高中物理關(guān)于體感實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

高中物理關(guān)于體感實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

Summary：物理是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，許多物理規(guī)律、原理的得出都是建立在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上的，通過(guò)在課堂上或是在實(shí)驗(yàn)室中開(kāi)發(fā)一些體感實(shí)驗(yàn)讓枯燥無(wú)味的物理理論課變得趣味、生動(dòng)，從而提高物理教學(xué)效率。Keys：高中物理體感實(shí)驗(yàn)

提高教學(xué)效率物理是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，許多物理規(guī)律、原理的得出都是建立在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上的，同樣通過(guò)好的實(shí)驗(yàn)，還能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、動(dòng)手動(dòng)腦能力、分析概括能力。物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為物理教學(xué)的重要組成部分，它能讓物理枯燥無(wú)味的理論課變得趣味、生動(dòng)，讓我們的物理課堂更加高效。這些年物理體感實(shí)驗(yàn)被逐步引入物理教學(xué)中，并深受廣大學(xué)生的歡迎。1物理體感實(shí)驗(yàn)的概念及其特性物理體感實(shí)驗(yàn)是一種由人體參與并直接感知物理現(xiàn)象或原理的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式。這種實(shí)驗(yàn)方式不僅局限于視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)，而是強(qiáng)調(diào)人體的接觸感知，通過(guò)膚覺(jué)或肌覺(jué)感知某一物理現(xiàn)象或物理量及變化趨勢(shì)，做到主體與客體的相互作用，達(dá)到物理教學(xué)目的。其中膚覺(jué)包括：觸覺(jué)、溫覺(jué)、痛覺(jué)、振動(dòng)覺(jué)、皮膚知覺(jué)等。每一種膚覺(jué)都與其本身特殊的物理刺激相對(duì)應(yīng)。學(xué)生通過(guò)膚覺(jué)對(duì)實(shí)驗(yàn)中的物理特性中軟、硬、溫、濕、粗糙、平滑進(jìn)行感知?？傊锢眢w感實(shí)驗(yàn)就是利用人所特有的能夠感覺(jué)適度物理刺激的膚覺(jué)，來(lái)使人體直接參與實(shí)驗(yàn)，從而直接感知物理原理并得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的。2高中物理體感實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)（1）在常規(guī)物理實(shí)驗(yàn)中增加體感實(shí)驗(yàn)的環(huán)節(jié)高中階段通過(guò)開(kāi)展“物理體感實(shí)驗(yàn)”教學(xué),學(xué)生在感知、注意、認(rèn)知策略以及記憶和表達(dá)方面有突出的表現(xiàn)。筆者在學(xué)生常規(guī)物理實(shí)驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)對(duì)教學(xué)實(shí)踐的反思,認(rèn)為在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可以增加一些有關(guān)體驗(yàn)環(huán)節(jié)，以增強(qiáng)學(xué)生的切身感受，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。實(shí)驗(yàn)一驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)原理是在只有重力作用的自由落體運(yùn)動(dòng)中，物體的重力勢(shì)能和動(dòng)能可以互相轉(zhuǎn)化，但總機(jī)械能守恒。常規(guī)實(shí)驗(yàn)是通過(guò)鐵球從鐵架臺(tái)下落，借助打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，測(cè)出重物某時(shí)刻的下落高度h和該時(shí)刻的瞬時(shí)速度v，即可驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒。在學(xué)生還沒(méi)做實(shí)驗(yàn)之前，可利用如下體感實(shí)驗(yàn)方案讓學(xué)生感受一下機(jī)械能轉(zhuǎn)化的過(guò)程：讓鐵球從鐵架臺(tái)下落后，學(xué)生直接用手來(lái)接下落的鐵球，通過(guò)手在不同的下落位置接受小球的沖擊，用球下落的速度對(duì)手的沖擊力的大小，用手的痛覺(jué)來(lái)感受機(jī)械能轉(zhuǎn)化的過(guò)程。實(shí)驗(yàn)二互成角度兩個(gè)力的合成

實(shí)驗(yàn)原理是要用互成角度的兩個(gè)力和另一個(gè)力產(chǎn)生相同的效果，看其用平行四邊形定則求出的合力與這一個(gè)力是否在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)相等，如果在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)相等，就驗(yàn)證了力的合成的平行四邊形定則。常規(guī)實(shí)驗(yàn)是利用白紙用圖釘固定在方木板上；橡皮筋一端用圖釘固定在白紙上，另一端拴上兩根細(xì)繩套。

用兩只測(cè)力計(jì)沿不同方向拉細(xì)繩套，記下橡皮筋伸長(zhǎng)到的位置O，兩只測(cè)力計(jì)的方向及讀數(shù)F1、F2，做出兩個(gè)力的圖示，以?xún)蓚€(gè)力為鄰邊做平行四邊形，對(duì)角線(xiàn)即為理論上的合力Fˊ，量出它的大小。

只用一只測(cè)力計(jì)鉤住細(xì)繩套，將橡皮筋拉到O，記下測(cè)力計(jì)方向及讀數(shù)F，做出它的圖示，比較Fˊ與F的大小與方向。改變兩個(gè)力F1、F2的大小和夾角，重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次。在學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)之后，可利用如下體感實(shí)驗(yàn)方案讓學(xué)生感受一下兩個(gè)分力角度不同對(duì)于合力的影響：讓學(xué)生分成三組進(jìn)行拉力實(shí)驗(yàn)，一組固定不動(dòng)，另外兩組學(xué)生利用不同的角度來(lái)拉。這個(gè)實(shí)驗(yàn)通過(guò)學(xué)生不同角度而產(chǎn)生不同的拉力，來(lái)感受兩個(gè)分力角度不同對(duì)于合力的影響。通過(guò)增加體感實(shí)驗(yàn)的教學(xué)環(huán)節(jié)，可以使常規(guī)實(shí)驗(yàn)課變得更加生動(dòng)有趣，大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。（2）改變實(shí)驗(yàn)器材和內(nèi)容實(shí)現(xiàn)體感實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用在常規(guī)實(shí)驗(yàn)中可以通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)的器材和內(nèi)容，來(lái)增加學(xué)生的切身感受。因此，在選用實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時(shí)，精心選擇實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)手段以及實(shí)驗(yàn)方法。在日常生活中磁電的轉(zhuǎn)換非常多，但是由于磁和電是無(wú)形的，如何讓學(xué)生通過(guò)自身視覺(jué)聽(tīng)覺(jué)的刺激，感受到這種能量的存在呢？實(shí)驗(yàn)一：“自感現(xiàn)象”中磁電的轉(zhuǎn)換，要求學(xué)生親身體驗(yàn)一下自感電流，讓班上的學(xué)生都串聯(lián)在這個(gè)電路中，一起體會(huì)“電擊”的感覺(jué)。所有學(xué)生都感到不可思議---“10V的電壓怎么能讓大多數(shù)學(xué)生感覺(jué)到電擊感呢？”學(xué)生經(jīng)過(guò)此次實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)物理知識(shí)的興趣大增。實(shí)驗(yàn)二：體驗(yàn)向心力。實(shí)驗(yàn)時(shí)用細(xì)線(xiàn)系著塑料小球，并穿過(guò)圓珠筆桿套，搖動(dòng)圓珠筆桿套使小塑料球在水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。目的是讓學(xué)生體驗(yàn)繩對(duì)手的拉力在不同情況下的感覺(jué)，從而引入向心力概念。此實(shí)驗(yàn)也可以體驗(yàn)向心運(yùn)動(dòng)和離心運(yùn)動(dòng)：用力把繩向下拉（體驗(yàn)向心運(yùn)動(dòng)）；拉繩的手慢慢松開(kāi)來(lái)，（體驗(yàn)離心運(yùn)動(dòng)）（3）通過(guò)學(xué)生自己動(dòng)手或課后制作實(shí)驗(yàn)器材來(lái)實(shí)現(xiàn)體感實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中許多演示實(shí)驗(yàn)教材有一些內(nèi)容或?qū)嶒?yàn)只作為“做一做”或課外實(shí)驗(yàn)來(lái)處理，學(xué)生在課堂上只是“看一看”，學(xué)生沒(méi)有切身的感受，有時(shí)很難達(dá)到教學(xué)目的，但實(shí)際上，很多內(nèi)容都可以通過(guò)課后并在老師指導(dǎo)學(xué)生自己制作儀器來(lái)體感實(shí)驗(yàn)。比如力的合成與分解中的一指斷鋼絲，又如，在超重和失重一節(jié)中，找一個(gè)用過(guò)的易拉罐、金屬罐頭盒或塑料瓶，在靠近底部的側(cè)面打一個(gè)洞，用手指按住洞，在里面裝上水。移開(kāi)手指，水就從洞中射出來(lái)。如果放開(kāi)手，讓罐子自由落下，在下落過(guò)程中，水將不再?gòu)亩粗猩涑觥Ｍㄟ^(guò)這種實(shí)際體驗(yàn)讓學(xué)生感受失重現(xiàn)象，同樣是超重失重現(xiàn)象還可以做如下的改進(jìn)：在懸掛的木板上放一塊磚，在磚和木板之間放一條紙帶。靜止時(shí)抽動(dòng)紙帶，由于有比較大的壓力而使紙帶斷裂。如果剪斷吊磚的懸掛線(xiàn)，而使磚塊和木板自由下落(下方放置減撞墊)，則抓住紙帶的手可以不費(fèi)力地把紙帶完好地抽出。教材的有些章節(jié)對(duì)于規(guī)律的導(dǎo)出完全是灌輸式的，學(xué)生缺乏切身感受很難理解和學(xué)好。在這些地方，我們完全有必要加入一些簡(jiǎn)單的體感實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)明和驗(yàn)證。如在力的分解中，在講授判斷分力方向的方法時(shí)可設(shè)計(jì)體感實(shí)驗(yàn)如下例題：在豎直墻上固定一個(gè)輕支架，橫桿OM垂直于墻壁，斜桿ON于墻的夾角為θ，在支架的O點(diǎn)掛有一個(gè)重為G的物體，如圖一（A）所示，怎樣確定OM、ON的受力方向？先請(qǐng)一位同學(xué)上講臺(tái)，把木棍放在他的右腰和右臂間，右手提一重物，如圖一（B）所示，演示完畢，讓這位同學(xué)談自己的受力感覺(jué)。接著教師用兩桿件支架受力顯示儀演示，如圖一（C）所示，由M、N處橡皮膜的凸與凹，說(shuō)明ON桿受拉力，OM桿受壓力。把支架翻轉(zhuǎn)180°，如圖一（D）所示，再演示一次。然后兩個(gè)學(xué)生一組，在原座位上，一人右手（或左手）叉腰，另一人向下拉他的肘部，然后交換，體會(huì)拉力對(duì)手臂產(chǎn)生的兩個(gè)作用效果。物理體感實(shí)驗(yàn)在目前中學(xué)物理中能夠提高教學(xué)效果，在培養(yǎng)學(xué)生的認(rèn)知能力、創(chuàng)新能力和分析能力方面有很大的幫助，合理地將物理體感運(yùn)用到中學(xué)物理教學(xué)中才能充分發(fā)揮它的力量和魅力，使