中学物理教学中实验演示的应用

宜兴市丁蜀高级中学    周国峰

摘 要：物理是一门以实验为基础的学科，实验演示是物理课的重要组成部分。物理实验在教学过程中具有巨大作用和特殊教学功能。教师对实验演示必须足够重视,且在实验方面应有扎实的基本功。教师还应对实验的设计、教法、引入等有足够的思考,通过物理实例、实验的教法等，重点探索了教师课堂中引用实验的原则和要求。

关键词：演示实验，备好学生，学生能力

物理是一门以实验为基础的学科,因此实验教学起着十分重要的作用。它是教师讲授和学生理解概念、规律的基础，是学生进行观察和获得感性知识的重要源泉，也是培养学生观察力、注意力和思维能力的重要途径。成功的演示实验，常常给学生留下难以磨灭的鲜明印象，使课堂气氛活跃，从而获得良好的教学效果。物理实验教学既是学生获取物理知识的渠道,也是物理课堂教学中培养学生素质的一种主要的有效手段。中学物理教学大纲中明确规定了要做200多个实验。如果每个物理教师要把自己的教学水平提高，很重要的一点是提高实验教学水平。实验教学不同于课堂理论教学，它主要是用无言的动作代替了语言，用操作演示来进行物理学教育。怎样才能提高演示实验教学水平呢？除了教学经验与教学方法,重要的是每个物理教师应该明白实验教学必须做到哪几点。由于实验教学的特点，它一般要求物理教师注意以下三点来提高教学效果：

1.1认真备课

首先，上好一堂实验课从教师的认真备课开始。上实验课应和上其他课一样要有详细的教案。教师在上课之前应认真阅读仪器说明书，了解仪器的主要构造和基本原理，课前做几遍实验，在做实验的过程中取得第一手资料，了解实验中的每一个关键，发现问题及时处理。估计和掌握实验时间，了解实验的准确程度，找出产生误差的主要原因和减小误差的方法。做到心中有数，在真正实验的过程中才能顾全到所有学生，掌握主动权。

1.2 认真备仪器

在上实验课之前，教师得在上课前认真检查一下所有的仪器，确认仪器没有少，第一个仪器都能正常使用，且有备用仪器以防突发情况，从而防止因为仪器的关系而使学生白白浪费宝贵的时间。

1.3 认真备学生

教师要备好学生是备好课的关键，教师只有对学生的认知水平、认知习惯等有准确的把握，才能做出合理的教学设计，从而提高课堂教学的效率。要求学生对所要做的实验进行预习，使学生也做到心中有数。知道要做的实验是探索性实验还是验证性实验，让学生在做实验之前能自己设计好怎样做该实验，培养学生的创造力。

2、实验在引入新课中应注意的问题

新课的引入不是一个演示实验和几句话就能完成的,真正发挥演示实验在引入新课中的作用有几点是值得引起注意的。

2.1实验教学要符合学生认知结构的特点

在学生的学习过程中，认知结构就是存储于个人长时记忆系统内的陈述性知识和程序性知识( 包括自动化技能和受意识控制的策略的实质性内容和它们彼此之间的联系)。认知结构的一个重要特征涉及学生面对新任务时,他头脑中是否有与新的学习相关的概念或原理及其概括程度。原有相关概念或原理概括度越高,包容范围越大，迁移的能力即学习新知识的能力越强。

2.2 实验要有新意，以增强学生的认知内趋力

在学习中认知内趋力与学习之间是因果关系,认知内趋力对学习起推动作用,学生为了满足自己的好奇心的需要会更加努力学习。动态的物理实验能刺激学生的多种感官,激发他们学习的兴趣。

2.3选择实验要有明确的目的性

演示一个实验要达到什么目的,有哪些具体要求,无论教师和学生都应该明确。教师要明确演示某一实验是为了解决什么问题,应该突出哪些实验现象,重点示范哪些操作要素,如何启发学生积极观察、思维、得出结论。学生也应明确实验的目的,以激发其观察实验、思考问题的积极性,抓住实验的重要思想。例如，中学物理中在教授平抛运动时可供选择的实验有很多,如: 抛出粉笔头,水流喷射,及利用闪光照相等。但利用“三球相碰演示器”这一实验（A小球做平抛运动，B小球做自由落体运动，C小球做匀速直线运动，使ABC小球同时开始运动）,能够让学生清楚地认识平抛运动是水平匀速直线运动和自由落体运动的合成，此实验能够清楚地显示抛体运动的本质特征。因此,选这一实验有助于课堂教学,具有很大的实用性。

2.4实验要求仪器简单,过程明了,现象明显

实验教学中应满足实验仪器简单,过程明了，其原因在于突出要观察的物理现象和过程,降低无关因素的干扰。由于一人演示众人观察,所以演示现象要明显。为使现象明显,仪器的尺寸要足够大,测量仪表的刻度线要适当粗些, 声、光及观察物体与背景的对比度要强( 作实验时可以在后面放上屏增大对比度),过程的变化要显著,必要时可借助投影,放大电路等手段增强现象的明显性。

2.5 实验教学中要注意观察指导

在实验方案制定以后,要达到实验得目的,关键在于对学生的观察进行指导。演示之前,要让学生明确为什么要做这个实验,以及打算怎样进行,对出示的仪器应当有所交待,要观察什么现象,这样学生的观察才抓住本质,才是更有效的观察。

2.6实验操作与讲解有机结合

教学中，教师必须做到实验操作与讲解有机结合,形成一个良好的物理环境,并让学生的思维与教师的操作同步。进行实验演示的最终目的是通过观察启发思维,使学生更好地认识客观规律,所以对实验的结论要进行符合逻辑的归纳概括,这样才能解决学生的疑问,帮助学生形成正确的思维方法。

3、在实验过程中要充分发挥教师的主导作用，学生的主体作用

物理课堂教学要求教师以严谨的态度，将日常生活中的物理知识应用到中学教学中应该以提高教学效果为目的，应和课本的物理知识有机结合。生活素材的引用不能是随意的、漫无目的的，在引用之前应该经过认真的筛选，遵循以下几个原则。

3.1 教师主导

教学中，老师不仅要做好物理课堂演示实验,还要积极开发学生实验,让学生也动手做实验。在学生操作实验之前，抽适当的时间，给学生点出本次实验的关键之处，让学生少走弯路，也避免因学生的不当操作损坏仪器影响实验的进程。

3.2 学生主体

对于物理教学,学生要以研究者的心态投入到研究中去，这样才能发挥出自身的水平，变被动为主动，用研究的方式来进行知识的创新学习。老师先拿出一个研究的课题,给同学们提出一些基本研究方法。鼓励同学们大胆的提出研究方案并进行探究和验证。对于同学们的各种研究方案老师要给予表扬,明确地指出各个方案的优缺点。并给出适当的改进方法,再进一步完善研究方案。例如在探究平抛运动规律时,在引导同学如何将复杂的曲线运动化繁为简,分解为两个直线运动。再让两个同学一组共同完成平抛运动规律的探究。那么在同学们自己亲身体验探究的过程中很容易的掌握了平抛运动的规律,而且培养了相互合作的团队精神和实际动手能力。

4、数据处理

对于实验数据的处理，老师必须要引导学生采取比较简单直观的处理方法，更能得出结果的处理办法。例如，验证牛顿第二定律的实验时，通过一段时间教学，我们就重新设计了表格和坐标，效果比原来的要好很多。

牛顿第二定律主要实验原理：在研究加速度与力的关系时，控制质量不变；在研究加速度和质量的关系时，控制力不变。

原有教材的数据处理：

（1）在研究加速度与力的关系时，控制质量不变，画加速度a和合外力F的图像，根据

，                                  （1）

图像为一条正比例函数，从而得出结论。

现创新如下：

根据

                                       （2）

t相同，µ，若能得到µ，则可得到µ。操作如下：在小车1上挂一个钩码，记为 ，即；在相同的小车2上挂两个钩码，则为2，即。让它们同时开始运动，经过相同的时间，分别测量出小车1的和小车2的。然后每次在小车2上增加一个钩码(即记为，等等)，将得出的数据x与F填入设计的表格(一)。

 

 

 

 

表格(一)：m一定，a与F的关系

	小车1		小车2
次数	钩码个数	位移	钩码个数	位移
1
2
3

根据表格(一)，进行数据处理，以作为纵坐标，作为横坐标，绘制出x与F的关系图如图1所示。如此的关系图，可以更能让学生思考各物理量之间的关系，从而加深对牛顿第二定律的理解和应用。

 

 

 

 

 

 

                     

 

                                                          

位移与力的关系图

（2）在研究加速度和质量的关系时，控制力不变，画加速度和的倒数的图像，根据公式（1）图像为一条正比例的函数，从而得出结论。现创新如下：

根据公式（2）,t相同，µ，若能够得到xµ，则可得到和成反比。操作如下：小车1和小车2保持不变，先测出小车1的质量，记为，即；在同样的小车2上放一个其质量相等的钩码，记为2，即。让它们同时开始运动，经过相同的时间，分别测量出小车1的的和小车2的；然后每次在小车2上增加一个钩码(即记为等等)，相应的测量出,将相应的数据填入表格(二)。

 

 

表格(二)：F一定，a与m的关系

	小车1		小车2
次数	小车质量	位移	小车质量	位移
1
2
3

根据表格(二)，进行数据处理，以为纵坐标，作为横坐标，绘制出x与m的关系图如图2所示。如此的关系图，可以更能让学生思考各物理量之间的关系，从而加深对牛顿第二定律的理解和应用。

       

                          

 

 

图二

 

 

 

 

                                                      

位移与质量的关系图

在我们的新数据处理中减少测量加速度，连打点计时器也不需要。与以前画的图像相比，减少了测量的物理量，也减少了画图过程中的误差。 

通过以上表格和坐标的修改，在教学中，发现学生更容易就找到了规律，掌握定律，得出结论，对理论课内容得到更好的加深。

结论

实验虽比直接讲授法需要的时间多，但可以培养学生更好的观察、思考和分析的综合能力，以及培养学生学习的主动性和兴趣，这是其他教学方法不可替代的。实验对提高中学物理课堂教学质量有着深远的意义，应该给予足够的重视。如果能在课堂教学中合理运用实验将对物理课堂教学起到事半功倍的效果。我觉得只要用心去做，会想办法，就定能克服各种困难，上好实验课，让学生在实验活动中获得知识，培养学生的物理兴趣和提高他们的动手能力。

参考文献

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