高中物理熱學(xué)中的趣味小實驗探究

劉開斌

【摘要】物理是一門以實驗為主要學(xué)習(xí)途徑的學(xué)科。學(xué)生通過實驗會在觀察中看到實驗現(xiàn)象，在分析中了解實驗原理，感受到實驗的趣味性，體會到探究物理知識的快樂。課堂教學(xué)中教師通過生動的小實驗會喚醒學(xué)生的探究意識，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，促進(jìn)學(xué)生理解其中物理知識。本文主要探究了高中物理熱學(xué)中的趣味小實驗，促進(jìn)學(xué)生產(chǎn)生知識探究欲望。

【關(guān)鍵詞】高中物理;熱學(xué);小實驗

《高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》指出物理熱學(xué)包括了分子動理論、固體、液體和氣體，熱力學(xué)定律與能量守恒，能源與可持續(xù)發(fā)展等知識。這些知識具有一定的抽象性，學(xué)生很難直觀地看到知識的來龍去脈和本質(zhì)，教師通過趣味小實驗的方式會給學(xué)生留下直觀的印象，激發(fā)學(xué)生的主動性，促進(jìn)學(xué)生積極思考，明確其中的本質(zhì)和原理。實驗會促進(jìn)學(xué)生在課堂探究中認(rèn)真觀察，積極分析，主動思考其中的原理和本質(zhì)，形成深刻印象。實驗也會點(diǎn)燃學(xué)生的主動性，促進(jìn)學(xué)生觀察現(xiàn)象，分析規(guī)律，通過一邊動手，一邊思考的方式來理解知識。

一、自主探究培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力

新課改強(qiáng)調(diào)學(xué)生要通過自主探究的方式來理解知識，主動分析，積極探究，在感悟中理解規(guī)律。為了培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，教師通過趣味小實驗引導(dǎo)學(xué)生，會達(dá)到事半功倍的效果。學(xué)生通過主動參與會觀察到實驗現(xiàn)象，看到實驗中的每一個變化，體會其中的神奇和奧秘，在觀察中產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣。例如教師可以帶領(lǐng)學(xué)生做“空瓶吃雞蛋”的實驗：提前準(zhǔn)備好煮好的雞蛋、鍋、熱水和大礦泉水瓶。課堂上把煮好的雞蛋剝?nèi)ネ鈿溆茫诳盏V泉水瓶中倒入熱水，不用倒?jié)M，但是要通過充分搖晃的方式使礦泉水瓶每一個角落都能夠均勻受熱，再把熱水倒出去。這時候把去皮的煮雞蛋放到瓶口，通過中靜置的方式來觀察，一會兒學(xué)生就會看到雞蛋會被瓶子“吃掉”。學(xué)生在觀察中會看到瓶子會“吃掉”比瓶口還要大的雞蛋，很好奇為什么會發(fā)生這樣的現(xiàn)象。教師在學(xué)生好奇心的驅(qū)使下可以因勢利導(dǎo)，讓學(xué)生探究其中的原理。通過對知識的分析，學(xué)生會認(rèn)識到因為空氣熱脹冷縮，在空礦泉水瓶子中倒入熱水后，瓶子中都是熱空氣，會向四周溢出，但是這時候用煮雞蛋堵住瓶口，熱氣無法出去。等瓶子慢慢冷卻，瓶子內(nèi)的壓力會下降，煮雞蛋就會被外界壓力擠到瓶內(nèi)。自主探究中，學(xué)生會認(rèn)真觀察，了解其中的道理。

二、積極分析培養(yǎng)學(xué)生的思考能力

學(xué)生才是課堂的主人。為了讓學(xué)生理解物理熱學(xué)知識，教師要鼓勵學(xué)生多思考，多分析，促進(jìn)學(xué)生在對知識的加工中形成客觀性認(rèn)識，把握知識本質(zhì)。學(xué)生自主加工和探究會透過現(xiàn)象看到本質(zhì)，在觀察中主動思考，分析規(guī)律。例如教師可以帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行“燒不起來的手帕”實驗：準(zhǔn)備手帕、蠟燭和硬幣。在動手實驗中，教師可以告訴學(xué)生實驗操作步驟和方法，讓學(xué)生用手帕把硬幣包裹起來，放到蠟燭上燒。一定要注意手帕和硬幣之間是零距離，而且要緊密包裹，學(xué)生會看到手帕是不會被燒壞的。為了明白其中的道理，學(xué)生會認(rèn)真分析，主動思考，在推理和分析中，學(xué)生會認(rèn)識到因為金屬的傳熱能力更強(qiáng)，蠟燭燃燒產(chǎn)生的熱量很快就被金屬吸收了，在距離手帕最近的距離根本達(dá)不到手帕的燃燒點(diǎn)，不會使手帕燒起來。學(xué)生在思考中會考慮到其中應(yīng)用的熱學(xué)知識，并且通過主動探究的方式來理解這種神奇的現(xiàn)象，促進(jìn)學(xué)生在思考中理解規(guī)律。

三、主動實踐培養(yǎng)學(xué)生的動手能力

學(xué)生參與到動手實驗中會更好地理解知識，通過對實驗步驟的分析，對實驗原理的探究會促進(jìn)學(xué)生明白實驗的本質(zhì)。教師要鼓勵學(xué)生多實踐，通過操作的方式來理解知識。學(xué)生在實踐中會思考實驗步驟，實驗過程，通過小心謹(jǐn)慎的方式完成實驗，達(dá)到理想的實驗效果，促進(jìn)學(xué)生動手能力的提高。在操作中，學(xué)生會認(rèn)真體會，主動感悟，形成對知識的深刻理解。例如教師可以帶領(lǐng)學(xué)生做“奇妙的海底火山”實驗。提前準(zhǔn)備好實驗所需要的透明玻璃缸、保鮮膜、橡皮筋、紅墨水、筷子、小玻璃瓶和雙面膠，注意玻璃缸的高度應(yīng)該是小瓶子的二倍或更高。學(xué)生在小瓶內(nèi)倒入熱水，用保鮮膜密封，之后扎破保鮮膜，會看到紅色的液體慢慢地向外擴(kuò)散，逐步地上升到水面的最上方，形成一個紅色的保護(hù)膜，之后慢慢擴(kuò)散。這樣的現(xiàn)象就像是火山噴發(fā)的顯現(xiàn)一樣，看起來很形象。動手操作中學(xué)生會看到如果洞戳的太大會一下子紅色液體都溢出來，如果戳的太小，觀察到的現(xiàn)象又不是很明顯，所以需要學(xué)生小心操作，先戳一個小洞，如果現(xiàn)象不明顯再逐步擴(kuò)大小洞。這主要是應(yīng)用了水的熱對流作用，通過冷水和熱水的對流，可以看到紅色的熱水上升較快，而無色的冷水下降不是很明顯，就會看到水面形成紅色水層學(xué)生的動手操作會看到神奇的現(xiàn)象，感受物理知識的趣味性。

四、探究原理培養(yǎng)學(xué)生的理解能力

在物理熱學(xué)知識的分析中，學(xué)生要透過現(xiàn)象看到本質(zhì)，明確物理實驗中蘊(yùn)含的物理原理，探究其中的本質(zhì)。很多熱學(xué)小實驗看似簡單，卻包含了深奧的物理知識，教師要鼓勵學(xué)生由淺入深，循序漸漸地探究知識，在動手中一步步了解操作方法，一點(diǎn)點(diǎn)分析規(guī)律，實現(xiàn)對實驗原理的深刻認(rèn)識。例如教師可以可以帶領(lǐng)學(xué)生共同制作“玻璃防霧劑”。學(xué)生需要提前準(zhǔn)備好兩個玻璃杯、洗滌液、保溫杯、開水。動手操作中，學(xué)生需要將洗滌液均勻地涂抹在其中一個玻璃杯的內(nèi)壁上，并倒扣到一個保溫杯的瓶口處，停止一段時間后，學(xué)生會看到?jīng)]有水霧出現(xiàn)。學(xué)生可以再拿一個玻璃杯，直接倒扣到保溫杯的瓶口處，放置一段時間，學(xué)生會看到有水霧出現(xiàn)。兩次操作同樣的操作步驟，但是卻出現(xiàn)不同的現(xiàn)象，學(xué)生會被這種現(xiàn)象所吸引，思考其中的原理，認(rèn)識到：保溫杯中的熱水冒出的水蒸氣，碰到玻璃杯內(nèi)壁會發(fā)生液化，形成水珠，而涂抹了洗滌劑的玻璃杯則不會。因為洗滌劑會降低水表面的張力作用，水蒸氣就無法在內(nèi)壁上形成小水珠。學(xué)生通過思考會理解其中的熱學(xué)原理，在趣味小實驗中探究知識，提高能力，產(chǎn)生興趣。

總之，物理熱學(xué)知識的趣味性很強(qiáng)，教師借助小實驗的方式來引導(dǎo)學(xué)生思考和分析會點(diǎn)燃學(xué)生的主動性，促進(jìn)學(xué)生思維活躍，積極探究。學(xué)生通過對知識的分析和加工會開闊視野，拓展思維，在課堂探究中成為學(xué)習(xí)主體。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉保堂.高中物理熱學(xué)中的趣味小實驗[J].中學(xué)課程輔導(dǎo)（教師教育）. 2017，（18）：76.

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