以生活化的實驗設計突破物理教學難點

賴志林

【摘要】生活化的實驗將物理課程實驗理論與實踐緊密結合的要求靈活呈現(xiàn)，同時通過生活化的實驗開展，拉近學生與物理的距離，提高學生的自主創(chuàng)造力和實踐能力。本文就生活化的實驗設計在大氣壓探究、浮力探究和摩擦力探究中的應用三方面進行了探討。

【關鍵詞】生活化 實驗設計 初中物理 應用

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2017）01A-0043-02

生活化的實驗設計是利用生活中的現(xiàn)有資源，結合物理實驗的原理，設計反映物理現(xiàn)象、物理原理的實驗過程。義務教育物理課程標準在提倡學習方式多樣化的同時，也要求物理教學要貼近生活，“從生活走向物理，從物理走向社會”，生活化的實驗設計正好迎合了這一教育理念。生活化實驗設計具有設計靈活、操作簡單、取材環(huán)保等特點，它將物理課程實驗理論與實踐緊密結合的要求靈活呈現(xiàn)，同時通過生活化的實驗開展，拉近學生與物理的距離，提高學生的自主創(chuàng)造力和實踐能力。

一、生活化的實驗設計在大氣壓探究中的應用

在《氣體的壓強》一課教學中，對于課程的導入是一個難點，因為大氣壓是一個既抽象又具體的概念，抽象是因為這個“大氣壓”是人類賦予自然的一個概念，而具體則是因為它可以通過實驗現(xiàn)象反映出來，并通過儀器測量出來。因此，怎樣讓學生意識到大氣壓的存在是本節(jié)的難點。教師的課題導入應將側重點放在“大氣壓”這個概念由抽象到具體的轉化中，幫助學生直觀地理解它。所以在課程的導入中教師可以設計類似下面的實驗來讓學生認識大氣壓。

【例1】“委屈就全”實驗

雞蛋的“委屈就全”實驗。實驗開始前，準備一個煮好剝皮的雞蛋、一個瓶口略小于雞蛋的牛奶瓶、酒精棉球、火柴。實驗過程：點燃酒精棉球，放入牛奶瓶中，并立即將雞蛋尖頭朝下塞緊瓶口。觀察階段：發(fā)現(xiàn)雞蛋先是被拉長，隨后整個雞蛋被吞入瓶內。最后，教師引導學生思考：是什么讓雞蛋做到了“委曲求全”呢？

【例2】“互不相容”實驗

實驗開始前，準備一個玻璃可樂瓶、紅墨水、大水槽。實驗過程：在玻璃可樂瓶內裝滿水，滴入幾滴紅墨水，使其內部成明顯的紅色；用手堵住瓶口，倒立，豎直地放入盛有清水的大水槽中，移開堵住瓶口的手。觀察發(fā)現(xiàn)：玻璃瓶內的水并沒有流出來，而是呈現(xiàn)了一種互不相容的狀態(tài)。此時教師鼓勵學生思考：是什么原因導致了這種現(xiàn)象的發(fā)生？

通過以上具體的實例幫助學生感知到有一種“神秘的力量”在控制這“雞蛋”和“紅色的液體”，它就是大氣壓。例1是由于棉球的燃燒，使得瓶內氧氣被消耗，導致瓶內外壓力不平衡，雞蛋被壓入瓶內。例2是由于在可樂瓶內紅色液體受到外部大氣壓的作用而無法流出。這樣通過實驗演示將“大氣壓”直觀具體地展現(xiàn)出來。教材介紹了經(jīng)典的馬德堡半球實驗，但實驗過程復雜無法在課堂復制，有的老師通過簡易的吸盤來模擬這個實驗，但模擬的過程過于簡單、趣味性不強。而上述兩個小實驗，器材全部取材于生活，方便課上演示和課后學生的自主操作。

二、生活化的實驗設計在浮力探究中的應用

在《浮力》這一節(jié)中，我們不但要讓學生認識浮力，而且要讓學生掌握影響浮力的因素和浮力的方向。在將浮力的公式板書到黑板之后，學生可以知道浮力與液體密度的數(shù)學關系，但實際中是怎樣的情況卻很難想象。對于浮力的方向多數(shù)學生選擇“死記硬背”來應付，很難切身體驗并理解浮力的方向。所以在講解以上兩個知識點時，教師可以通過生活化的實驗設計，直觀地將答案呈現(xiàn)出來。

【例3】“奇妙”的雞蛋實驗

實驗準備：兩個燒杯，兩個生雞蛋，食用鹽一袋。實驗過程：將兩個燒杯裝入適量的水，將其中一杯加入適量的鹽（課前應反復實驗加入的量多少恰當），配制成濃鹽水；分別將大小基本一致的兩個雞蛋一個放入純水中，一個放入鹽水中。觀察發(fā)現(xiàn)：在純水中的雞蛋沉了下去，在鹽水中的雞蛋則浮在水中。教師引導學生思考：兩個實驗什么條件是一致的，什么是不同的，是什么原因導致了雞蛋的沉浮呢？

【例4】浮力的方向實驗

實驗準備：一個帶蓋的罐頭瓶、一塊泡沫。實驗過程：在罐頭瓶內裝半瓶水，將泡沫用刻刀切割成正四面體，并將一個角涂為紅色；將切割好的泡沫涂紅的一端朝上放入瓶內，蓋緊蓋子。傾斜瓶的角度，觀察紅色一角指向的方向。教師可以引導學生觀察浮力的方向，并與重力的方向進行比較。

在講解關于浮力的內容時，需要讓學生了解浮力的存在、方向以及可以對浮力產生影響的因素。例3通過對比實驗，學生能夠發(fā)現(xiàn)在其他條件相同的情況下，溶液的密度對物體的浮力產生了影響。例4則直觀地給出了浮力的方向：與重力方向相反，總是豎直向上。在課本中雖然給出了諸如船舶、熱氣球等實際生活的照片，但學生只能憑借想象來理解，不直觀、不生動，所以不易理解。利用如上兩個小實驗，可以將浮力的方向和浮力的影響因素具體地展現(xiàn)出來，便于學生的理解和掌握。

三、生活化的實驗設計在摩擦力探究中的應用

在《摩擦力》一課教學中，教師要幫助學生了解摩擦力的產生及影響其大小的因素等。雖然摩擦力存在于我們生活中的每個角落，但它顯得非常“神秘”。如何讓學生真切地觀察到摩擦力的作用是導入課程的難點；而對于影響摩擦力的因素，最好的方式是讓學生自己體驗實驗中的變化，自主地總結。因此，教師可以設計如下的生活化實驗，幫助學生理解摩擦力的概念。

【例5】筷子提米實驗

實驗準備：兩個一次性的塑料杯子，適量的米和水，一根筷子。實驗過程：分別在塑料杯子中裝上一杯水和一杯大米，將筷子分別插入兩個杯中，顯而易見，筷子無法將杯子提起。接著讓學生將大米壓緊，筷子還是無法將杯子提起。接下來再讓學生將大米一層一層壓緊，然后澆上少許的水，稍等片刻，提起筷子，這時整杯米被提了起來。最后，教師引導學生思考：是什么讓細小的筷子把整杯米提了起來？

【例6】不公平的“跑道”實驗

實驗準備：長30厘米，寬20厘米的玻璃板一塊、木板兩塊，毛巾一條，玩具小車一輛，50厘米長的直尺一把。實驗過程：搭建三條“跑道”：第一條是玻璃板跑道，第二條是木板跑道，第三條跑道是將毛巾鋪在另一塊木板跑道上；接著請一個學生來參與實驗，讓他用一只手指的瞬時彈力來驅動小車在三條“跑道”上前進，要求每次施加的彈力基本保持一致。觀察發(fā)現(xiàn)：隨著學生的輕輕一彈，在玻璃板上行駛的小車沖出了玻璃板，行駛距離明顯大于30厘米；在木板上行駛的小車，雖然沒有沖出木板，但已經(jīng)接近跑道的盡頭，用直尺測量距離為28厘米；而在第三條跑道上行駛的小車才行駛了13厘米。此時教師提問：是什么導致了這一現(xiàn)象的產生？

以上兩個實驗展現(xiàn)了摩擦力的產生和影響摩擦力大小的因素。例5中由于米遇水膨脹，增加了筷子與米之間的摩擦，所以促成了筷子提米的效果；例6則說明粗糙程度不同對摩擦力大小的影響。兩個簡單易行的實驗替代了課本中橡皮筋拉動小木塊的傳統(tǒng)實驗，增強了實驗的趣味性，同時實驗取材均來源于生活，方便學生課后操作實驗。

近年來，隨著教育投入的逐年增加，物理實驗教學的條件正在發(fā)生改變，一些“高、大、上”的實驗器材也逐步走入我們的課堂。毋庸置疑它們的出現(xiàn)的確豐富了我們的感官、擴展了我們的視野，但是物理作為基礎性的學科，它來源于生活又高于生活，所以物理實驗源于生活的本質不應退卻。上面介紹的一些生活化的實驗設計，取材均來源于生活，簡單又實用，易于開展和掌握，它們的出現(xiàn)不僅緩解了一些困難地區(qū)對教育的投入壓力，更重要的是提供了一種直觀的學習氛圍，激發(fā)了學生的學習熱情，大大地鼓勵了學生的積極參與。

（責編 林 劍）