高中物理实验教学探究

高中物理实验教学探究

实验教学以实验操作和观察为基础，以实验现象为依据。运用对比实验开展探究活动，激发学生兴趣，培养学生的科学思维能力和探究能力。

新一轮课改要求教学要从过去单纯的强调知识的传承转变为注重三维目标的全面落实。要求在教学中要注重理论联系实际，注重科学探究。科学探究对学生来讲，不仅是一种学习方式，也是学习内容；对教师来讲，不仅是一种教学模式或教学策略，也是教学内容。如何创新实验情境，培养学生的科学探究能力是当前物理课程改革的一个重要课题。下面就对物理实验教学谈一点粗浅的看法与体会。

标签：高中物理；实验教学

一、利用实验激发思维、形成概念

在教学过程中常常需要借助物理实验得出正确的物理概念。但从实验现象到物理概念的建立往往跨度很大，因此，如何引导学生对比实验现象、形成概念是物理概念教学的出发点。由于对比实验很适合高中生学习物理知识，所以很多物理概念都可以运用这种方法引入。

比如，在讲解“自由落体运动”时，为了帮助学生正确建立自由落体运动的模型，可以设计如下实验

实验一：先从同一高度同时由静止释放一个铁球和一张纸片，结果铁球下落的快。学生结合生活经验就大胆认为：重物下落的快。教师再取一张纸片，剪成大小相同的两张，将其中一张揉成纸团，再次从同一高度由静止释放纸团和纸片，结果观察到纸团下落快。然后从同一高度释放铁球和纸团，两者下落速度几乎相同。

说明：通过对比实验，展示了物体重量和下落速度之间关系的矛盾，为进一步探究矛盾的根源创造了条件。

实验二：取三只量筒A、B、C，并排放在水平桌面上，B、C分别装上清水和肥皂液，将三只相同的铁球从量筒口同时释放，观察铁球运动的快慢。然后在量筒A中加入清水，用铁球和塑料球分别在量筒A、B中重复以上操作，观察两球下落快慢。

说明：通过上述对比实验，可以得出：阻力对物体下落有影响，阻力越大影响也越大；阻力相对重力越小，则影响越小。

实验三：做“牛顿管”实验，将管抽空则可以看到羽毛与铁片下落速度相同。

说明：通过羽毛和铁片的对比实验，可以得出关键性的结论：如果没有阻力，物体只受重力由静止开始下落的运动的快慢都相同，物理上将这种运动定义为自由落体运动。通过这一系列的对比实验，自由落体运动的概念就自然生成了。

二、利用实验探究物理规律

现代认知理论认为：物理概念、规律的建立首先是对客观世界的感知，同时，知觉在思维活动的参与下内化为表象，进而通过在思维活动的反复作用才构建起物理概念与规律。对高中生来说，有些物理概念和规律所依赖的感性材料，学生在实际生活中往往很少被感知过或从未感知过，甚至有些感知是错误的。

实验四：在《闭合电路欧姆定律》新课教学时，要求学生用两节干电池作为电源，按如图所示连接电路，首先闭合K1，学生发现L1发光。

提问：闭合K2之后L2也会发光，那么L1的亮度会改变吗？学生根据初中所学的前概念认为K2的闭合不会影响L1两端的电压，因此都以为L1的亮度不变。但是实验显示L1变暗，安培计的示数变小，然后闭合K3，发现L1、L2的又变暗。看到这个现象，学生议论纷纷，认为实验和理论相矛盾。

然后换用高性能低压稳压电源重复以上操作，灯泡的亮度基本不变。这样的实验对比自然引导学生思考电源的问题。此时，教师抓住时机，引导他们带着浓厚的兴趣进入新课的学习。

实验五：讲解《涡流》一课时，可以设计（下转第128页）（上接第125页）对比实验使学生感悟涡流的效应。笔者首先用变压器说明器演示强阻尼摆、弱阻尼摆（梳形摆）和无阻尼摆在磁场中的摆动时间，借此讲解涡流造成的阻尼效应。然后用自制的涡流演示仪演示磁体在铝管中（用两根铝管对比，一根是完好的，另一根沿管割开一条豁口，使管中不能产生涡流）的下落。可以看到，在完好的铝管中，磁体下落要缓慢的多。

三、利用实验突破教学难点

教学难点的形成往往有三个原因：一是学生固有的生活经验与物理事实相悖，给教学带来一定程度上的负作用；二是教学内容比较抽象，部分学生难以掌握；三是教材里部分内容较为生硬难懂。如何突破教学难点呢？笔者设计了一些辅助性的对比实验，运用实验手段去引导学生洞察实验现象是突破教学难点的有效方法之一。

实验六：在讲解《力的合成》时，笔者利用对比实验来引入课程。首先，展

示两根细线和一组钩码，问学生：用一根细线吊起钩码与用两根细线同时吊起钩码，哪种情况细线容易断？学生都认为自然是用一根吊起细线容易断。然后，先用一根细线吊起钩码，细线没有断，再用两根细线同时吊起钩码，并不断增大两根细线的夹角，在增大到一定角度时细线断了。学生们都觉得不可思议。这是为什么呢？接下来，用一根跳绳穿过五十斤的杠铃片。先挑选两名男同学，让他们相距两米左右，分别握住跳绳的两端同时用力提拉杠铃片，他们费了很大力气也没有提起来。再换两名女同学相距半米重复操作，很容易将杠铃片提了起来。是不是男生不如女生力气大呢？通过对比实验，给学生提出问题，激发起他们探究问题的兴趣，而解决问题的过程也就是学习新内容的过程，从而有效的突破了难点。

四、利用实验考察学生的探究能力

学习物理知识的过程是一个“探究”与“创造”的过程，实验是培养学生探究能力的有效途径。

实验七：新教材在讲解摩擦力的部分是通过实验来研究的。教材介绍的实验方法如下图左所示。用弹簧秤水平匀速拉动木板上的滑块，用小纸团记录最大静摩擦力。通过实际操作，学生提出了很多问题，例如：用手拉动难以保证拉力水平且是做匀速直线运动；难以观察弹簧秤运动过程中的数据等。有同学从一道实验习题得到启发，提出如下图右的实验方法。我们又运用DISLab实验系统，用力传感器代替弹簧秤并且对实验数据进行处理。改变接触面粗糙程度、正压力大小、接触面积等实验条件，对摩擦力的性质进行了全面的探究。第二种实验方案有效克服了第一种方案的缺点，在操作过程中不断发现问题、解决问题，锻炼了学生的实验探究能力。

总之，在高中物理课堂中应用实验教学，可以培养学生的学习兴趣，提高学生发现问题和解决问题的能力，培养学生设计实验及动手操作能力，有助于学生形成正确的物理概念、深入理解物理规律。通过探索实践，对比实验必将会在高中物理课堂上展现出突出的优势。