中学物理实验创新的策略

中学物理实验创新的策略宁夏长庆初级中学霍德亮2013年8月

物理学是一门以实验为基础的科学。演示实验是初中物理实验教学的重要组成部分，它不仅是建立物理概念和规律、理解和掌握物理知识不可缺少的环节，还能培养学生的观察能力、思维能力、探索精神以及良好的学习习惯和方法，提高学生科学素质的重要手段。在实际生活中，社会活动中动手能力，操作能力，创新能力又是一个人的基本要素。因此，对学生进行动手能力，操作能力的培养，引导学生不断创新，培养学生的创新精神和创新能力是我们教学的最终目的。一、中学物理实验创新的意义、内容及要求1、实验创新的意义与功能2、实验创新的内容与要求

物理学是一门建立在实验基础上的科学，在教学中要充分体现实验的教学功能，就必须根据教学实际进行实验创新，实验创新除了实验本身的价值以外，教师在实验创新活动中体现的创造思想和行为对学生创造力的培养产生的潜移默化作用是不可估量的，这也是实验创新的独特教育功能。1、实验创新的意义与功能

实验创新并非简单意义上的自制教具，它具有丰富的内涵，从设计思想到演示手段，从设备组装到自制教具，从实验步骤到演示技巧，在实验的每一个环节都包含创新的内容。实验创新要以提高学生能力和素质、提高教学效率为宗旨，以突出教学重点、突破教学难点为目的，以原有实验之不足或教学过程中出现的新问题为突破口，实验创新更要求教师有良好的实验素质，要有思维的灵活性，在解决问题时打破常规，多方位思考，大胆提出各种创造性设想。

2、实验创新的内容与要求二是实验思想更新；物理实验创新可分为三个层次：一是实验局部改进；三是实验内容创新。

二、中学物理实验创新的原则1、直观性原则。

2、趣味性原则。

3、规范性原则。4、辅助性原则。5、实用性原则。

6、简单性原则。

7、安全性原则。

初中学生形象思维能力高于逻辑思维能力。因此，演示实验要求直观，让每一位学生都能看得清，看得明白，演示的效果明显，通过明显的实验现象引发学生思考、探索。因此物理实验改进与创新必须将直观性放在首位，要求实验操作过程简单明了，实验现象明显，能见度大，直观性强。1、直观性原则。

兴趣是最好的老师。利用演示实验创设情境的核心是激发学生的学习兴趣，从而调动学生的情绪，激发学生的思维，激活课堂教学的重方法。因此，在改进和创新实验时应考虑中学生的年龄特点和心理特点，使演示实验要尽可能的生活化、趣味化。这样学生感到亲切、新鲜、有趣，将在愉快的情趣中转到物理学习中来。因此设计演示实验要突出惊奇，使学生惊之以心，动之以情、思之有趣、品之有味，激发起学生的疑惑感、矛盾感、好奇心，形成探究的动机。2、趣味性原则。

科学实验要严谨、求实、一丝不苟，教师的演示实验可以为学生的实验操作起到示范作用。教师的操作简单规范，对学生起到潜移默化的作用，学生从中学习到实验技能、方法和严谨的科学态度。因此，在改进和创新实验时，实验原理，实验器材，实验操作方法都要规范、严谨。在实验过程中如实地记录实验中观察到的各种现象，甚至一个数据，一个标点符号，做到严格地把实验事实和自己对事实的解释区别开来。坚持实事求是的科学态度，这不仅是提高物理实验质量的要求，也是增强学生的科学素质，培养创造型人才的需要。3、规范性原则。

为了加强演实验对课堂教学的辅助性，教师在做实验时有必要做相应的讲解。在演示前讲清实验目的、设备、原理、观察重点以及实验操作要领等；在实验过程中指导学生观察现象、记录数据；同时演示过程中教师语言要规范，不出现知识性错误或口误。在实验后引导学生分析实验现象或数据，总结物理规律。4、辅助性原则。

演示实验可以使用实验室所配备的器材，也可以自备自制教具，甚至可以使用我们日常生活中的现有物品，用学生身边的物品做实验。5、实用性原则。

越是简单的现象越能揭示事物的本质，越是简单的现象越能产生深刻的印象。为了突出直观性，实验原理尽可能简单，便于学生理解；实验器材尽可能简化，便于突出观察点，能用简单仪器演示的实验不要用复杂的实验仪器。6、简单性原则。

以人为本，全面发展，一切为了学生的发展这是学校教育教学工作的宗旨，物理课堂教学也是如此。因此在做演示实验时，一定要注意安全，安全第一，常在心中。如：实验用电安全、用火安全、使用玻璃器材安全、实验试剂安全、尖锐实验工具安全等等。7、安全性原则。三、中学物理实验创新的技法与实例1、发掘实验的新用途。

2、通过模仿达到创新。

3、改变实验的某个方面。

4、扩大实验内容。

5、缩小实验内容。

6、通过代用实现创新。

7、通过转换实现创新。8、通过颠倒实现创新。

9、通过组合实现创新。

10、利用现代教育技术创新。

对于原有的实验，要尽可能考虑它有没有其它用途。例如，我们通常用台式测力计演示物体对接触面的压力，而水平放置的台式测力计所指示的压力恰恰等于物体的重量，这就不易澄清学生中压力与重力不分的错误认识，如果将测力计稍稍倾斜，它的示数就变小了，这一改变，不但区别了重力与压力，也说明了斜面所受的压力小于物体重力这一事实。1、发掘实验的新用途。

对于已有的实验或现象，可以考虑有无与我们需要设计的实验相似的东西，诸如相似的目的、手段、过程、结果等等，从而进行模仿，实现创新。2、通过模仿达到创新。

对于已有的实验，可以考虑改变它的颜色、运动、声音、形态，改变显示信息的方式等等，使原来的实验产生更好的效果，也可以演变为新的实验。3、改变实验的某个方面。从正反两个方面分析原有实验，使原有实验的内容进一步丰富，从而达到实验创新。关于液体的沸点与压强的关系，课本中介绍了用气筒抽气使没有沸腾的水沸腾起来的实验，如果我们增加一个动作，用两用气筒朝密闭的容器内打气，正在沸腾的水就会停止沸腾，从正反两个方面说明了液体的沸点与压强的关系。4、扩大实验内容。

对于一个实验，可以考虑能否缩小它的内容，从而实现创新，比如取消某些元件，使形状变小、重量变轻、厚度变薄、长度缩短，消除某些现象，压缩步骤、减小阻力等等，内容的减少并不意味着实验功能的减少，却可导致新实验的产生。5、缩小实验内容。

对于一个实验，可以考虑能否设计其它的实验来代用而达到同样的目的，甚至产生更好的效果；或者考虑能否以其它材料、方法、元件、工艺、动力等来代替，从而形成新的实验。

6、通过代用实现创新。

“转换”是一种大胆的思维方式，包括改变布局、改变顺序、互换因果、改变进程等等，通过转换可以实现创新。

7、通过转换实现创新。

对事物的颠倒是一种反常规的思维方式，通过颠倒有时会获得意想不到的效果。颠倒的方式很多，可以考虑位置颠倒、顺序颠倒、方向颠倒、时间颠倒、目的颠倒、意义颠倒等等。8、通过颠倒实现创新。

每个实验都难以尽善尽美，如果采用组合的方法，用其它实验中的优点取代该实验中的不足；或将原来分步完成的实验装置组合一步完成，便于学生对比观察，从而实现创新。组合的方式包括元件组合、形状组合、功能组合、方法组合、目的组合等等。

9、通过组合实现创新。

现代教育技术手段（如多媒体、传感器、电子白板等），能很好的扩大实验的能见度，提高实验室的准确度，使定性实验变为定量实验。因此，利用现代教育技术手段是实验创新的又一新途径。10、利用现代教育技术进行创新。四、创新实验的呈现及实例

创新成果不仅在于自己应用，更重要的是同伴交流，资源共享。为此就得将创新成果以一定的形式呈现出来，便于交流和分享。

1、真空不传声实验改进。

①实验在教材中所处的地位与作用：本实验是初中物理八年级上“声的产生与传播”一节中的演示实验，生动的实验演示能极大的激发学生学习物理的兴趣，并且能够促进学生对声音不能在真空中传播，声音的传播需要介质有更深刻的认识。

②实验原型及不足之处：在本节内容中，原实验采用真空罩、抽气机、电铃来进行实验，将通电的电铃放在真空罩中，听声音，再通过抽气机抽掉真空罩中的空气，听声音的变化来发现声音不能在真空中传播，声音的传播需要介质。采用此装置实验现象很明显，演示效果比较好，但设备比较笨重，演示起来比较麻烦，不少老师并没有在课堂上演示这个实验。③实验创新与改进之处：本实验设计思路是采用日常生活中的小物品来完成演示实验，这些简单、易找的小物品，同学们都很常见，因此该演示实验能很好的提高学生学习兴趣，也鼓励了学生勇于开创自己的家庭实验室，自己动手做课堂演示实验以便更好的培养学生的动手、创新能力。④实验器材：手机小喇叭、大注射器、细导线、小气泡、透明胶，手机。（1）装置图如下：⑤实验原理及装置说明

（2）实验原理：将手机的小喇叭用细导线接出，放入注射器内，通过先排开注射器中的空气再用小气球套住注射口使其密封，抽动注射器活塞，克服大气压强，实现一个小的类真空环境，手机同时播放音乐，并通过感受声音的变化情况，让学生明白声音不能在真空中传播，声音的传播需要介质。

（3）装置说明：将注射器的活塞拉出，放入手机小喇叭，将手机放在注射器外播放音乐，然后将活塞放入，装好后再用小气泡将注射口密封。⑥

实验过程（1）将活塞推入注射器，不将注射口密封，播放手机音乐，感受声音的大小。（2）再将活塞最大限度的推入注射器底部，然后再将注射口密封，向后用力拉活塞，即可实现小的类真空环境，通过让学生感受在有空气和类真空这两种状态下小喇叭播放声音大小的变化。⑦实验效果：通过该实验演示，能较明显体会到两次声音的变化，证明声音传播需要介质，声音不能在真空中传播，并激发了学生对物理学习的兴趣。2、飞机的升力设计方案

①制作原因：该实验用于人教版初中物理第十四章第四节（液体压强与流速的关系）中。现行教材中，教学飞机升力以“想想做做”的形式呈现的，让学生自制一个纸机翼模型，然后在机翼模型的前端位置用力竖直向下吹气，观察其运动情况。操作中学生看到机翼模型尾部在气流的作用下向上一翘一翘的。这方案操作起来并不难，但在实验中，学生因为仅仅观察到的是机翼模型尾部在气流作用下一翘一翘，看不到机翼模型整体上升的现象，因此仍是疑惑不解。②创新实验方案将机翼模型固定在T形支架上，然后将T形支架卡在四只滑轮之间，再在T形支架交叉处系上一段细线，让线跨过左上角滑轮后在另一端持上一个钩码作为配重。装置如图。③实验步骤：（1）调整底部螺母和滑轮间距离，使机翼模型能够上下运动自如。（2）调整机翼模型曲面向上，然后吹风，这时看到机翼模型向上运动。（3）调整机翼模型曲面向下，然后吹风，这时看到机翼模型不向上运动。2、液体的压强。五、课例分析：1、声音的特性。六、初中物理科学探究实验分析1、课程标准（2011）规定的实验。(1)基本操作类：7项(2)测定性实验：4项(3)探究性实验：9项2、教材中安排（人教版）的实验。（1）八年级上册2项（2）八年级下册6项（3）九年级全一册8项（1)基本操作类：7项①用刻度尺测量长度、用表测量时间（八年级上P12）②用弹簧测力计测量力（八年级下P7）③用天平测量物体的质量（八年级上P110）④用常见温度计测量温度（八年级上P49）⑤用电流表测量电流（九年级P46）⑥用电压表测量电压（九年级P57）⑦连接简单的串联电路和并联电路（九年级P42）(2)测定性实验：4项①测量物体运动的速度（八年级上P23）②测量水平运动物体所受的滑动摩擦力（八年级下P24）③测量固体和液体的密度（八年级上P118）④测量小灯泡的电功率（九年级P96）(3)探究性实验：9项①探究浮力大小与哪些因素有关（八年级下P50）②探究杠杆的平衡条件（八年级下P77）③探究水沸腾时温度变化的特点（八年级上P59）④探究光的反射规律（八年级上P73）⑤探究平面镜成像时像与物的关系（八年级上P77）⑥探究凸透镜成像的规律（八年级上P97）⑦探究电流与电压、电阻的关系（九年级P74-76）⑧探究通电螺线管外部磁场的方向（九年级P125）⑨探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件（九年级P138）（1）八年级上册2项①探究因体熔化随温度变化规律（八年级上P53）②探究同种物质的质量与体积的关系（八年级上P113）（2）八年级下册①探究重力大小跟质量关系（八年级下P10）②探究二力平衡的条件（八年级下P20）③探究影响压力作用效果的因素（八年级下P32）④探究浮力大小与排开液体重力的关系（八年级下P54）⑤探究定滑轮、动滑轮特点（八年级下P82）⑥测量滑轮组机械效率（八年级下P87）（3）九年级全一册8项①比较不同物质吸热情况（九年级P11）②探究串联电路各处电流关系（九年级P49）③探究并联电路干路电流与各支路电流关系（九年级P50）④探究串联电路中用电器两端电压与电源两端电压的关系（九年级P60）⑤探究并联电路各支路用电器两端的电压与电源两端电压的关系（九年级P61）⑥探究影响导体电阻大小的因素（九年级P64）⑦练习使用滑动变阻器（九年级P69）⑧伏安法测电阻（九年级P80）(1)基本操作类：7项①用刻度尺测量长度、用表测量时间（八年级上P12）刻度尺正确使用，教师示范要规范；灵活选择零点；初中阶段不强调有效值和估计值；根据测量要求选择恰当的刻度尺。1、课程标准（2011）规定的实验。(1)基本操作类：7项②用弹簧测力计测量力（八年级下P7）观察量程、分度值、调零；让学生感受力的大小；测量各个方向上的力；不同方向测量力时，要根据情况调零。③用天平测量物体的质量（八年级上P110）天平使用强调规范操作，规范示范；填加、调整砝码时由大到小，轻拿轻放；测量液体质量时注意测量顺序，不同顺序，准确度不同。(1)基本操作类：7项④用常见温度计测量温度（八年级上P49）用实物投影仪放大让学生观察；明确量程、分度值等概念；热水收起后再下发体温计可避免体温计损坏。⑤用电流表测量电流（九年级P46）⑥用电压表测量电压（九年级P57）这两个实验要正确示范（观察、连接、读数）；电表放在正前方，便于读数；电表容易受静电影响，可用潮模布擦外壳消除静电。(1)基本操作类：7项⑦连接简单的串联电路和并联电路（九年级P42）让学生根据自己的想法连接电路，不要限制，学生就能把串联、并串都能连出来；要求学生将连好的电路用电路图画出来，既练习了画电路图又使学生更好的理解电路特点；线头连接有讲究，顺时针方向拢线，顺时针方向搭线。(2)测定性实验：4项①测量物体运动的速度（八年级上P23）反复练习使用机械停表；斜面倾斜度小一点，速度就慢一点，便于测量；分阶段测量，先测上半程，再测全程，计算下半程；用超声测速仪，连接电脑显示速度，加深学生理解，但不能代替学生测量。(2)测定性实验：4项②测量水平运动物体所受的滑动摩擦力（八年级下P24）即探究影响滑动摩擦力大小因素。物体做匀速直线运动（很难做到），改进办法是让物块处于静止状态，拉摩擦板运动；弹簧测力计调零，水平调零；用铁架台和定滑轮使弹簧测力计水平转化为竖直，便于测量。

(2)测定性实验：4项③测量固体和液体的密度（八年级上P118）测量液体密度时要注意实验顺序，顺序不正确误差很大；用排水法测固体体积时，先将物块在水中浸湿一下，然后擦干，这样没有附着气泡，体积测量较准确。(2)测定性实验：4项④测量小灯泡的电功率（九年级P96）用滑动变阻器改变灯泡两端电压时，一定要慢慢滑动；测量次序是从低于额定电压、等于额定电压、略高于额度电压。(3)探究性实验：9项①探究浮力大小与哪些因素有关（八年级下P50）这个实验不是阿基米德原理实验，完成下面几个实验：

A浮力与物体浸没深度无关；

B浮力与物体浸入液体的体积关系；

C浮力与液体密度关系；浮力与物体开状关系（用橡皮泥变形比较方便）。

(3)探究性实验：9项③探究水沸腾时温度变化的特点（八年级上P59）水量要适当，水太多沸腾不了或用时太长，水太多温度不稳定；水的初温要高，85℃左右；引导学生画图象，确定水的沸点。②探究杠杆的平衡条件（八年级下P77）强调杠杆水平平衡；用曲型杠杆做实验；用弹簧测力计改变力的方向。(3)探究性实验：9项⑤探究平面镜成像时像与物的关系（八年级上P77）教材上用蜡烛做物体的不足是随着燃烧蜡烛变短了像与物的大小就不对应了；用国际象棋子做较好；用围棋盘代替白纸，不用画线，可直接观察出像与物的对称性；可用多个物体组成不对称物体，更能明白像与物的关系；正确确定平面镜的反射面。④探究光的反射规律（八年级上P73）用激光笔做实验效果较好；用烟雾法或蒸汽法显示光线；做光路可逆实验。(3)探究性实验：9项⑥探究凸透镜成像的规律（八年级上P97）强调等高、同轴；物距从大到小做；依次做 u>2f,u=2f,2f>u>f,u=f,u<f并做好记录；可做u1>u2>2f比较物距变化像大小变化，从而找出规律。(3)探究性实验：9项⑦探究电流与电压、电阻的关系（九年级P74-76）该实验的难点在于更换电阻后，电阻两端电压随之发生改变，怎样使不同电阻两端电压相等。

A复习滑动变阻器改变灯泡两端电压可解决此问题。

B将三个电阻组成并联电路，分别用三只电流表测量电流的办法来做。这种办法的不足是连线多，操作难度加大。(3)探究性实验：9项⑧探究通电螺线管外部磁场的方向（九年级P125）该实验成功的关键是，防止周转其它磁场对实验的影响，防止小磁针之间想互影响。A实验时远离其它磁体；B只用一个小磁针做实验，将小磁针放在不同位置，观察北极指向，并用小箭头画出来；C若要用多个小磁针做实验，小磁针间矩不能太近。实验能见度小。在实物投影仪展台上做。

(3)探究性实验：9项⑨探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件（九年级P138）该实验的问题是感应电流太小，电流计指针偏转不明显。

A用矩型线圈的一边切割磁感线；B用实物投影仪放大电流计表盘；C增强磁场强度将两个蹄型磁体用胶带绑在一起。（1）八年级上册2项2、教材中安排（人教版）的实验①探究固体熔化随温度变化规律（八年级上P53）冰的量要适当，太多长时间化不完，太少熔化时间短，熔化过程不明显；用水浴加热法。非晶体用沥青比蜡好，因为蜡实际上是多晶体；同样用水浴加热法，水温相对要高些，同时用酒精灯对水加热。（1）八年级上册2项②探究同种物质的质量与体积的关系（八年级上P113）一定要用同体积的金属圆柱体，这样学生容易理解体积成倍数关系。（2）八年级下册6项

①探究重力大小跟质量关系（八年级下P10）该实验比较简单，用同质量的钩码做。

②探究二力平衡的条件（八年级下P20）方法较多，有用硬纸板当物体的，有用电车当物体的。A用硬纸板要轻，减小本身重力影响；B小车要尽可能减小与轨道之间的摩擦力。力不在同一条直线上的情况，只是瞬间，一定要提醒学生观察。③探究影响压力作用效果的因素（八年级下P32）该实验方法很多，只要效果明显就可以。用塑料水袋，钉板做该实验效果较好。（2）八年级下册6项

④探究浮力大小与排开液体重力的关系（八年级下P54）阿基米德原理实验，做法很多。

（2）八年级下册6项

⑤探究定滑轮、动滑轮特点（八年级下P82）

A定滑轮，弹簧测力计拉开力方向向下，注意调零；

B动滑轮一定要竖直向上拉