河南省开封市祥符区第三实验中学 475100
物理是一门以实验为主的学科。实验是物理学的研究方法之一,也是探索物理规律、验证物理规律的重要途经。实验教学有利于培养学生的学习兴趣,有利于培养学生的观察能力、动手能力和思维能力,以及发现规律和总结规律的能力,能使学生养成“科学认真、实事求是”的学习习惯,更有利于学生创新能力的培养。
在初中物理教材中,有大量的演示实验和学生实验,在中招考试中,有单独的实验操作考试—“实验加试”,中招物理试卷中,实验有一大题,一般有三个实验小题,再加上填空题和选择题中的有关实验,实验题占总分30%左右 。由此可见,实验在初中物理中具有举足轻重的地位。作为一名初中物理教师,“重视物理实验教学,研究实验教学”是义不容辞的责任。本人在教学中,热衷于实验教学的探究,总结了一些对实验教学的认识,现分享给大家。
一、初中物理实验,按实验方式可分为演示实验和分组实验。
演示实验
演示实验是教师为讲解物理现象或物理规律,在课堂上所做的物理实验。演示实验的特点是:实验简捷、直观。目的是通过教师的演示,学生的观察、分析和总结,得出结论,使学生对物理概念或规律认识和理解更直观、更容易、更深刻。教师在做演示实验时,一定要做到:弄清实验目的,考虑到实验的可行性,怎样做能使全班学生能看清楚;还要提前反复做实验,保证实验的成功率,一旦演示实验失败,课堂教学效果大打折扣。课堂上实验之前,先讲清楚本实验所用器材的构造、原理、注意事项,有的测量仪器要讲清怎么读数等,实验过程中要引导学生观察什么,如何观察?观察到现象后要让学生思考:为什么会出现这样的现象?说明了什么?让他们自己总结出结论,切不可教师把所有的都讲出来。
演示实验可分为“定性实验”和“定量实验”。“定性实验”就是通过实验现象得出实验结论。如:;探究音调高低与那些因素有关;光的反射规律实验;摩擦起电实验等。这类实验很容易从现象中得到结论。“定量实验”就是实验中有记录的数据,分析数据的规律得出实验结论。实验数据有的量可能是一段时间内增加,一段时间内减小,还可能一段时间内保持不变,如:水的沸腾实验,水达到沸点后,继续加热温度不变;有的是两物理量大小始终相等,如:平面镜成像实验中,物体和像到镜面的距离始终相等;有的是两个量的比值不变,如:同种物质的质量与体积的比值不变;有的是两个乘积与另两个量乘积相等;还有一个量与另一个量的二次方成正比……
在实验中还包含着者物理学的研究方法。如:“控制变量法”、“等效替代法”、“转换法”等。当研究一个量与几个量关系时,我们通常采用“控制变量法”,即保持其他量不变,只改变一个量,得出被研究的量与这个量的关系,接着再换一个变量……如:研究影响滑动摩擦力大小的因素,探究影响电磁铁磁性大小的因素;探究影响电阻大小的因素等实验。另外还有“等效替代法”,如:探究平面镜成像特点实验中,用两只完全相同的蜡烛,目的就是用一只蜡烛代替另一只蜡烛的像。“转换法”把不易观察或不易测量的物理量转换成容易观察或测量的物理量。如:“探究影响电流热效应的因素”实验中,把电流产生热量多少的比较转换成质量相同的同种液体温度升高多少的比较。学生实验
“学生实验”是要求学生亲自动手操作的实验。与“演示实验”的最大区别是:学生是实验的主题,教师仅起指导作用,实验必须由学生来完成。实验的目的是培养学生的动手能力、观察能力、分析能力、数据处理能力和作图能力等。在实验室做实验,教师要做大量的准备工作。实验效果的好坏主要取决于准备得是否充分。教师要做的准备有:器材准备、知识准备、预案准备。器材准备就是要把所有的器材准备好,要对器材进行检查,确保器材完好无损。对于易损器材要有备用的。知识准备是要给学生布置预习作业,让他们明确实验目的、实验原理、操作步骤、注意事项,以及如何记录数据,如何分析数据,如何作图,如何得出结论;实验前教师讲什么,具体要求是什么等。预案准备就是预估该实验有哪些安全风险,怎么应对?哪些仪器易损坏,要求学生注意什么?实验中可能出现什么
故障,如何排除?这些都应充分考虑。
二、按实验的性质可把实验分为 :测量性实验、探究性实验和验证性实验。
测量性实验
测量性实验的目的是物理量的测量。测量分为直接测量和间接测量两种。测量性实验都需要测量工具,都需要了解测量工具的构造和原理,掌握测量工具的正确使用方法,不能出现方法错误,也不能出现读数的错误。初中物理中直接测量型实验有十几个,如:用刻度尺测长度;用停表测时间;有天平测质量;用弹簧测力计测力的大小等。间接型测量实验有五个,如:用刻度尺和秒表测平均速度;用天平和量筒测固体或液体的密度;用电流表和电压表测电阻等。直接测量主要是仪器的使用,如:刻度尺使用方法是“一选、二放、三看、四读、五记”,特别是读数时,要估读到分度值下一位,没有估计值视为读数错误。天平使用要求更高,实验的步骤是“一放、二调、三称、四读”。
“间接测量”比“直接测量”增加了难度,利用直接测量出的物理量,用公式进行计算。如:平均速度的测量就是用刻度尺测出小车滑行的路程,用秒表测出小车滑行路程所对应的时间,再利用公式V=S/t 计算平均速度。固体密度的测量是用天平测出小石块的质量,再用量筒和水测出小石块的体积,利用密度公式:ρ=m/V计算出石块的密度。
探究性实验
探究实验是通过观察实验现象或分析实验数据,从中得到物理规律。初中物理中,探究性实验最多,考试中也出现的最多,也是较难的。比如:探究晶体熔化规律;探究凸透镜成像规律;探究摩擦力的大小与什么有关;探究电流与电压的关系等。探究性实验大多是探究一个量随时间的变化规律,或是探究一个量跟另几个量的关系。此类实验通常采用“控制变量法”,通过改变变量,得到多组数据,这些数据必然存在某些规律,有的通过比较大小得到规律,有的通过变化趋势得到规律,有的通过两量的比值得到规律,有的通过绘制图像,根据图像得到规律……探究性实验要求学生不但要具有一定的观察能力,还要有一定的归纳总结能力、绘图能力和图像分析能力,还要有一定的创新能力。此类实验教学,教师应做到抓“核心”,重过程,充分利用数据得出正确结论。“核心”是探究的目的和实验原理,让学生明确该实验是探究谁和谁的关系,如何改变变量,利用什么公式,如何设计表格、记录数据,如何分析数据,如何绘制图像,如何得出结论。学生只有明白这些才能很好地做实验、做实验题。
验证性实验
初中阶段验证性实验比较少,其中“验证阿基米德原理实验”最典型。该实验就是已知结论,验证它是否正确。阿基米德原理是:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体所受的重力的大小。该实验是利用“称重法”测出小石块的浮力,把石块完全浸没在溢水杯中,用弹簧测力计和小桶测出排开水的重力,比较两力大小,在误差允许的范围内近似相等,得出阿基米德原理是正确的。
实验教学方法多种,内涵丰富,值得我们研究的太多,只有不断探索才能不断提高,才能更好得提高教学成绩。