁感線穿過軟鐵皮 C，因此， 在軟鐵皮 C下面的磁感應(yīng)強(qiáng)度減小，軟鐵皮 C 起到了磁屏蔽的作用。還可以利用生活用品結(jié)合物理知識設(shè)計實驗進(jìn)行有關(guān)物理量的測量。 如測量 硬幣與報紙之間動摩擦因數(shù)。圖7將報紙折疊成寬 5cm、長 60cm左右的“紙板”， 并彎折成如圖 7所示的形狀，豎直地放在水平桌面 上（AC部分放在桌面上 ）。將 1元硬幣放在 “紙板”的 最高處 ,用筆作出記號。釋放硬幣，讓它從最高處自 由滑下，在硬幣停止處用筆作出記號。 用刻度尺測 量出h和s，代入公式h 計算出硬幣與報紙之間s的動摩擦因數(shù)在生活和