高中物理实验在教学实践中的探究

高中物理实验在教学实践中的探究

艾,蕾

山东省济南第二中学250000

摘要：人类的文明需要传承，传承需要教育，有教育就有教具。物理作为一门实验科学，通过分组实验和演示实验，可以促使学生能更好的理解物理现象，培养学生动手动脑能力、以及分析问题解决问题的能力。本文通过物理实验一些实践中的探究，希望能为高中物理的教学提供些许意见。

关键词：物理；小实验；探究

引言：教学思想设计是丰满的，但在实际中，却经常遭遇：学生操作实验的积极性不高，他们对实验操作的感受往往是“很枯燥……很无趣……”，然后应付公差；对实验得出的结果，学生常常是“知道了……了解了……哦，又模糊了……忘记了……”。怎样激发学生兴趣，启发学生，让他们真正做到动手动脑，提高综合素质？可以利用日常中一些简单、易得的材料，在微末如尘的现象中发现“普世”原理，或是平凡无奇的原理竟能造出重器，在极度矛盾冲突的感受中，让学生在自行设计实验、自行组装制作实验装置的过程中认识客观世界，开展探究式实验，不失为科学实践的一种有效体验。

下面是工作实践中，自己的一些探究成果和体会：

一、通过实验否定伪科学，引出物理原理的学习

作为科技爱好者，经常会在网上看些科普视频。科普应以科学为基础，尊重事实，尊重自然科学规律，但不少博主为了蹭流量，大搞一些有噱头的伪科学。

举个比较新潮的例子：“废旧扬声器可以发电”、“坏掉的喇叭点亮灯泡”……此类视频，在抖音、哔哩哔哩APP里都有不少，即使浏览网页也会被推送。

视频中，只见电工粗糙的双手熟练地操作着：一个旧音箱或旧收音机里拆下的喇叭（环形磁铁），一支摩托车或汽车上拆下的旧火花塞，细长的火花塞上密密地自绕上一匝匝漆皮铜线，铜线两端用小刀仔细刮去漆皮，用电络铁焊接在喇叭的两个焊点上，再用电线将小灯泡也焊接在这两个焊点上，灯泡就立刻亮了起来。

视频无论看几遍都毫无破绽，让很多人相信并赞叹这真是实用性很强又操作简单的制作，如果停电时能应急用上，可解决没有照明工具的问题。

当然这只是场骗局，视频里使用了障眼法，估计是将电池和开关等配件隐匿在扬声器下面，所以，那些线下动手进行了同款操作的人必定会失败。这不但违反电磁感应原理，还违反了能量守恒定律，只是在永磁体上固定个线圈，好比只是把刀放在肉上，无任何切割动作，如果这样都能发电——水力发电、火力发电、核电站都不用建设了。只要配备许多大块磁铁加上线圈就能解决人类用电了。

1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，法拉第花费十年时间做的大量实验验证：不论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有电流产生。

产生电磁感应现象的三个条件缺一不可：

1、电路是闭合且流通的。

2、穿过闭合电路的磁通量发生变化。

3、电路的一部分在磁场中做切割磁感线运动。

要实现对磁感线的切割，线圈和磁铁之间就必须有相对运动，而不能固定在一起。发电机之所以要旋转才能发电，就是基于这一原理。

学生观看视频，亲自动手操作证明“喇叭发电”为假、打脸一众博主，学习电磁感应原理，这一系列充分的铺垫后，学生对电磁感应原理有了全面、正确的了解，开始设计能切割磁感线的实验装置：U形磁铁门，自绕铜线圈，手摇联动装置……利用这些自行搭建和制造出的配件，经历多次失败，不断调整实验装置，最后终于得到了满意结果，物理实验教学也取得了良好效果。

由此“一战”，竟然还另有收获——对身边的五花八门的所谓黑科技产品，学生学会了用物理原理质疑它们，并用实验否定他们。比如手机信号增强贴纸，价格4元到80多元不等。为什么会有那么多人买？其说明书里写到：产品原理是拉长手机内置天线接收信号波长来增强信号的接受范围。听起来倒是蛮有道理，但学生们将购买的信号增强贴纸贴在手机背部，分别选取地铁、电梯以及地下室这样的场所做测试，立刻大呼上当：信号不能满格，通话质量照旧，网速照旧甚至变慢，几乎等同于无。

如此以来，学生已经习惯了通过动手操作做实验以推翻伪科学，大大激发出学习物理原理、应用物理原理的兴趣，并后续探究式学习，这也算是伪科学引出了真科学吧。

二、几个学生可以亲自动手操作的趣味小实验

有时不要小瞧几乎没有什么成本、随手取物、废旧改造的实验，往往越是这样，学生兴头越高，越是有讨论欲，越是有继续深入、继续拓展的探究欲，非要上手验证一番才肯罢休。大概是“只有极致的简单里才能诞出极致的不平凡”的心理吧，只要有这样的实验且可以亲自动手操作，即使是下午的课堂上也可以扫除瞌睡，让学生的大脑立时兴奋起来。

1、带电的糖

拉上遮光窗帘，在黑暗的环境里，将两块方糖像擦火柴一样快速相互摩擦，或者相互敲击，可以看到微弱的光芒。

实验原理：晶体是各向异性，非晶体是各向同性的。某些晶体介质，当沿着一定方向受到机械力作用发生变形时，就产生了极化效应；当机械力撤掉后，会重新回到不带电状态。也就是受到压力时，某些晶体可能产生电的效应。科学家根据这个效应研制出了压力传感器。

产生电的实验竟用上糖，产生的现象令学生感觉奇妙，验证的原理也印象深刻。

2、硬币发电

一般十个一元的硬币、十个五角硬币效果才好，往往是全班学生当堂翻遍口袋凑齐，凑不齐的就使用搜集到的有限硬币。大家“投资”进行实验的感受自然也不一般，学生兴趣较高。在老师的指挥下，讲台上，学生将一元和五角的硬币依次间隔叠放，每两枚硬币间夹放浸湿了盐水的方形纸片做间隔，最后摞成一个硬币塔。用导线连接硬币塔两端，再接到电流表，可以明显看到表针偏转，证明有电流产生。

硬币发电的实验原理：一元硬币是铁的，五角硬币为铜，两种不同的金属的原子核外的自由电子的活性不同。浸了盐水的纸片隔在其中，起到了电解液和输送电荷的作用。电荷在两种金属间活动产生电流，硬币的层数越多，电压越高，参与流动的电荷越多，产生的电流越强。

没有动手机会的学生可以在课间时间、休息时间完成，而只要做出了成功结果，学生便能将相关原理解释得清楚明白。

3、水果发电

（1）柠檬发电

在切开的柠檬多汁的果肉里，有间距两端处插入两种活泼性有较大差异的金属导体(铁和铜,铝和铁或是铜和锌等），当导体两端接成回路，更活泼的金属片与果酸物质化学作用产生了正电荷，另外一片金属则会产生负电荷，接入一个小灯泡，当电流通过小灯泡，灯泡就被点亮。

多个柠檬串联起效果较好，如图：

（2）水果发电的升级版——醋发电

因为柠檬是酸的，有学生会联想到醋是不是也可以发电，那么口说无凭，灯亮为证——大家继续做实验好了。

用冰格盒、缠绕了铜丝的长钉、白醋、发光二极管等材料，学生经历了自行设计、自行装置、自行操作的实验过程，结果却是发电失败！

是醋不可以发电吗？这时，可以引导挫败的学生们排查实验装置，发现问题。

学生在不断改动实验装置过程中，发现了：一定要形成闭合电路才可以，醋的酸度对实验结果具有一定影响，发光二极管放置反了会不亮。

实验极为简单，实验装置也极其简陋，但一次次失败的经历再到最后成功地点亮灯泡，在学生头脑里刻下了印象深刻的体验，培养了学生不怕困难、无畏挫折的实验探究精神。

其他材料随手可取、教学效果不错的小实验还有很多很多，这里就不一一例举了。

结语：实验教具与实验教学有着紧密联系，日新月异的科技发展不断给教具注入新的活力，实验教具也一直都在不断创新，被现代化技术以及不断涌现的IT新产品“武装到了牙齿”。有时，模拟动画、情景动画使实验过程更加直观高效，实验结果错误率零。但无论怎样，实验应与学生动手动脑相联系，学生的实践能力、创新能力才是综合素质教育的发展核心，为了学生的未来，我们物理教师要想办法解决学生不爱动手动脑的问题，主动创造各种办法，收取到效果，为“双减”背景下的高中物理教学勇闯新路。