如何利用我们周围的资源开发有趣的物理实验_压强论文

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物理是一门以实验为基础的自然科学,物理理论来源于实验。最简单的实验,往往能反映出最基本、最本质、最惊人的规律,从而帮助学生建立起清晰的思维体系。爱因斯坦说过:“一个美妙的实验,通常要比从我们头脑中提取的20个公式更有价值。”因此,加强实验教学是提高物理教学质量的重要手段。在日常教学中,如果能巧妙地使用身边随手可得的物品,进行探究活动和各种物理实验,不仅能激发学生的学习兴趣,还能培养学生的思维能力、创新能力,同时,能拉近物理学与生活的距离,让学生深切地感觉到科学的真实性,感受到科学和社会、科学和日常生活的关系。从而让学生对学习物理更有激情,更有动力,也让我们的物理课堂呈现出更加迷人的魅力。下面笔者以“压强”(苏科版物理八年级下册)教学中做过的两个实验为例,与各位同行交流。

实验1:“扣人心弦”的“压强”实验

在“压强”的教学中,笔者设计了一个有趣的活动来引入新课。先让一名学生用钉尖去戳放在桌面上的气球,轻轻一碰气球就爆掉了。再让1名学生用脚去踩地面上的气球,用力一踩气球也爆掉了。然后提出一个问题:“有没有一种可能,人站在气球上,而气球不被压破?”学生都觉得气球很脆弱,人站在上面,怎么可能不破呢?接下来笔者和学生一起做了一个演示实验,在地面上放约20只气球,在气球上铺1块约2的大木板,然后找几名学生依次站到木板上去。当第一位学生小心翼翼地往木板上站的时候,其他学生都紧张地等待着气球被压爆的巨大响声,结果气球没破。这有点出乎他们的意料!接着,又往木板上增加了3位学生,气球变得更扁了,但还是没破。这下子学生更惊讶了,觉得太不可思议了!这个充满悬念、扣人心弦的实验一下子激发了学生的学习兴趣。学生迫切地想知道,4个人站在木板上面,气球为何没被压破?笔者告诉学生:学了“压强”知识后,你就能解开其中的奥秘!接下来,学生学习“压强”的动力与激情可想而知!正如麦克斯韦所说:1项实验,使用的材料越简单,越生活化,学生就越想透彻地获得实验中所隐藏的奥秘。

在学习了“压强”的公式后,笔者趁热打铁,让学生利用公式估算出气球所受的压强大小:4位中学生体重约为2000N,气球的受力面积约为2,学生很快算出p=F/S=G/S=2000N/2=1000Pa,笔者乘机对学生强调:1000Pa的压强,居然连气球都压不破,由此可见,“帕”是一个很小的单位,1杯水放在桌面上,它对桌面的压强也约为1000Pa。这一强调,学生对“帕是一个很小的单位”就留下了较为深刻的印象。接着,笔者再引导学生去分析:用钉尖轻轻一碰,气球就破掉了,而4位学生站在木板上,气球为何没被压破?通过分析这个具体的实例,学生对增大压强和减小压强的方法有了深刻的体会,这不仅有助于他们学会用“压强”的知识去分析生活中的实际问题,还有助于让他们深切感觉到物理学和生活的密切关系。

这个实验最初源自加拿大的科技博物馆,笔者在互联网上了解到了它,把它借鉴过来,融入了“压强”教学。实践表明,这个实验不仅点燃了学生学习的动力与激情,还让他们充分体验到物理学的迷人魅力!它给学生带来的强烈震撼,让学生印象深刻乃至终生难忘!此外,要说明的是,实验所用的大木板是笔者从学校总务处找来的两块废旧木板拼凑而成的,气球是花了5元钱买的。虽然,实验的成本很低,但运用的智慧不低,具有的内涵不低,发挥的教育价值不低。它既可以用来激发学生的学习兴趣并引出探究的主题:压强,又可以用来进行压强公式的简单计算并让学生对“帕”是一个很小的单位印象深刻;还可以用来引导学生分析增大压强和减小压强的具体方法并能用这些方法分析生活中的实际问题。笔者在课后反思,如果在木板上放几张方格纸,让学生的脚印留在上面,就可以为后面的“利用体重计和方格纸测量人站立时对地面的压强”的教学活动埋下伏笔。这不又是它的一个用处吗?正所谓:一个实验,多处妙用,仔细体会,趣味横生!

实验2:“一举多得”的“压力”实验

对于“压力”,学生容易走进两个误区。第一个误区:学生认为压力是由于一个物体对另一个物体“向下压”而产生的,所以,压力的方向总是竖直向下的。第二个误区:压力大小总是与重力大小相等。如何引导学生走出这两个误区?笔者精心设计了一个演示实验:把质量为50g的钩码,放在水平放置的弹性塑料片上,实验现象如图1所示。再取一个同样的弹性塑料片和钩码,把钩码用双面胶粘在上面,计塑料片倾斜放置,实验现象如图2所示。引导学生分析实验现象,很容易看出压力的方向是垂直于受压物体表面,而非总是竖直向下。接着再引导学生分析压力与重力的大小关系,当水平放置时(图1),学生易于得出结论:钩码对弹性塑料片的压力大小等于钩码的重力大小。当倾斜放置时(图2),引导学生观察、对比两个弹性塑料片的形变程度,学生很直观地看到,斜放时塑料片的形变程度比水平放置时小,很容易得出结论:此时钩码对弹性塑料片的压力大小小于钩码的重力大小。

这个演示实验取材简单(两个弹性塑料片是笔者用塑料文件夹裁剪制得),操作方便,现象明显,它不仅能让学生很直观地看到压力的作用效果——“使物体产生形变”,还能帮助学生轻松、快捷地走出“压力”的两个误区,从而为“压强”的教学节约宝贵的时间,这有助于我们提高课堂效率。笔者在课后反思:这个实验还能为学生猜想“压力的作用效果与什么因素有关”提供铺垫。如果往水平放置的弹性塑料片上增加钩码,由于压力变大了,弹性塑料片的形变程度将更加明显。学生看到这个实验现象,自然而然地会猜想到“压力的作用效果与压力大小有关”。这样一来,这个低成本的小实验就有了多个巧妙用处,可谓一举多得。

以上两个案例带给笔者的启发与思考是:自然界是个广阔的天地,社会是个大课堂,展示在我们眼前的形形色色的现象就是取之不尽的教学资源,身边随手可得的物品就是不花钱的器材。因此,物理教师不要对于用“瓶瓶罐罐当仪器,拼拼凑凑做实验”不屑一顾,应该拓展视野,尽可能地利用身边的一些随手可得的物品,积极地开展各种低成本的物理实验。这样做不仅为学校节约了开支,而且由于取材为学生所熟悉,学生更感兴趣。另外,教师的巧思妙想,独特设计,将给学生以创造性的启发和激励,这有利于培养他们的创新意识。在教师创新精神的影响下,学生受到熏陶,日积月累,必将激发出潜在的创造能力。

总之,只要我们具有一双慧眼,留心日常生活现象,并注意收集和整理,就一定能巧妙地利用好身边资源,开发出更多有趣的物理实验。

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