物理
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高中物理演示实验的教学实践与探索
  作者:佚名   发布者:学科专家  发布时间:2012-02-03

    【摘要】学生在日常生活中可能已经观察到许多物理现象。如果教师在课堂上演示的实验仅仅是对这些现象简单重复,学生会感到乏味。这时教师如果另辟蹊径,一方面尽可能利用生活中常见的器具制作演示实验的器具,另一方面设法对实验结果和演示现象进行强化,将会起到神奇的效果。

    【关键字】演示实验;电磁学;实践与探索

    学习物理不能没有实验,而演示实验,是帮助学生理解掌握有关物理知识必不可少的手段之一。物理学的许多基本概念和规律,都是在实验的基础上概括总结出来的。因此,对于物理概念和规律的引入、阐述以及巩固都需要根据教学内容,安排不同类型的演示实验来造成一种特定的物理环境,让学生置身于这个环境之中。教师进行演示时,除了要保证实验能够成功之外,还应开动脑筋,用心摸索演示的方法,精心设计演示实验的过程。教师要引导学生学会正确地探究和思考,直观形象地观察和分析物理现象,从而获得生动的感性认识,建立起正确的物理概念。从而使演示实验产生最佳的教学效果。

    下面根据我在教学过程和日常生活中的思考,结合电磁学教学实践,总结出一些宝贵的心得体会和行之有效的操作方法。

    一、精彩的演示实验多源于生活

    学生在日常生活中可能已经观察到许多物理现象。如果教师在课堂上演示的实验仅仅是对这些现象简单重复,学生会感到乏味。这时教师如果另辟蹊径,一方面尽可能利用生活中常见的器具制作演示实验的器具,另一方面设法对实验结果和演示现象进行强化,将会起到神奇的效果。

    案例:

    【实验1】放电现象:将50个一号干电池串联在一起,组成一个电动势为75V的电池组。把一根铁丝和一把铅笔刀分别接到电池组的正负极。当铁丝和刀刃接触时,放电产生的能量在强烈的闪光中把铁(包括铁丝和刀片)都融化了。

    【生活实例】这是电焊的原理:工件和焊条接电源的不同极(正极或负极),焊条与工件瞬间接触使空气电离产生电弧,电弧具有很高的温度,约5000-6000K,使工件表面熔化形成熔池,焊条金属熔化后涂敷在工件表面形成冶金结合。

    【实验2】电流的热效应:用上面的电池组把一条电极连接到一节细铅笔芯上,笔芯的材质是石墨(碳元素的一种)。再把另一条电极接到笔芯的另一端,笔芯就亮起来了。像电灯泡一样非常的明亮。

    【生活实例】这是日常用的白炽灯发光的原理。世界上最早的灯泡用的是白金丝(就是铂Pt)。但这种铂丝灯泡因为造价昂贵且寿命短没有得到普及,后来的爱迪生对它进行了的改进,改进后的灯泡用碳化后的竹子纤维做灯丝,具有相当高的性价比,因而在当时得到了普及。现在的灯泡一般都选用钨丝做灯丝,一般寿命为1000小时左右。

    【实验3】演示弧光放电:用上面的电池组把电极连接到两节细铅笔芯上,然后同时让这两个笔芯呈V字形接触,在两个笔芯的接触位置,我们看到一束非常非常强烈的闪光。电流通过铅笔芯时所制造出来的这种强光叫做弧光。

    【生活实例】这是弧光灯的原理:一般电灯泡是灯丝加热发光,弧光灯是利用电极之间产生的电弧发光,色温高,亮度强,例如电影放影机就有用弧光灯的,探照灯也有。弧光灯的缺点是寿命短,容易爆炸,产生刺眼的光和紫外线。

    要想做到从生活中提取实验素材,能将常见的物品整合成收效明显的演示实验器材,这就要求教师平时要做生活的有心人,有意识地培养自己的洞察力和发散思维能力,能够通过巧妙的演示实验操作,把现实生活中常见的物理现象用新颖而精彩的方式展现给学生。

    二、成功的演示实验让学生在疑惑中思考

    课堂演示实验能够一次成功,顺利得出实验结论,当然是我们所希望的。然而,根据实际教学情况和实验过程的需要,我们故意设计一些障碍或疑点,让学生在迷雾中去寻觅规律,在错误中思考真理。这样的实验效果更佳。

    案例:

    【实验4】铝管中的落体运动:教师在演示之前先提出问题:将一块磁铁从静止开始,投放入一根竖直放置的铝管中,请问它的运动情况如何?请说明理由。

    学生们通过分析、猜测和讨论,提出各自的看法。例如:

    学生甲:自由落体运动,因为铝管不会吸住磁铁。

    学生乙:空气阻力可以忽略,但是电磁力对磁铁的影响微乎其微,除非管子很长,使得下落的磁铁速度达到很快,才会有足够的电磁力对g造成明显的影响(磁力与重力比在3个级数以内)。一般的管子,磁力极小,可以认为是近似自由落体运动。

    学生丙:做加速度小于重力的加速运动。并不是自由落体。根据楞次定律,感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。当磁铁作为落体在铜管中下落时,这根铜管就是一个闭合导体。由于电磁感应,在铜管壁中将产生感生电流,感生电流的磁场方向与磁铁产生的磁场方向相反,反抗来自落体磁铁的磁场的增强。故磁铁会受到一个向上的力。因此,磁铁做加速度小于g的向下的加速运动,所以通过较长的时间才能够落下来。

    然后,教师才进行演示实验的操作,学生们通过观察实验现象得到正确的结论。这样的设计,能使学生对问题或事情产生欲知后事如何的好奇心,对知识的学习有一种追下去的悬念心理,使他们带着一种心理上的期待情境去学习。

    在我们演示实验的教学实践中,教师要善于设置疑问,以便引导学生展开质疑和争论;要善于针对实验结果与学生的日常经验之间的矛盾提出问题,以引起学生的疑惑、思考;要善于把握提问时机投以一石,激起学生思维的波澜。这样的实验,就可以促使学生主动地参与到质疑问难的讨论活动中来,从而引起深思,更强化了演示现象的效果。

    总之,物理学是一门以实验为基础的科学,教师在教学实践中要勇于探索,大胆创新,多设计和改进有效、高效的演示实验,帮助学生更快,更好地理解和掌握相应的物理知识和规律。

[参考文献]:

[1]《中学物理实验大全》.杨介信.张大同.

[2]《中小学物理教学小百科》

 
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