浅谈初中物理实验的分类及教学

    张勇

    摘 要：新课程标准倡导探究式的学习，注重学生自己动手、动脑探究科学规律，体验科学研究的方法，科学探究既是一种重要的教学方式，又是学生的学习目标。因此，在初中物理教学中，不仅要教给学生物理知识，更重要的是要引导学生经历一次物理学知识“再发现”的过程，从而培养学生获取新知识的能力，收集和处理信息的能力，分析和解决问题的能力，体验科学探究的乐趣，学习科学家的科学探究方法，领悟科学的思想和精神。所以，初中物理探究实验的设计和实施显得尤为重要。如何使实验教学达到课程标准确定的目标，其中蕴含着大量的科学方法，我们必须给予足够的重视，并且渗透到教学活动中去，适时向学生介绍、点拨，让学生在学习活动中去体验，逐步提高学生科学探究能力。

    关键词：初中物理; 实验; 分类

    中图分类号：G633.7? ? ? ? ? ? 文献标识码：A? ? ? ?文章编号：1006-3315（2019）8-021-001

    模型在我们日常生活、工业生产以及科学研究中经常会见到，对我们的生活及生产有着很大的帮助。物理学研究的问题具有非常突出的特点，比如生活情景化，物理规律又有复杂多样化的特点。所以初中物理教学中我们需要把物理问题所包含的情景及规律用建立模型的方法，把问题简单化具体化，让学生更容易理解和接受客观现象背后所包含的复杂规律。

    建立物理模型是研究物理学和物理教学的重要手段。教学中我们可以根据物理问题中涉及的因素进行分类来建立有效的物理模型。强调主要的因素，合理忽略次要因素，简化复杂过程，把问题简单化，理想实验模型就是建立在这一思想基础上的一种教学方法。物理教学中正确运用这一思想将可以极大提高教学效率。理想实验模型在初中物理教学中应用广泛，按照不同的分类作用及目的，大致可以分成以下几类。

    一、实验形象化、场景化

    例如研究磁场时引入磁感线，研究光的传播时引入光线。把小磁针放在磁铁的磁场中，小磁针受到磁场的作用，静止时它的两级指向确定的方向，在磁场中的不同点，小磁针静止时指的方向不一定相同。说明磁场是有方向性的。光在传播过程中我们肉眼无法看清光路，磁场和光的概念相对都是比较复杂和抽象的，所以利用建立的磁感线模型和光线的模型，用箭头的方向来表示磁场方向和光的传播方向，给予形象化的情景，又可以突出重点，让抽象的问题变得生动而具体，有助于学生对基本概念的熟悉掌握。

    二、实验生活化、具体化

    例如卢瑟福的原子核式结构模型。原子的内部结构微小而精密，无法用肉眼直接观察。关于原子内部的结构，汤姆逊首先提出了枣糕模型，将电子比作枣子，蛋糕底座比作是原子核，后来卢瑟福提出了行星模型，就是将电子绕着原子核旋转比作行星绕着太阳转，不仅将转动的概念具体化，还可以将原子核和太阳对应，电子与行星对应，强调微粒之间的大小关系。利用学生原本掌握的知识或常识加深对概念的理解，有助于学生更好的理解原子内部的构成以及电子和原子核的关系。

    三、实验突出重点、省略次要

    例如探究二力平衡条件的实验。假如选用小车作为观察对象，分析原本小车的受力情况，重力和支持力平衡，竖直方向上确实对本实验不会造成影响，但是水平方向上小车受到的摩擦力会影响到总结得出的二力平衡条件，所以水平方向的摩擦力是本实验的主要矛盾，需要重点考虑，我们选择用小卡片代替小车，既可以巧妙地避开摩擦力的影响，又可以盡量减少重力对本实验的影响。实验中小卡片左右两边挂上等重的物体时才能平衡，说明两个力大小相等是要满足的条件。将卡片旋转一个角度将不能保持平衡，说明共线是一个条件，重物挂在卡片一边不能保持平衡说明两个力方向相反是一个条件。将卡片剪断，不能保持平衡，说明同一个受力物体是一个条件。从而总结出二力平衡的条件：同体，等值，反向，共线。以上两个实验装置都可以看作是一种理想实验的模型，共同点是抓住实验目的，考虑实验主要的影响因素，完成教学目的。

    四、实验为辅、理论结合

    例如探究声音的传播条件，利用抽气机将密闭玻璃容器中的空气逐渐抽出，比较容器中音乐卡片发声的大小变化，得出声音不能在真空中传播的结论，事实上实际操作中由于抽气机无法将空气完全抽干净，我们只能听到逐渐变轻的声音，是根据空气越少，我们听到的声音越小的现象科学的推理得出如果没有空气，即真空了，我们将听不到声音，从而得出结论声音不能在真空中传播的。再比如伽利略的理想斜面实验，让小球从一个斜面上滚下到另一个斜面，小球可以滚上比原来稍低的位置，把斜面的表面变光滑，小球的高度就更高一点，所以假如没有摩擦力，小球将滚到出发时相同的高度。利用实验观察到的现象，做出科学的推论，总结得出正确的规律。

    牛顿第一运动定律：一切物体在没有受到外力作用时总保持静止或者匀速直线运动状态。对于前者，物体不受外力保持禁止，学生容易理解。对于后者不受外力作用时物体将做匀速直线运动是理解的难点。小车从倾角相同的斜面上同一高度处由静止滑下，滑到三个不同的接触面上，分别是毛巾平面，棉布平面，木板平面。记下小车在不同平面上通过的距离，并将数据记录在表格中。通过分析表格中的数据发现小车滑到越是光滑的接触面上，通过的距离就越长，从运动到停下所要花的时间就越长，即速度的变化越慢。由此我们可以推测出假如小车滑到摩擦力更小的玻璃上，通过的距离将更长，从运动到停下所需时间也会越长。假如小车是滑到一个光滑水平面上，那么小车通过的距离是无限长的，速度变化是无限小的，即小车将做匀速直线运动，从而得到一切运动物体在不受外力时将做匀速直线运动的结论。

    以上四类理想实验模型在我们初中物理教学中经常会碰到，选择适合的教学方式可以激发学生的形象思维能力，分析推理能力，这些能力的培养对学生今后的学习是至关重要的。此外具体的运用中我们可能还会碰到假设的一些场景，比如说一个光滑的水平面，意思是不要考虑摩擦力，两种液体混合时，不需要考虑到由于分子间的空隙而带来体积的变化等等都是假设的一些理想的状态。正确理解这些假设的前提将更加有助于学生去解题，去掌握知识点。