樊琳
【摘要】本文針對初中物理演示實驗進行探討,總結低成本演示實驗的優勢,提出一些低成本演示實驗的設計思路和實施方法.通過對這些實驗的研究和實踐,發現低成本演示實驗不僅可以提高學生的學習興趣和參與度,還可以培養學生的實驗技能和科學素養.
【關鍵詞】初中物理;低成本實驗;實驗教學
初中物理實驗是初中物理課程中的重要內容,它涵蓋了力學實驗、電磁學實驗、光學實驗和熱學實驗等.為了幫助學生更好地理解和掌握這些知識,演示實驗是一種非常有效的教學方法.然而,傳統的演示實驗通常需要高昂的設備和材料,這對于一些學校來說可能是一個經濟負擔.因此,探索低成本演示實驗的方法和途徑具有重要的現實意義.
1? 低成本演示實驗的優勢
1.1? 降低教學成本
低成本演示實驗可以使用日常生活中的簡單材料和設備來進行實驗,減少了對昂貴實驗設備的依賴,有效降低了教學成本,最大限度地增加了演示實驗和學生實驗的開展,提高了實驗效率.
1.2? 提高學生參與度
低成本演示實驗更貼近學生的生活實際,能夠激發學生的興趣和好奇心,提高學生的參與度,讓學生更加主動地參與實驗和學習.由于成本較低,低成本演示實驗可以讓更多的學生有機會進行實驗,增加實驗機會,如果在教育領域中得到廣泛應用,會幫助學生更好地理解科學原理和實驗方法.
1.3? 培養學生的創新能力
低成本演示實驗的材料和設備相對簡單,操作容易,可以讓學生更容易嘗試新的實驗方法和思路,促進學生大膽創新,鼓勵學生利用身邊的資源進行實驗設計和制作,培養了學生的創新能力和解決問題的能力.
2? 初中物理低成本演示實驗的設計思路
第一,利用日常生活材料設計實驗.
例如? 用彈簧和小球演示“彈性碰撞”,用紙張和紙團演示“研究自由落體運動”等.這些實驗材料易于獲取,成本低廉,同時也能夠讓學生更好地理解物理學的基本原理.
第二,利用簡單工具設計實驗.
例如? 用繩子和重物演示“重力和拉力的關系”,用木板和小球演示“慣性”等.這些實驗工具簡單易得,操作方便,能夠讓學生更加直觀地感受物理學的現象和規律.
第三,利用現代技術設計實驗.
例如? 用智能手機和傳感器演示物體的速度,用電腦軟件演示牛頓第一定律等.這些實驗利用了現代技術,能夠更加準確地測量和記錄實驗數據,同時也能夠讓學生更好地了解現代科技在物理學中的應用.
3? 低成本演示實驗創作實例
例題? 在“探究液體壓強與哪些因素有關”的實驗中,某同學取四個相同規格的礦泉水瓶去底(其中B、C、D三個粗細相同),在瓶嘴上扎橡皮膜,將其倒置,如圖1所示,向A、B、C瓶中裝入水,D瓶中裝入鹽水.
(1)瓶嘴下方橡皮膜鼓起的程度可反映液體壓強的大小,此研究方法是(選填“控制變量法”或“轉換法”);
(2)根據A、B兩瓶子橡皮膜鼓起的程度相同,可知:液體的壓強與液體的質量(選填“有關”或“無關”);
(3)根據B、C兩瓶子橡皮膜鼓起的程度不同,可知:液體的壓強與液體的有關;
(4)為了探究液體壓強與液體密度的關系,要通過比較兩個瓶子橡皮膜鼓起的程度,得出的結論是:液體壓強與液體的密度有關;
(5)實驗后,該同學自制如圖2裝置繼續探究,已知隔板在容器的中央.他向隔板左側倒水,發現橡皮膜向右側凸起,這說明液體對容器有壓強(選填“底部”或“側壁”).他再向隔板右側倒入另一種液體,當加到一定程度時,橡皮膜恢復原狀,如圖3所示,則此液體密度(選填“大于”“等于”或“小于”)水的密度.
解析? (1)由于實驗過程中液體壓強大小不易于直接比較,因此在實驗中,通過瓶嘴下方橡皮膜鼓起的程度來反映壓力作用效果,這種研究方法是轉換法.
(2)由題意可知,A、B兩瓶子所裝的都是水,由圖可知,A瓶子所裝水的體積大于B瓶子所裝水的體積,則A瓶子水的質量大于B瓶子水的質量,兩瓶子所裝水的質量不同,深度相同,但橡皮膜鼓起的程度相同,即液體的壓強相同,因此說明液體的壓強與液體的質量無關.
(3)由題意可知,B、C兩瓶子所裝的都是水,且兩瓶子粗細相同,由圖可知,C瓶子所裝水的深度大于B瓶子所裝水的深度,兩瓶子水的深度不同,橡皮膜鼓起的程度不同,即液體的壓強不同,因此說明液體的壓強與液體的深度有關.
(4)為了探究液體壓強與液體密度的關系,根據控制變量法可知,需控制液體的密度不同,液體的深度相同,由題圖可知,C、D兩瓶子符合題意.C、D兩瓶子液體的密度不同,液體深度相同,橡皮膜鼓起的程度不同,得出的結論是:液體壓強與液體的密度有關.
(5)如圖2所示,隔板左側倒水,橡皮膜在側壁上,發現橡皮膜向右凸起,表明橡皮膜所在的位置有壓強,這說明液體對容器的側壁有壓強.在圖3中,因為水對橡皮膜有向右的壓強,右側液體對橡皮膜有向左的壓強,但是橡皮膜恢復原狀,不再凸起,說明橡皮膜左右兩側壓強相等,則有ρ水gh水=ρ液gh液,因為h液>h水,所以ρ液<ρ水.
4? 初中物理低成本演示實驗的注意事項
第一,確保演示實驗安全.在進行實驗時,要確保實驗的安全性,教師應該對實驗材料和工具進行充分的檢查、準備和預判,避免出現安全事故.
第二,保證實驗結果的準確性.雖然低成本演示實驗使用的材料和工具相對簡單,但教師仍然需要保證實驗結果盡可能的準確.在進行實驗前,教師應該對實驗原理和方法進行充分的研究和準備,確保實驗結果的準確性.
第三,注重實驗的演示效果.低成本演示實驗的演示效果可能不如傳統的演示實驗那么明顯,因此教師需要注重實驗的演示效果.可以通過增加實驗的趣味性、可視化等方式來提高實驗的演示效果.
5? 結語
總之,低成本演示實驗是一種經濟、實用、有效的教學方法,它可以幫助學生更好地理解和掌握物理學知識.在設計和實施低成本演示實驗時,教師需要注重實驗的安全性、準確性和演示效果,以提高教學效果.
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