做好物理实验才能促进物理教学

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摘要:物理学是一门以观察和实验为基础的自然科学。其一切现象和规律都源于生活、生产实践之中,所有新颖有趣的实验和新奇美妙的现象都能引起学生的兴趣,激发学生的求知欲,是引导学生探索物理规律,学好物理知识的重要方法。物理实验的教学有其自身的特点,它有别于直观的理论教学,又必须以理论教学为指导。

关键词:物理实验 促进教学

物理是一门以观察,实验为基础的自然科学,许多物理知识是在观察和实验的基础上,认真总结和思考得来的。那么,作为一名物理教师在教授学生物理知识过程中,如能正确的演示或指导学生实验,对学生掌握知识,运用知识可以起着很大的积极作用,同时还能激发学生求知欲望,以及培养学生严谨,求实的科学态度,所以实验教学是物理教学中一个必不可少,而且是相当重要的环节。

课堂上实验教学的成功与否直接影响着教学效果的优劣,因此物理实验在物理教学中起着至关重要的作用。下面就从演示实验和学生分组实验两个方面来阐述物理实验对物理教学的影响。

1.演示实验

演示实验一般是指在课堂上配合教学内容由教师操作表演的实验。演示实验是向学生提供学习物理概念和规律所必备的感性材料,是培养学生观察能力的重要途径。它对学生的实验操作、实验方法的学习起示范作用,有助于学生深化和巩固所学的物理概念和规律,从而提高学生学习物理的兴趣。因此对演示实验的教学要符合下列要求:

1、必须确保实验成功

演示实验的直接目的是把物理现象复制一遍,让学生亲眼目睹或自身感受到物理现象的效果,同时把产生这种现象的方法告诉学生。只有确保演示成功,目的才会达到。决定演示成功与否的因素是多方面的,首要的是掌握实验的原理,抓住关键。演示实验作为一种教学手段,是教师备课的重要内容,需要教师认真研究和准备。有的教师轻视课前演示实验的准备工作,结果造成演示失败或出现意想不到的情况,以致在课堂上手忙脚乱,“强行”让学生接受结论,教学效果很不理想。这就要求教师在课前首先要准备好与实验有关的全部仪器、材料。其次是在课前反复操作,直到熟练的地步,对于在实验中可能出现的故障做到心中有数并能及时排除。再次是掌握演示时间,注意与教学进度紧密配合。最后,教师要考虑除大纲和教材中规定的演示实验外,还可以适当补充哪些小实验,或对现有的实验作必要的改进,以提高教学效果。如在大气压一节中进行“纸杯托水”的演示,当纸片盖住杯口后,不能让空气进入,这是关键。又如在“惯性”一节进行“纸条从杯底抽出而纸杯不动”来说明惯性的存在的演示,在抽纸条时速度要快,这是关键。如果演示不成功,学生就会感到失望,对老师的讲解不信任和失去学习的兴趣。

2、必须明显、直观,可见度大

演示实验的目的在于使学生对物理现象有清晰的了解。在进行演示实验时要让全班同学都看见,而且要看清楚。因此演示的现象一定要清楚、直观,可见度大。所用的仪器要足够大,灵敏度要高。仪器置放的位置要达到一定的高度,使全班同学足以看清。个别实验无法满足上述要求时,应让学生“代表”靠近观察,然后由“代表”作实况报告,如在做冰的熔化实验中就可采用这种方法,事实证明效果较好。例如说明磁体周围存在着磁场的实验可以采用投影放大的方法。如果直接用J2406型小磁针,因其底座是不透明的,面积又比较大,遮住了磁针,影响学生观察。教师可在一块有机玻璃板上比照条形磁铁的大小,在其周围均匀固定上10根细针,同时将小磁针的两端分别涂上对比强烈的两种鲜明的颜色,便于区分南北极。使用时将小磁针插在细针上即可进行投影演示。另外,在教学中可能一节课要做几个演示实验,这就要求突出每个实验的重要性,如暂不用的仪器不要拿出来,以免分散学生的注意力。对于不明显的现象可采取背景衬托和演示的方法,想方设法的使学生观察到明显、清晰的现象。例如在观察压强计里水面升高或下降的实验中,可以将水染红,并在U型管后面衬一划有横线的白屏作为背景。又如在演示磁体的磁场时可采用幻灯投影的方法,使学生对磁感应线产生深刻的认识。

3、器材结构简单,操作方便,推理简单

演示实验简便易行,操作方便,得出结论的推理简单易被学生接受。如在讲“摩擦起电”时可利用学生手中的塑料铅笔与干燥的头发相摩擦来吸引轻小的纸屑;又如在讲“压力作用的效果跟那些因素有关”的实验中可利用一端削尖的铅笔,让学生用大拇指和食指夹住铅笔同时用力,由凹陷程度的不同学生很容易的便得出“当压力相同时,受力面积越小,压力的作用越明显”的结论;再如在做验证“大气压强”存在的实验中可让学生把一普通的玻璃杯顶在嘴上,吸气后杯子不下落的现象即证明了大气压强的存在。这样利用学生身边的小事来说明物理上的问题,简便易行,同时引起学生的兴趣。使他们感到自己生活在自然科学之中,周围到处存在在着物理知识,增强了亲切感,易使他们接受知识和运用所学的物理知识去分析研究周围的事物。演示实验绝对不能先由教师做给学生看,再讲给学生听,使演示与讲解脱节。这种作法忽视了学生学习的主动性,把学生当作被动接收的“仓库”,完全没有发挥出演示实验的作用,是不可取的。教师要在演示的同时引导学生观察,不断启发提问,让学生分析、讨论,充分调动学生学习的积极性,使实验结论合情合理地被推导出来。还可以让学生参与做实验,如让学生上前来读数或动手做一做。例如在进行马德堡半球演示时,先让两个力量大一些的同学上来拉,不能将两个半球拉开,打开活塞,让空气进入半球中,再让两个力气最小的学生来拉,却很轻松地将两个半球分开了。两相对比,说明大气压强不仅存在,而且还不小,全体学生都留下了深刻的印象

4、教师操作要规范、准确。

教师在使用仪器时操作要规范、连接和装配仪器及演示现象时动作要准确、标准。例如在使用托盘天平时,取用砝码、移动游码必须用镊子而不能用手;点燃酒精灯后火柴签不能随手扔在地上,要放在专门的废物杯中;电路的连接应先接线路后接电源,拆卸时先断电源,后拆线路;导线两端接头不是钩、叉时要注意导线在接线柱上的绕向应同螺母旋紧的方向一致等。教师的一举一动都会给学生留下深刻的印象,起到潜移默化的作用。教师的规范操作,不仅是实验成功的前提,而且会使学生养成严谨求实的良好实验习惯。

2.学生分组实验

学生分组实验是学生在教师的指导下,独立地进行观察、操作和思考的实践活动。它是学生获得知识,训练技能,培养良好素养的重要教学形式。”因此为了搞好分组实验教学,首先必须培养好学生良好的实验素养及习惯。初中的学生年龄小,自制力不强,又没有实验基础。有的甚至认为实验只是玩玩而已,学生实验较难组织,效果也不理想。因此一开始就应要求学生做到:

1、实验前必须完成预习内容

实验预习是保证学生进行正确操作并获得正确结果的前提。通过实验前的预习,学生对实验原理、方法、步骤及仪器的使用有了正确的认识,在实验过程中才会做到心中有数,目的明确,从而提高实验的质量。那么在实验前 “观察和了解”是所有实验的第一环节,包括对实验器材的选取,器材的使用规则,器材的使用范围,以及器材的精确度等,要有一个详尽的了解。例如:测量教室的长度,我们是选用米尺还是选用皮尺呢?因为测量工具的米尺和皮尺,最显具的特点是它们测量范围量程不同。如果用米尺就必须采用重复测量的方法,即使方法和操作都 正确,但仍加大了实验的误差,而皮尺可以一次性测量,有效地减小了误差。使用前,我们还用“看”它零刻度的位置,零刻度是否磨损,以及它的分度值。这些因素直接关系到我们是否操作恰当,读数是否准确的问题。再如:在体温计的使用上,体温计作为一种特殊的温度计,它有着与其他温度计显具的不同点,(1)量程不同:其它温度计量程一般是从-100℃致100℃甚至更大。而体温计的量程只是从35℃到42℃。(2)构造不同:体温计有一纤细的缩口而其它温度计没有,构造不同导致使用上的不同,体温计读数时可以离开被测物,而其它温度计不允许。更应值得注意的是:每次使用体温计之前,要“看”水银柱是否退回玻璃泡,如果没有,需甩几下,否则使用时可能导致数据的不真实:如:已知甲、乙两人的体温分别为38℃和37.5℃,测量完甲的体温以后,医生忘了甩几下,又直接去测量乙的体温,这时体温计上显示的数据将不会是37.5℃而是38℃

2、学生共同合作,做好器材调节工作

进入实验室后必须要求学生按分好的实验小组坐到相应的实验桌前,不得乱动器材,由于班内的人数较多,可能实验的器材较少,所以必须合理的分组,一般34人为一组,按优、中、差三类学生平均搭配,做到取长补短,协助分工,一人操作,一人读数,一人计录,并设立实验小组长加以监督,实验前应做好“调整或调节”工作,它是进行实验的一个准备阶段,调整或调节的正确与否对实验的成功有决定性的作用。对部分需要“调”的实验仪器,应注重怎样正确的“调”。最好当学生的面示范一次或几次。例如:托盘天平的调平衡,首要条件是要将托盘天平放在水平桌面上,然后才能调平,在调平的过程中,双眼应指针,轻轻旋动平衡螺母,使指针指在分度盘的中间,(如不能达到目的,则需移动,并记下游码的位置)。在此过程中,不能用力太猛,否则易于损坏刀刃,减少托盘天平的灵敏度,加大实验的误差,而且每一次进上步的调节,都应在天平静止以后才能进行。

3、实验时应要求学生注意操作规范、准确

在实验过程中若出现异常现象,可要求学生举手提问,不得出现乱穿他人小组的现象,在实验过程中教师要巡回指导,发现问题及时纠正。对于好的做法要及时肯定表扬,对于典型的实验错误可与全班同学一起讨论分析,要让实验课始终处在探索、讨论的氛围中。如在“做”观察水的沸腾实验时,就应特别注意酒精灯的正确使用。酒精灯作为一种加热工作,它的构造限定了它的使用方法,不允许用酒精灯去引燃另一盏酒精灯,使用完以后,不能用嘴去吹灭酒精灯,而应用灯帽盖灭,操作过程如果不当或不慎,使洒出的酒精燃烧,不可用水浇(因为酒精的密度小于水的密度,燃烧着的酒精易漂浮在水面上,随水流动,容易发生火灾,而用湿布盖灭(隔绝空气的办法)等。

4、实验完毕应要求学生整理好器材及时处理实验数据,并填写好实验报告

实验数据的处理是学生实验操作后的一个重要步骤,学生对所测数据进行分析、处理,作出合理的结论,从而培养学生分析解决问题的能力。在实验中,正确的读取和记录数据,它包括:读取的姿势(例:刻度尺数值的读取时,眼睛应水平垂直或竖直垂直刻度);读取的方法(读到分度值的下一位)和准确的记录(数字与单位要准确)。在此过程中,我们可以通过多媒体演示错误的读取姿势或方法,加深学生对错误和误差的了解,加强学生对动手操作的掌握。同时,也应注重实验的事实,而不能任意更改实验数据,有意迎合实验的真实结果,应着力培养学生实事求是的科学态度。通过实验发现,有的学生由于实验测得数据误差太大,得不出正确的实验结论,因而会出现编造数据,或按规定推算数据的现象。对这些现象的发现则必须加以批评,并要及时帮助他们重新安排实验,从而发现其出现误差过大的原因。实验中应要求学生尊重事实,如实记录,养成实事求是的科学态度。对于记录的数据由于操作者不同,实验器材的不同,操作方法的不同等因素,可能导致同一实验结果的不同。我们应及时加以总结和分析。帮助学生分析哪些是错误导致的结果,哪些是误差造成的原因,与学生共同探求对实验器材和实验方法的改进,进一步激发学生学习兴趣,拓宽他们的思维。例:做动滑轮可以省一半力的实验过程中,实验的结果与理论的数值存在偏大的现象,我们应帮助学生指出,这并不是错误实验的原因,而是由于摩擦力存在的导致的结果,为了使实验结果更趋于理想,我们应想办法,减少摩擦(学生分组讨论,老师加以归纳和总结)。

总而言之,只有上好生动的、成功的物理实验课才能使自己在物理实验教学中做到得心应手,运用自如,也才能使学生所做实验及相关知识牢固熟练掌握。既能使老师轻松教学,又能使学生愉快接受,从而使物理实验教学收到良好的效果,促进物理教学,真正达到提高课堂教学质量的目的。