中學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與研究-電磁學(xué)部分.doc

. 畢 業(yè) 論 文題 目：中學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與研究 （電磁學(xué)部分） 學(xué) 院： 物理與電子工程 專 業(yè)： 物理學(xué) 畢業(yè)年限： 2012年6月 學(xué)生姓名： 馬燕飛 學(xué) 號： 200872010123 指導(dǎo)教師： 李忠文 中學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與研究-電磁學(xué)部分學(xué)生：馬燕飛 指導(dǎo)老師：李忠文(2012屆 物理與電子工程學(xué)院物理學(xué) 物理一班 200872010123)摘要:從本質(zhì)上說，物理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)。物理演示實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚱鸬郊ぐl(fā)興趣、加深理解、鞏固記憶、促進(jìn)思考、培養(yǎng)能力的作用，是物理教學(xué)的重要組成部分。本文從當(dāng)前中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)際問題出發(fā),對中學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)踐探索，并用電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)舉例說明。將中學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)的有關(guān)理論、方法、設(shè)計(jì)及實(shí)踐做系統(tǒng)的探討，旨在改進(jìn)中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：演示實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)要求，實(shí)踐探索The Design and Research of Demonstrated Experiment of Physics for Middle School-ElectromagneticsAbstract:Essentially physics is an experimental science. Physical demonstration experiment can arouse interests of students, make students comprehend physical laws deeply, solidify what they have learned, promote their thinking, nurture their ability and is an important component of physics teaching. According to the fact existing in present physics experiment teaching ,we can do practical exploration for middle school physics demonstration experiment and use the electromagnetism experiments as examples. This article discusses the related theories, methods, designs and practice systemically,aiming at improving the experiment design of the middle school physics teaching.Key words：Demonstration experiment，Experimental design，Design requirements，Practice and exploration目錄中文摘要.1英文摘要.21 引言.42 物理演示實(shí)驗(yàn)研究的意義.4 2.1 演示實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)研究的意義.4 2.2 演示實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的作用.53 物理演示實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本要求.5 3.1 演示實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)應(yīng)具有針對性.5 3.2 演示實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)要具有啟發(fā)性.7 3.3 演示實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象要明晰、易見，直觀性強(qiáng).8 3.4 演示實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)應(yīng)簡易方便，可靠性高.8 3.5 演示實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象應(yīng)新奇有趣，貼近生活.84 演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐探索.9 4.1 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法，提高實(shí)驗(yàn)效果.9 4.2 自制教具，增加演示實(shí)驗(yàn).12 4.3 變演示實(shí)驗(yàn)為邊學(xué)邊做實(shí)驗(yàn).135 結(jié)論.16參考文獻(xiàn).17致謝.181引言在當(dāng)前的中學(xué)物理教學(xué)改革中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)得到了越來越多的關(guān)注和重視，作用也越來越大，但是由于應(yīng)試教育的強(qiáng)大壓力、傳統(tǒng)教育思想的束縛、實(shí)驗(yàn)條件的制約等問題，在當(dāng)前的物理教學(xué)中，物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)依然是一個(gè)突出的薄弱環(huán)節(jié)1。物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中占重要的地位，實(shí)驗(yàn)本身，促進(jìn)了物理學(xué)的發(fā)展，無論是經(jīng)典物理學(xué)的建立和發(fā)展，還是現(xiàn)代物理學(xué)的進(jìn)展都與物理實(shí)驗(yàn)息息相關(guān)。未來物理學(xué)的發(fā)展一定離不開物理實(shí)驗(yàn)。在中學(xué)的各門課程中物理課在提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)方面起著無可替代的作用，實(shí)驗(yàn)尤其是演示實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中更是占有著重要的地位。加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提高物理教學(xué)效果和開發(fā)學(xué)生創(chuàng)造能力，在加強(qiáng)素質(zhì)教育的今天，顯得更加突出，尤為重要。 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，推進(jìn)素質(zhì)教育，是基礎(chǔ)教育面臨的主要任務(wù)之一，新的高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)己明確指出：“觀察現(xiàn)象、進(jìn)行演示和學(xué)生實(shí)驗(yàn)，能夠使學(xué)生對物理事實(shí)獲得具體的、明確的認(rèn)識，這是理解概念和規(guī)律的必要的基礎(chǔ)。觀察和實(shí)驗(yàn)對培養(yǎng)學(xué)生的觀察和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，培養(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，引起學(xué)生興趣，具有不可代替的重要作用?！笨梢妼?shí)驗(yàn)是學(xué)習(xí)物理知識，探索物理規(guī)律的主要方法，也是提高學(xué)生綜合能力的重要手段。而演示實(shí)驗(yàn)是中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中最基礎(chǔ)、最直觀的部分，因此，做好這部分的研究和設(shè)計(jì)有著很重要的作用和意義。2物理演示實(shí)驗(yàn)研究的意義2.1演示實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)研究的意義教師的演示實(shí)驗(yàn)對學(xué)生起著潛移默化的直接示范作用，可以指導(dǎo)學(xué)生分析物理現(xiàn)象，獲得生動(dòng)直觀的感性認(rèn)識，從而更好地理解和掌握物理概念和規(guī)律。生動(dòng)形象的演示實(shí)驗(yàn)會(huì)對學(xué)生的學(xué)習(xí)起到事半功倍的效果2。 加強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)的意識、培養(yǎng)物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ淖钣行緩绞侵匾曊n堂教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，將物理教學(xué)內(nèi)容與物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有機(jī)地結(jié)合起來，使學(xué)生在“學(xué)中做”、“做中學(xué)”。從而實(shí)現(xiàn)手腦并用，達(dá)到真正提高學(xué)習(xí)能力的目的。所以，研究中學(xué)物理課堂演示實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法和應(yīng)用就顯得非常必要和有現(xiàn)實(shí)意義。因此作為實(shí)驗(yàn)前提的物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)就顯得十分重要。能否設(shè)計(jì)出恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)，在物理教學(xué)中具有舉足輕重的作用。2.2演示實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的作用 中學(xué)物理就其內(nèi)容來講主要是經(jīng)典物理學(xué)中最基本、最簡單、與實(shí)際聯(lián)系最密切的部分，其主要概念、規(guī)律都是在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上建立起來的，物理實(shí)驗(yàn)本身就是教學(xué)內(nèi)容的重要組成部分3。理想的物理教學(xué)過程應(yīng)該是：在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生一邊實(shí)驗(yàn)，一邊觀察，通過總結(jié)分析獲得物理知識。由于客觀條件的限制，不可能所有的實(shí)驗(yàn)都由學(xué)生親自動(dòng)手來做，大部分實(shí)驗(yàn)是由教師做給學(xué)生看。從這個(gè)意義上講，演示實(shí)驗(yàn)是學(xué)生最集中地獲得物理現(xiàn)象的主要來源。同時(shí)演示實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α⑻岣邔W(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣等各方面都起著十分重要的作用。它在教學(xué)中的作用主要體現(xiàn)在4： 1）為學(xué)生提供必要的感性知識； 2）是歸納物理概念和規(guī)律的基礎(chǔ)； 3）培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?4）引起學(xué)生的興趣，吸引學(xué)生的注意。3物理演示實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本要求3.1演示實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)應(yīng)具有針對性 針對演示實(shí)驗(yàn)在課堂教學(xué)中的不同作用，可將其分為如下幾種基本類型5： 1.引入新課的演示實(shí)驗(yàn)這類演示實(shí)驗(yàn)用于講授新課之前，目的在于引起學(xué)生對即將研究問題的興趣，激發(fā)求知欲望，對即將接觸的新內(nèi)容進(jìn)行思索。 （1）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象導(dǎo)入法 這是一種相當(dāng)普遍的實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入方法。利用學(xué)生意想不到的奇特現(xiàn)象，喚起學(xué)生的注意，引起學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲望而導(dǎo)入新課。如用雞蛋被壓入錐形瓶的實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入氣體壓強(qiáng)知識的學(xué)習(xí)：如果將一只煮熟的雞蛋去殼后放在管口適中的錐形瓶口頸處，雞蛋不會(huì)掉進(jìn)去；而如果先把熱水倒進(jìn)錐形瓶片刻后把水倒掉，再把雞蛋放到瓶口，可看到雞蛋被壓入錐形瓶中。這種奇特現(xiàn)象激發(fā)了學(xué)生強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)興趣。 （2）實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)導(dǎo)入法 利用實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)導(dǎo)入新課，既可以創(chuàng)造一種直觀的環(huán)境，又可以起到承上啟下的作用。例如，繼1820年奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)后，安培于1831年發(fā)現(xiàn)了由磁場產(chǎn)生電流的條件和規(guī)律。在講電磁感應(yīng)現(xiàn)象之前若先復(fù)習(xí)電流產(chǎn)生磁場的實(shí)驗(yàn)，則不僅可以加深學(xué)生對電流的磁效應(yīng)的理解，還能很自然地過渡到即將學(xué)習(xí)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象上來。 （3）實(shí)驗(yàn)競賽導(dǎo)入法 創(chuàng)設(shè)一種解決實(shí)際問題的情景或者以雙方競賽來解決某一實(shí)際問題的形式來導(dǎo)入新課，也能產(chǎn)生很好的效果。如用拉健身彈簧實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入兩個(gè)共點(diǎn)力的合成：在黑板前掛一只健身拉力器，請同學(xué)上來拉，要求拉到黑板上劃線的位置。先請一位力氣小的女生上來拉，未拉到劃線處；再請另一位女生上來一起拉，拉到了劃線位置。最后請一位男生單獨(dú)上來拉，這位男生一個(gè)人就可拉到位，換句話說，他單獨(dú)施的力與兩個(gè)女生共同施的力效果相同。當(dāng)一個(gè)力的作用效果和兩個(gè)力的作用效果相同時(shí)，物理學(xué)上就把它叫做那兩個(gè)力的合力。這樣既可以很自然地引入課題，又能把抽象問題具體化6。 （4）配合故事導(dǎo)入法 在物理學(xué)的發(fā)展過程中，充滿著許許多多妙趣橫生的故事和傳說，如果在課堂教學(xué)中配合一些故事和傳說來講解就會(huì)創(chuàng)造出非?；钴S的學(xué)習(xí)氛圍。在做阿基米德原理實(shí)驗(yàn)前先講一個(gè)故事：二千多年前，阿基米德為完成皇帝交給他的任務(wù)辨別皇冠的真?zhèn)味嗫嗨妓?，?dāng)他洗澡時(shí)偶然發(fā)現(xiàn)浴缸的水溢出時(shí)，猛然想起了身體浸入水中部分的體積跟排開的水的體積相等，他欣喜若狂地喊道：“我想出來了，我想出來了！”講完故事后再做實(shí)驗(yàn)，學(xué)生就會(huì)在濃厚的興趣支配下進(jìn)行學(xué)習(xí)。 2.建立概念和規(guī)律的演示實(shí)驗(yàn) 這類演示實(shí)驗(yàn)用于講授新課之中，通過提供大量感性材料，引導(dǎo)學(xué)生觀察、思考，從而建立新的概念和規(guī)律，以培養(yǎng)學(xué)生的觀察、思維能力。它的特點(diǎn)是：實(shí)驗(yàn)條件明確，觀察對象突出，演示層次分明。在高中講授“機(jī)械波”這個(gè)概念時(shí)，可充分利用波的演示器或幻燈片，分階段演示波動(dòng)過程，而且在不同的階段，觀察的側(cè)重點(diǎn)有所不同，最后分析、歸納機(jī)械波的特征，形成“機(jī)械波”的概念。這樣將一個(gè)抽象、空洞的概念具體形象化，使學(xué)生易于接受。 3.深化概念和規(guī)律的演示實(shí)驗(yàn) 這類實(shí)驗(yàn)一般在講授新課之后進(jìn)行，且在原有實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)之上適當(dāng)改變一些條件，以利于概念的拓展和推廣，提高學(xué)生的應(yīng)變能力。在講授力的分解之后，可采用這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)：先將重物靜止放在斜面上，再將重物用兩個(gè)互成角度的彈簧測力計(jì)懸掛起來，其中一個(gè)沿斜面向上，另一個(gè)垂直斜面向上，讓學(xué)生推測這兩個(gè)彈簧測力計(jì)的讀數(shù)。這樣可以達(dá)到深化和鞏固力按效果分解的規(guī)律。 4.應(yīng)用物理知識的演示實(shí)驗(yàn) 這類實(shí)驗(yàn)可在講授新課之后演示，也可以在復(fù)習(xí)課中演示。其目的是讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的知識理解實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際去分析問題和解決問題的能力。在講授“反沖運(yùn)動(dòng)”之后，可設(shè)計(jì)一個(gè)“水火箭”：把一個(gè)飲料瓶口用軟木塞塞住，在木塞上鉆一個(gè)小孔，裝上氣門針，在瓶里裝一定量的水，并把瓶子倒立，通過氣針往瓶里打氣，到一定程度時(shí)氣體就會(huì)把瓶塞沖開，同時(shí)瓶子就會(huì)像“火箭”一樣飛向天空。這個(gè)實(shí)驗(yàn)簡單明了，但很能說明問題。3.2演示實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)要具有啟發(fā)性 在進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師必須配合著講解，指導(dǎo)學(xué)生對所演示的物理現(xiàn)象進(jìn)行有準(zhǔn)備、有目的的觀察，并不斷啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行分析和研究，引導(dǎo)學(xué)生透過現(xiàn)象，認(rèn)識本質(zhì)，明確現(xiàn)象之間的聯(lián)系，從而得出合乎邏輯的結(jié)論。在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)程序時(shí)，要注意使其符合學(xué)生的認(rèn)識規(guī)律，啟發(fā)學(xué)生思維。在介紹實(shí)驗(yàn)原理及儀器的使用后，一般要提出問題，引起學(xué)生思考，然后再根據(jù)實(shí)驗(yàn)程序引導(dǎo)學(xué)生的思維發(fā)展。同時(shí)要注意思維方法的訓(xùn)練，加強(qiáng)思維與觀察的結(jié)合，以觀察推動(dòng)思維，以思維指導(dǎo)觀察，最終達(dá)到通過觀察啟發(fā)思維、認(rèn)識客觀規(guī)律和發(fā)展能力的目的。因此，在設(shè)計(jì)演示實(shí)驗(yàn)或編制演示程序時(shí)，必須在啟發(fā)學(xué)生思維上下功夫。3.3演示實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象要明晰、易見，直觀性強(qiáng) 為了讓演示實(shí)驗(yàn)?zāi)茌^好的輔助教學(xué)，演示實(shí)驗(yàn)應(yīng)達(dá)到以下要求：物理過程中的變化要顯著；演示儀器要有足夠的大小，尤其是觀察部分的尺寸要大、刻度線要粗，要使教室內(nèi)每個(gè)學(xué)生都能看清，必要時(shí)可通過投影、機(jī)械放大，光杠桿、放大電路等方式來提高觀察效果；擺放儀器的位置要有適當(dāng)高度，并且要合理安排桌上儀器，避免擋住學(xué)生視線，一些平面圖形要盡量豎起來，便于學(xué)生觀察。3.4演示實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)應(yīng)簡易方便，可靠性高 在確保成功的同時(shí)，演示實(shí)驗(yàn)還要求簡易、方便，突出最主要的現(xiàn)象，排除次要因素的干擾，集中學(xué)生的注意力，對一些不必要的過程應(yīng)盡量簡化或事先做好。一個(gè)較復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)，一般可以說明幾個(gè)問題，這時(shí)可分成幾個(gè)階段來演示，根據(jù)我們的教學(xué)目標(biāo)來確定演示階段?？傊?，演示應(yīng)該少而精，選取最富有代表性，最具有說服力的實(shí)驗(yàn)來演示。課堂教學(xué)的每一分鐘都十分寶貴，需要在一定的時(shí)間里，配合講解，準(zhǔn)確無誤地完成教學(xué)任務(wù)，因而要求演示實(shí)驗(yàn)一次成功，否則，不僅造成教學(xué)時(shí)間的浪費(fèi)，還會(huì)引起學(xué)生對所講問題及內(nèi)容的科學(xué)性產(chǎn)生懷疑。因此，在設(shè)計(jì)演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須有一定的可靠系數(shù)。教師在課前要做好充分準(zhǔn)備，特別是要掌握原理，準(zhǔn)確抓住實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵，使實(shí)驗(yàn)得以順利進(jìn)行。同時(shí)也要注意誤差的存在，并向?qū)W生詳細(xì)說明造成誤差的原因，絕對不能弄虛作假，對一些只能定性說明的問題，不能強(qiáng)求定量說明，以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。3.5演示實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象應(yīng)新奇有趣，貼近生活 教育實(shí)踐證明，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，不論是觀察、記憶、思維還是想象，沒有注意的參與是難以奏效的。心理學(xué)研究表明：注意的指向性和集中性與刺激物的新異程度有關(guān)，刻板的、千篇一律的習(xí)慣性刺激不易引起人們的注意。因此實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)除了考慮以上的四個(gè)方面外，還要突出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的新奇有趣、貼近生活。 學(xué)生都有好奇心理，奇特的物理現(xiàn)象、出乎意料的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，都會(huì)在不同程度上激發(fā)起學(xué)生的求知欲望，從而促使學(xué)生更用心地學(xué)習(xí)。在“慣性”一節(jié)教學(xué)中，把一玻璃瓶放在桌上，瓶底壓一張紙條，慢慢拉動(dòng)紙條，酒瓶隨紙條向桌子邊緣緩慢移動(dòng)，此時(shí)學(xué)生都以為若再移動(dòng)，酒瓶就要掉到地上了。大家都全神貫注地看，這時(shí)教師突然用力快速抽動(dòng)紙條，學(xué)生異口同聲地發(fā)出尖叫聲，當(dāng)看到瓶子安然無恙時(shí)，學(xué)生便急切想要知道這“魔術(shù)”的奧秘，教師因勢利導(dǎo)指出慣性原理，這對學(xué)生的理解就會(huì)起到水到渠成的作用7。4演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐探索4.1改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法，提高實(shí)驗(yàn)效果 演示實(shí)驗(yàn)的效果，主要看它是否能在學(xué)生大腦中建立起基礎(chǔ)物理現(xiàn)象的鮮明表象，還要看它是否能促進(jìn)學(xué)生理解知識，提高學(xué)習(xí)物理的興趣。要做到這一點(diǎn)，首先要使物理實(shí)驗(yàn)操作成功，而且現(xiàn)象明顯、富有感染力8。4.1.1改革實(shí)驗(yàn)裝置，增強(qiáng)演示效果 實(shí)例1：高中物理課本中有一個(gè)驗(yàn)證楞次定律的演示實(shí)驗(yàn)，但是無論是學(xué)校的儀器還是學(xué)生自己做的演示器，效果都不是很好。原因是通過單匝鋁框的磁通量變化較弱，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流不大，因此感應(yīng)電流的磁場不強(qiáng)，原磁場與感應(yīng)電流的磁場作用力不大9。 改進(jìn)方法：用直徑為 0.5mm 左右的漆包線，繞制兩個(gè)匝數(shù)各為50100匝，直徑為8cm左右的圓形線圈，其中一個(gè)線圈將線頭上的漆刮掉，把兩個(gè)線頭連接起來形成一個(gè)閉合線圈；另一個(gè)不連接成閉合線圈。將兩個(gè)線圈都用透明膠布或細(xì)線綁緊。再把楞次定律演示器上兩邊的鋁環(huán)取下，分別換上兩個(gè)線圈，這樣演示器就改好了。如果兩邊不平衡，可以在較輕的一邊多綁一些透明膠布或其它物體，直到調(diào)整到平衡后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。改進(jìn)后的線圈由1匝曾加到n匝，在相同的磁通量的變化情況下，感應(yīng)電動(dòng)勢由原來的E增加到nE，而由于整個(gè)線圈的總電阻也增加到原來的n倍，所以每一匝線圈中的電流強(qiáng)度并沒有增加。但是n匝線圈中的感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁場疊加起來，就使總的感應(yīng)磁場大大增強(qiáng)了，從而增大了感應(yīng)磁場與原磁場的相互作用力，因此，實(shí)驗(yàn)效果非常明顯。 實(shí)例2：在“自感現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)中用氖泡代替小燈泡 圖1左所示是自感現(xiàn)象演示實(shí)驗(yàn)的第二部分，開關(guān)K接通時(shí)小燈泡 A正常發(fā)光，突然斷開開關(guān)K，由于線圈L產(chǎn)生了感生電動(dòng)勢，使得線圈 L 與小燈泡A所組成的閉合電路產(chǎn)生了感生電流，因此，小燈泡A要過一會(huì)兒才熄滅，但在實(shí)際操作時(shí)，這一現(xiàn)象并不十分明顯，燈泡的亮度不夠，學(xué)生很難觀看清楚，解決這一問題的有效途徑是增大電源電動(dòng)勢且為了避免燈泡因電壓過高而燒壞，可以用氖泡代替小燈泡（因?yàn)槟逝菘梢猿惺鼙容^高的電壓)，如圖1右所示，然后逐步調(diào)高電壓電動(dòng)勢E，直到斷開電鍵K后，電感線圈L產(chǎn)生的感生電流能使氖泡N發(fā)出讓學(xué)生看起來比較明顯的光亮為止。實(shí)踐證明，電源電動(dòng)勢E只要增大到6V以上，效果就比較明顯了10。 圖14.1.2巧做實(shí)驗(yàn)，方法創(chuàng)新 實(shí)例：對“測定金屬的電阻率”實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改進(jìn)11（1）問題的提出“測定金屬的電阻率”是高中物理的一個(gè)重要實(shí)驗(yàn),但我們經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn),做本實(shí)驗(yàn)過程中容易忽視的幾個(gè)問題：金屬絲電阻率較小,閉合開關(guān)S前,易忘記滑動(dòng)變阻器的滑片處在有效電阻值最大的位置,通過的電流會(huì)超過電流表的量程(電流表用0-0.6A量程)，測量金屬絲的有效長度帶來的誤差較大。金屬絲電阻值較小,通過電流較大,時(shí)間長了,就使電阻絲發(fā)熱,電阻率變化較大。為了解決實(shí)驗(yàn)操作過程中的以上問題,盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差,提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性,我們可以對實(shí)驗(yàn)作一些改進(jìn),介紹如下。 （2）改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的方案 器材介紹 金屬絲,電流表,電壓表,定值電阻R0,螺旋測微器,米尺,直流電源,滑片,接線柱兩個(gè),導(dǎo)線若干,開關(guān)。 方法與步驟 a.用螺旋測微器在被測金屬導(dǎo)線上三個(gè)不同位置各測一次直徑,求出其平均值d,計(jì)算出導(dǎo)線的橫截面積S。b.安裝實(shí)驗(yàn)裝置,把被測金屬絲拉直后固定在接線柱a、b上,在金屬上安一個(gè)小金屬滑片c,如圖2所示的原理電路圖連接好實(shí)驗(yàn)電路,電路中R0是保護(hù)電阻(已知電壓表的內(nèi)阻遠(yuǎn)大于金屬絲的電阻,電壓表的分流作用可以忽略不計(jì)）。 c.電路檢查無誤后,閉合開關(guān)S,記錄電流表的讀數(shù)I0,改變滑片c的位置,分別測出長度L及所對應(yīng)電壓值U,多測幾組數(shù)據(jù),記入記錄表格內(nèi),斷開開關(guān)S。 d.在坐標(biāo)紙上建立一直角坐標(biāo)系,縱坐標(biāo)表示電壓,橫坐標(biāo)表示滑片c所對應(yīng)金屬絲的長度L,對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行描點(diǎn),用平滑曲線把各點(diǎn)的數(shù)據(jù)連起來,便得到U-L圖像,如圖3所示。 圖2 圖3e.將測得d、L、R的值代入電阻率公式：得 由圖3可知圖線上的斜率，由此可求得金屬的電阻率。f.拆去實(shí)驗(yàn)線路,整理實(shí)驗(yàn)器材。4.1.3引導(dǎo)學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)探索中現(xiàn)在的新教材中已把許多驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)變?yōu)樘剿餍缘膶?shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，要盡量引導(dǎo)學(xué)生參與到探索中，使他們在老師的指導(dǎo)下，像科學(xué)家發(fā)現(xiàn)真理那樣，通過自己的獨(dú)立思考和探究，去弄清事物發(fā)展變化的起因和內(nèi)在聯(lián)系，從而探索出知識規(guī)律。多讓學(xué)生想想：“為什么要這樣做？”“換種方法行不行？”以此滲透物理思想，啟迪學(xué)生思路12。例如：在做歐姆定律的實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們的基本做法是：老師對實(shí)驗(yàn)的過程先不作講解，只是對實(shí)驗(yàn)中該注意的方面作一下強(qiáng)調(diào)，如電表量程的選擇、正負(fù)接線柱的接法等，放手讓學(xué)生去看書、討論、提問、實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，老師再根抓出現(xiàn)的問題作解釋，或再讓學(xué)生討論、實(shí)驗(yàn)，最后得出正確的結(jié)論實(shí)驗(yàn)的過程不出所料，出現(xiàn)了很多問題，這是過去教學(xué)中所發(fā)現(xiàn)不了的。如：很多學(xué)生在研究電流跟電阻關(guān)系時(shí)，不知道移動(dòng)滑動(dòng)變阻器，而是換了電阻后就馬上進(jìn)行讀數(shù)；在得出電流跟電阻關(guān)系時(shí)，有許多學(xué)生都認(rèn)為“保持電壓不變時(shí)，電阻跟電流成反比”是正確的出現(xiàn)這些問題，是正常的教學(xué)現(xiàn)象，從中也給了我們一些啟發(fā)；教學(xué)不能僅僅停留在告訴的層面上，要?jiǎng)?chuàng)造教學(xué)情景讓學(xué)生主動(dòng)去探索和發(fā)現(xiàn)。4.2自制教具，增加演示實(shí)驗(yàn)物理實(shí)驗(yàn)離不開儀器教具，使用什么樣的儀器教具是實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究的重要內(nèi)容，隨著科技的飛速發(fā)展，今后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)在逐步采用現(xiàn)代化的儀器和手段，然而正像麥克斯韋早在上一個(gè)世紀(jì)指出的:“一項(xiàng)演示實(shí)驗(yàn)使用的材料越簡單，學(xué)生就越熟悉，就越想徹底地獲得所驗(yàn)證的結(jié)果”，自制儀器是歷代科學(xué)家的優(yōu)良傳統(tǒng)，一個(gè)科學(xué)巨人很難得到超前于科學(xué)預(yù)言的完善設(shè)備，科學(xué)的成就有許多情況下是伴隨著自制儀器的成功而誕生的13。4.2.1挖掘生活資源，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新使用身邊隨手可得的物品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以拉近物理學(xué)與生活的距離，讓學(xué)生深切感受到科學(xué)的真實(shí)性，感受到科學(xué)與日常生活的關(guān)系。4.2.2聯(lián)系生活實(shí)際，巧做演示實(shí)驗(yàn) “瓶瓶罐罐當(dāng)儀器，拼拼湊湊做實(shí)驗(yàn)”，反映了物理知識與生活實(shí)際密切聯(lián)系，當(dāng)教師用“可樂瓶”“易拉罐”進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，其好奇心被激活了，“這東西也能做實(shí)驗(yàn)？”，而當(dāng)教師成功完成實(shí)驗(yàn)后，他的想象力還在馳騁，學(xué)生的創(chuàng)造能力也被充分調(diào)動(dòng)起來。 實(shí)例一、取舊日光燈管一端的燈頭，演示金屬電阻率與溫度的關(guān)系，效果很好。先在室溫下將燈頭的兩腳用導(dǎo)線連接到歐姆表上測燈絲的電阻，阻值約為3 歐(40瓦)接著將燈絲放到酒精燈上燒紅，這時(shí)歐姆表指針偏轉(zhuǎn)，示數(shù)約為15歐姆，然后將酒精燈移走，讀數(shù)立即變小，將酒精燈移到燈絲下，讀數(shù)又變大。這個(gè)實(shí)驗(yàn)非常直觀形象地說明了金屬電阻率隨溫度升高而增大14。 實(shí)例二、用彩色電視機(jī)遙控器和收音機(jī)來演示“光是一種電磁波”。我們在光的電磁理論這一節(jié)的教學(xué)中，根據(jù)電磁波的速度等于光速以及電磁波的反射、折射、干涉、衍射、偏振等規(guī)律完全與光波相同，從而間接地證明了“光是一種電磁波”，為了證實(shí)這一點(diǎn)，我們可以用彩電遙控器和調(diào)頻收音機(jī)來直接演示這一理論。 演示時(shí)，打開收音機(jī)，將收音機(jī)調(diào)至中波段位置上，將音量開大。按下遙控器任意一個(gè)按鍵不放，將紅外發(fā)射端靠近對準(zhǔn)收音機(jī)磁棒位置(放在10 -20cm間)，然后慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)諧旋紐，直至聽到喇叭發(fā)出“嘟嘟嘟”的聲音，這一現(xiàn)象說明了收音機(jī)接收到了遙控器內(nèi)紅外發(fā)射一極管向收音機(jī)發(fā)出的紅外信號，由此，可以讓學(xué)生清楚地認(rèn)識到光就是一種電磁波。4.2.3鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行課外小實(shí)驗(yàn)與制作課外小實(shí)驗(yàn)與制作是課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有益補(bǔ)充，是不可缺少的一種教學(xué)形式。一般說來課外小實(shí)驗(yàn)與制作有四種方式：（1）結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，要求學(xué)生用一些簡單的器材自制學(xué)具或教具；（2）利用簡單的器材或儀器獨(dú)立地進(jìn)行觀察和實(shí)驗(yàn)；（3）在教師的組織和指導(dǎo)下進(jìn)行室外觀察和測量；（4）學(xué)生對自己在學(xué)習(xí)生活和社會(huì)生活中發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行探究15。例如：用廢舊燈泡和香煙鋁箔做成簡易驗(yàn)電器,其靈敏度與產(chǎn)品驗(yàn)電器相比毫不遜色。做法是將一只廢舊燈泡底部玻璃切掉、修平開口，讓燈泡能立在桌面上，用鑷子將兩條燈絲引線分別彎成“L”形。從香煙包裝紙上取兩對鋁箔條，分別掛到燈絲的兩條引線上，便做成了兩個(gè)簡單的驗(yàn)電器。由于兩個(gè)驗(yàn)電器一體化，用它來做實(shí)驗(yàn)非常方便。4.3變演示實(shí)驗(yàn)為邊學(xué)邊做實(shí)驗(yàn)邊教邊實(shí)驗(yàn)又稱邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn)，是演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方式之一，就是教師邊做演示實(shí)驗(yàn)邊分析、推理或者邊講原理邊做演示實(shí)驗(yàn)，并且把兩者有機(jī)地結(jié)合起來，既穿插進(jìn)行，又融合在一起，同時(shí)也讓學(xué)生親自動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)或者是在教師啟發(fā)引導(dǎo)下讓學(xué)生邊動(dòng)手邊做實(shí)驗(yàn)、邊分析、歸納總結(jié)來驗(yàn)證規(guī)律或探索規(guī)律。邊教邊實(shí)驗(yàn)可以為學(xué)生創(chuàng)造良好的物理環(huán)境，擴(kuò)大師生在課堂內(nèi)的信息交流，有利于在教師的主導(dǎo)作用下發(fā)揮學(xué)生的主體作用，能增加學(xué)生自己動(dòng)手、自行操作、自我展示的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生自我探索、自我發(fā)現(xiàn)、真正參與學(xué)習(xí)、主動(dòng)探求知識16。案例：楞次定律人民教育出版社出版的全日制普通高級中學(xué)教科書(選修)物理32第四章電磁感應(yīng)第四節(jié)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾剿鞲袘?yīng)電流的方向與哪些因素有關(guān)，遵循什么規(guī)律實(shí)驗(yàn)器材：螺線管，電流計(jì)，條形磁鐵實(shí)驗(yàn)過程：1、把儀器分發(fā)給學(xué)生后提出探索目標(biāo)。2、學(xué)生自由實(shí)驗(yàn)幾分鐘后會(huì)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)很簡單，但總結(jié)規(guī)律卻無從下手老師提出問題，根據(jù)前面三節(jié)課的經(jīng)驗(yàn)猜想，感應(yīng)電流的方向可能與什么有關(guān)？（學(xué)生會(huì)有許多猜測，如磁鐵的極性、螺線管的繞向、磁鐵的運(yùn)動(dòng)方向、磁場的方向等）3、讓學(xué)生思考如何記錄感應(yīng)電流的方向才有利于總結(jié)規(guī)律。引導(dǎo)學(xué)生畫出草圖：圖44、想有幾種可能，怎樣記錄？指導(dǎo)學(xué)生畫出下表：表1表2 5、學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)并記錄好方向后，進(jìn)行總結(jié)。（學(xué)生很難概括出感應(yīng)電流的方向與磁通量有關(guān)，提示：是不是可以通過一個(gè)“中介”“感應(yīng)電流的磁場”來表述這種關(guān)系？）6、引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)剛才的記錄填表。7、問：你能得出什么結(jié)論？（學(xué)生會(huì)回答：當(dāng)線圈內(nèi)磁通量增加時(shí)，感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相反；當(dāng)線圈內(nèi)磁通量減小時(shí)，感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相同。）8、再問：你能把這兩條結(jié)論概括成一句話嗎？（學(xué)生肯定很難用一句話說明白，經(jīng)過討論后再看課本，對這個(gè)非常繞口的楞次定律留下深刻印象。）小結(jié)：（1）本實(shí)驗(yàn)所用儀器比較簡單，一般實(shí)驗(yàn)室都會(huì)有許多套，因此可以發(fā)給學(xué)生進(jìn)行邊學(xué)邊實(shí)驗(yàn)。（2）該實(shí)驗(yàn)如果只有教師演示，學(xué)生觀看，就不會(huì)達(dá)到滿意的效果，因?yàn)檫@個(gè)實(shí)驗(yàn)所用時(shí)間比較長、探索過程比較復(fù)雜、總結(jié)的內(nèi)容又比較抽象，很容易形成教師在臺(tái)上忙而學(xué)生卻無所事事的情形。（3）楞次定律是較為抽象難以理解的定律，但學(xué)生通過自己的雙手操作，經(jīng)過思考探索總結(jié)得出，會(huì)消除他們對抽象規(guī)律的畏懼感，更激發(fā)了他們的求知欲望。5結(jié)論 新世紀(jì)基礎(chǔ)教育課程改革己在緊鑼密鼓地進(jìn)行著，每一位物理教育工作者都面臨著新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，我們應(yīng)該迎難而上，以培養(yǎng)適合時(shí)代發(fā)展要求的人才為己任，投身到物理課程的改革中去，希望有更多的物理教育工作者關(guān)注中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，關(guān)注中學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)，從而把中學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究引向深入。我們相信，只要我們進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)習(xí)，加強(qiáng)探索，加強(qiáng)實(shí)踐，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，堅(jiān)持不懈地努力下去，就一定能達(dá)到我們所預(yù)期的效果。 課堂演示實(shí)驗(yàn)，是在課堂上主要由教師操作、為學(xué)生提供生動(dòng)直觀的感性材料，并通過教師的啟發(fā)誘導(dǎo)，以達(dá)到一定教學(xué)目的的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式。教師是實(shí)驗(yàn)的操作者，具有實(shí)驗(yàn)主體的主動(dòng)性；學(xué)生，是演示實(shí)驗(yàn)的觀察者，具有觀察主體的被動(dòng)性。而課堂演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果主要是以學(xué)生是否達(dá)到了預(yù)期的學(xué)習(xí)效果來衡量的。因此課堂演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果并不僅僅取決于實(shí)驗(yàn)的本身，還取決于教師主導(dǎo)作用的充分發(fā)揮。而主導(dǎo)作用的能否充分發(fā)揮，不僅取決于教師自身的實(shí)驗(yàn)技能和教師的基本素質(zhì)，還取決于教師對演示實(shí)驗(yàn)所采取的教學(xué)策略以及對教學(xué)過程的設(shè)計(jì)。所以，設(shè)計(jì)的是合理還是不合理，直接影響著教師的教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)成績，但合理的設(shè)計(jì)在教學(xué)過程中應(yīng)用不合適依然起不到其應(yīng)有的效果。課堂演示實(shí)驗(yàn)要起到其應(yīng)有的效果即要有合理的設(shè)計(jì)又要有合適的應(yīng)用。本文就我國中學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)