开发物理土实验瓶瓶罐罐进课堂

开发物理“土”实验 瓶瓶罐罐进课堂 2014.3“土”器材、“土”实验，这种来源于生活的“器材”更容易使学生接受，并能展开联想对实验进行拓展，学生学起来就会有兴趣，他们会忽然发现原来生活中到处都有物理现象，离开摩擦他们寸步难行，离开重力饭吃不到嘴里，一只气球、一个易拉灌、几个棋子，几把尺子，就是几片纸条做出的实验，都能产生很好的效应。历史上苏州大学人称一个留过洋的“土教授”-朱正元教授，是一位坚持教育规律真正一流的教育家，力主自制教具仪器。他说：“不要迷信只有工厂制造的仪器才是仪器。以一枚硬币和一张废可以表演重力加速度相等的实验；用废旧做大实验；用一只塑料杯可以做物体的、水的表面、大气、热的传导和、声的、摩擦起电、光的与等10多个实验”。这就是他所提倡的“瓶瓶罐罐当仪器，拼拼凑凑做实验”。今天我借助朱教授的观点，谈谈“瓶瓶罐罐当仪器，拼拼凑凑做实验”我的一些做法和看法。一、利用“土”器材 开发“土”实验 使课堂更精彩物理实验教学就是从学生的生活经验出发，将学生身边的事物与学习的内容紧密结合，使学生在自己熟悉的环境中进行探究实验、把握新知，达到学以致用的预期的效果。在教学中努力寻找和筛选学生身边熟悉和感兴趣的事例，作为学生进入思维的前提，把“身边的实验”引入课堂，巧妙利用学生的生活经验，生活中常见的“瓶瓶罐罐”，让学生体会物理知识的学习并不是那样的空洞，而是实实在在，深刻体会身边就是物理。下面以声这部分具体来谈谈。1、“土”法上马 使课堂更精彩课题：声音的产生原因和传播探究目的：通过观察总结知道发声时声源在振动探究1：（请学生演示）将沙粒放在不发声的鼓面上，沙粒并不被弹起，然后敲击鼓面，鼓面上的沙粒被弹起，用手按住鼓面，鼓面不发声，沙粒静止，观察。然后引导学生思考：（1）能听到什么？观察思考沙粒在什么情况下被弹起？（2）手按住鼓面时沙粒运动吗？鼓面振动吗？还有声音发出吗？在学生回答完以后，告诉学生：鼓面的振动，不容易观察，通过沙粒的振动推断鼓面的振动，这种通过其它物体间接观察的方法，有利于培养学生的观察能力和分析能力。探究2：（两人一组，分组探究）学生橡皮筋实验：一人将橡皮筋拉长拉紧，另一人用手拨动橡皮筋，观察橡皮筋：（1）能听到什么？同时注意观察此时橡皮筋处于什么状态？（2）当振动停止的时候，还能听到声音吗？让学生通过观察认识到橡皮筋振动时，发出声音；橡皮筋不振动时，不发出声音。探究3：（分组探究）学生用塑料刻度尺做实验：使刻度尺的一部分伸出桌边，一手将刻度尺另一部分紧压在桌边上，另一手拨动伸出端，观察（1）能听到什么？观察此时刻度尺处于什么状态？（2）当振动停止的时候，还能听到声音吗？设计思路：橡皮筋、刻度尺的振动，学生能直接看见，发出的声音能直接听见，在此处让学生自己实验，便于学生理解振动概念，有利于学生建立声音与振动的联系；由学生自己动手动脑，就地取材，自己来制造声音，培养学生使用手边的学习或生活用具进行简单的物理实验和探究物理问题的能力，在探究活动中进行合理的推理，从物理现象中归纳出简单科学规律，并在获取知识的同时培养学生的发现能力和创造能力，同时使学生觉得物理就在身边，对物理有亲近感。探究4：请同学们用手摸着喉头部分，朗读“风在吼，马在叫，黄河在咆哮”，然后请一位同学说一说摸着喉头的手有什么感觉，认识人发声时，声带在振动。在学生完成上述几个实验的基础上，引导学生思考、讨论如下几个问题：（1）在以上实验中，发声的物体相同吗？发出的声音相同吗？（2）这些物体在发声时，有什么共同的现象？由此推想，声音是怎样产生的？设计思路：引导学生进行交流和讨论，通过充分的交流和讨论，一方面使学生从上述具体的实验现象中抽象概括出发声体的共同特征，认识到声音产生的条件，另一方面也训练了学生的表达能力和交流能力。归纳、概括是初中阶段得出物理规律的重要环节，在大量事实的基础上进行，这里依次通过间接观察、直接观察、亲自感受，层层深入地使学生对声音的产生有了正确的认识，同时也引导学生进行讨论，促使学生对科学概念的认识由感性向理性升华，在个性化认识感知的基础上达到理解、认同、意义建构探究目的：通过探究观察总结知道声音的传播条件引导学生：刚才同学们朗读的时候我们听到了声音，物体发出的声音是怎样传入我们的耳朵的呢？通过前面的实验我们知道声音可以在空气中传播。探究5：将正在发声的闹钟用食品袋包好，放入水中，试试能否听到声音。结果表明能听到闹铃声，这说明声音能在液体中传播。探究6：（两人一组，分组探究）把两张课桌紧挨在一起，一个同学敲桌面，另一个同学把耳朵贴在另一张桌子上，是否能听到声音？两张桌子离开一个小缝，再试试，声音有什么变化？说明什么？ 探究7（教师演示真空不能传声实验）由于农村条件限制做这个实验时，玻璃罩根本不能抽成真空，这个实验不能做，为此，我用身边的器材设计了这么一个实验：找一个音乐贺卡上的电子线路板，接通开关，音乐响起。然后用一根线吊着，放入一个好的保温瓶胆中，盖好软木塞，就听不到声音了。因为保温瓶胆的夹层是真空的，可以引导学生得出真空不能传声的结论。本节课，在整节课的教学过程中，用身边的器材，使学生觉得物理并不神秘，物理就在身边。2、“土”法发出声 学生有兴趣探究目的：探究影响音调高低的因素决定音调高低的因数，在新编的教材中已删去，但生活中又很常见，学生有时会对这些问题发出一些疑问，同时中考探究题中也常遇到。所以，对这部分的几种发声，利用随手可得的材料，可以进行一些探究。（1）二胡引进课堂二胡的基本结构（如图）：两根粗细不同弦固定在弦轴和琴托上；千金和琴马使两根琴弦有相同的长度；用琴弓拉便可发出声音。如何来探究影响弦振动音调高低的因素呢？弦的松紧对音调的影响：旋转琴轴，一边改变琴弦的松紧，一边拉动琴弓，听发出声音高低的改变。弦的长短对音调的影响：一边拉动琴弓，一边手指在琴弦上上下滑动，听声音高低的变化。值得一谈的是：二胡揉弦的两种方法：一种“腕揉” 即靠手指在琴弦上滚动以改变弦的长短来改变琴声的波动；一种“压揉” 是改变对弦的张力为主 即改变弦的松紧，压力大，琴弦紧，压力小，琴弦松。弦的粗细对音调的影响：二胡的内弦粗外弦细，但要控制相同的松紧、和长短，长短方面：两根弦都是从千金到琴马之间的距离，很容易控制，但要控制相同的松紧，可以将粗细两根弦同时插入一个弦轴孔中，拉紧后再旋紧，可以达到两根弦相同的松紧，再拉两根弦进行比较，效果非常明显。这里研究的是弦振动，声音的发出是很复杂的，在我们实际研究中，时常遇到影响乐音因素的其它问题，比如说管振动、腔体振动等等。（2）初步探究管振动：我们用一根吸管可以做管振动发出的声音与管的长短的关系。方法：1、如图取一根肯德基用的软吸管，咬软咬平吸管一端，然后吹就可以吹响。一边吹一边用剪刀不断的将吸管剪短，发出的声音在不断地变高。普通的竹笛从第一孔到第六孔依次的开放，声音在不断变高，是典型的发声的管越短声音越高。方法：2、如图市面上有一种吸管，用上面的方法将其吹响，缩短或拉伸外管，使管子变短或伸长，我们听到的声音变高或变低。乐器中长号的发声就和这种情况类似。当然，其它的如还与气流的速度等有关，这里我们仅探究的是音调的高低与管的长短关系。（3）腔体振动问题：另外我们还遇到一些腔体振动问题，如：1、 酒瓶放入多少不等的水一排空的酒瓶，放入多少不等的水，敲响瓶子音高与水的多少有关，通过实验，水多振动体沉重，声音低，水少振动体轻脆，发出的声音高。(碗里放水敲响及酒杯放水摩响和这里是一个道理)2、 探究另一种腔体发声的乐器：埙（如图） 这种民族民间乐器，不是管、不是弦，究竟是怎样发出音的高低的呢？探究：用一音嘴插入封闭的易拉罐上，如图在易拉罐上开三个圆孔，A、B、C AC孔大小相同但位置不同，AB在同一水平位置，但孔的大小不同。探究比较：用手指堵住三个孔，嘴吹音嘴，依次放开A或C，发现音高没有发声变化。结论：其发声的高低与发声孔位置无关；用手指堵住三个孔，嘴吹音嘴，依次放开A、或B，发现音调变高。结论：其发声的高低与发声孔的大小有关，发声孔越小，发声音调越低。以上是声这部分一些实验和拓展实验，虽然“土”，许多实验所需的器材都可以从生活中或身边找到，只要我们留心，稍加引导，学生在平时就可以做大量的实验。这样既增加了学生动手的机会，从而培养学生的实践操作能力，又能使学生认识到自己身边就有许多物理问题需要研究，从而激发学生学习物理的积极性和主动性，对全面提高学生的素质是十分有益的。二、瓶瓶罐罐常用品 物理实验有妙用使用身边随手可得的物品，进行探究活动和各种实验，可以拉近物理学与生活的距离，让学生深切地感受到科学的真实性，感受到科学和社会、科学和日常生活的关系。另一方面，由于这些物品本来的用途并不是进行实验。这种做法本身就是一种创新。生活中能用来做物理实验的材料很多，下面介绍两例巧用身边随手可得的物品进行的物理实验。1、巧用塑料瓶做实验（1）演示“惯性现象”取一只空矿泉水瓶，截去上半部分并装入适量的水，然后盖上一块硬纸板，将鸡蛋放在硬纸板上（如图所示），用手指突然弹击硬纸板，可以观察到鸡蛋并没有随硬纸板一起飞去，而是安然的落入瓶中。鸡蛋正是由于自身惯性还保持原来的静止状态而落在正下方。（2）演示“影响压力作用效果的因素”取一只空矿泉水瓶，向瓶中装入少量的水放在一块海绵上，立刻看到海绵凹陷一些；将矿泉水瓶装满水再放到海绵上，会发现海绵凹陷得更深了，如图所示。可以得出压力的作用效果与压力大小有关；取一只空矿泉水瓶，向瓶中装满水 甲 乙 丙盖上瓶盖，放在一块海绵上，观察海面的凹陷程度，然后将瓶子倒置过来再放在海面上，观察海面的凹陷程度，比较两次凹陷程度，可以得出压力的作用效果与接触面积大小有关。（3）演示“大气压强”的存在方法1：拧开塑料饮料瓶的瓶盖后，用打火机点燃浸过酒精的棉花团，用镊子放入塑料饮料瓶中，然后旋紧瓶口，火熄灭片刻后，塑料饮料瓶就发生明显的变形，同时有喀喀声音的出现。这是棉花团在瓶内燃烧，气体体积膨胀又溢出，封口冷却后，瓶内气压减小，外界大气压把瓶压变形了。松开瓶盖后，空气进入内外气压平衡，在弹力的作用下，瓶身恢复了原样。方法2：饮料瓶中盛满水，用一硬纸片（或塑片）挡住瓶口后，用手支撑着倒立过来，松手后，所挡的硬纸片掉不下来。再缓慢地使饮料瓶在竖直面转动360度，硬纸片也倒不下来的，从而形象生动地证明大气压的存在。（4）演示“液体内部压强与深度有关”如图所示。取一矿泉水瓶，在其侧壁钻三个上下位置不同的小孔，用橡皮塞塞住，给瓶里充满水，将瓶放在足够高的桌面上，然后把橡皮塞同时拔出，通过实验探究可发现，从不同的孔向外喷水的水平射程不同，从而演示了“液体内部压强与深度有关”。（5）演示“液体内部向各个方向都有压强”取一矿泉水瓶，若在矿泉水瓶体的不同方向上，用小铁钉钻很多小孔，然后向瓶内装满水，盖上瓶盖，两手用力挤压瓶体，可看到水从不同的小孔中向各个方向喷出，这可以证明了“液体内部向各个方向都有压强”。（6）演示“浮力产生的原因”取一个瓶口内径略小于乒乓球直径的矿泉水瓶，去掉其底部，把一只乒乓球放到瓶口处，然后向瓶里注水，会发现水从瓶口流出，乒乓球不上浮，原因是“乒乓球只有上表面受到水向下的压力，而下表面基本没有受到水向上的压力”，因而乒乓球不上浮（如图甲所示）；接着用手指堵住瓶口，不久就可观察到乒乓球上浮起来（如图乙、丙所示），其原因是此时“乒乓球上、下表面均受到水的压力，且下表面所受的压力大于上表面所受的压力”。可以演示“浮力产生的原因”，即“液体对物体上、下表面的压力差所引起的”。（7）演示“力的作用效果”双手挤压空矿泉水瓶可以使瓶子变形，如果施加的力增大，瓶子变形程度就加大，这表明力的作用效果跟力的大小有关，力越大，力的作用效果越明显。（8）演示“物体的浮沉” 制作浮沉子：取一矿泉水瓶，倒入适量的水（不倒满）。然后取一小玻璃瓶（装六神丸）向其中装入适量的水，将其倒放入矿泉水瓶中，使其漂浮（如图所示），然后盖上瓶盖，通过用力挤压瓶体发现小玻璃瓶可以实现下沉和上浮，制作成一个简易的浮沉子。或者不盖盖子，而在瓶口扎上一块橡皮膜，然后用手指按压橡皮膜，同样可以使小玻璃瓶实现浮沉。（8）演示“凸透镜”的相关实验取一矿泉水瓶，可以在瓶中装满水，对着太阳光，可以在地面上得到“细细”的亮条，说明凸透镜可以汇聚太阳光（凸透镜对光的汇聚作用）。取一矿泉水瓶，可以在瓶中装满水，然后隔着瓶子观察物体（注意瓶子与物体之间的距离适中），可以看到放大了的物体的虚像，演示凸透镜成放大的虚像。（9）演示“失重现象”取一矿泉水瓶，给瓶内装半瓶水，在瓶底用铁钉钻一小圆孔，我们可看到水从孔中喷出， 若这时让塑料瓶自由下落，可看到水不再向外喷出，这就验证了水的失重现象。（10）压缩气体体积，气体液化演示拧开瓶盖，滴入几点乙醚，拧紧瓶盖后，稍待一会，蒸发，乙醚液体不见了。当用手挤压瓶体时，乙醚液体重新出现在瓶壁上。这表明压缩气体体积，气体被液化。 （11）碘的升华与凝华演示拧开瓶盖，加入少些固态碘，拧紧瓶盖后，竖起将含有碘的瓶底，放入烧杯中的沸水里，就会观察到紫色的碘蒸气从瓶底上升，到瓶子的上部后重新凝华成闪闪发光的碘晶体。此时摇动饮料瓶时看到瓶底的碘仍然是固体，这比用烧瓶在酒精灯上加热出现液态碘的可操作更强。此外，利用矿泉水瓶还可制成水平仪，可用来做阿基米德原理的溢水杯等多个实验。2、气球在物理实验中的妙用气球是生活中一种常用的娱乐产品，在物理实验教学中巧妙地运用它，也可达到一些意想不到的效果。（1）演示声音在液体中传播先将手机装入气球内，用一根长线密封好。然后把它慢慢浸没于水槽中，并让手机的屏幕正对着学生。用另外一个手机对其进行拨号，手机开始振铃。这样，学生既可以看到手机屏幕的亮光，又可以听到从手机发出的声音。如图所示。这就证明了声音可以在液体中传播。（2）演示水凸透镜用一个透明的气球，在里面充入一部分水，用细线扎紧，让太阳光照射气球，可以观察到在气球后面出现了一个很亮的光斑。如果在气球后面较近的位置放一个物体，气球就变成了一个放大镜，通过气球观察，就可以看到物体正立、放大的虚像。（3）演示力学实验演示力可以使物体发生形变、弹性形变如图，将吹了气的气球置于桌上，用手掌压气球，可看到气球被压扁，说明力可以使物体发生形变；松开手气球恢复原状，说明气球发生的是弹性形变。演示压力的作用效果a如图a，一手手掌平压在气球上，另一手用手指顶住气球，可看到，与手掌接触的那部分气球形变较小，而手指顶着的那部分气球形变明显，并且用的力越大，形变越明显。图a 图bb如图b，把气球放在钉板上，再把木板放在气球上，向木板上施加压力，气球形变但不会被钉板上的钉刺破，说明压力的作用效果与受力面积有关。体验液体压强的存在如图a，向玻璃管内加水，玻璃管底部的气球膜向下凸出，说明液体对容器的底部有压强；如图b，把下部蒙有气球膜的玻璃管插入水中，橡皮膜向内凹，说明液体内部有压强。图a 图b演示大气压的作用准备一个吹胀的气球，一只边缘平滑的塑料杯（或碗）。先让气球表面沾些水，再在塑料杯（碗）里倒满开水，过一段时间将开水倒掉，接着把塑料杯倒扣在气球上。等一会儿，摸摸杯子已经变得很冷了，拿起气球再翻个身，可见塑料杯挂在气球下，不会掉下来。原因是被开水烫热的杯中充满了热空气，扣在气球上以后，杯口被密封，等里面的空气冷却了，体积缩小，使杯内的空气压强小于杯外，在杯外的大气压力作用下，杯子被吸附在气球上。若用手指按压一下杯子边沿的球膜，外面的空气进入杯内，杯子马上就脱离气球了（如图）。演示流体压强与流速的关系如图，把气球悬挂起来，向气球的一侧吹气，会发现气球向吹气的一侧靠近，原因是吹气的一侧气体流速快，压强小，另一侧的气体压强大故而产生一个压力差使气球发生偏转。演示反冲现象如图，将吸管插入气球口，用细线把其扎紧，用气筒给气球打足气，用手堵住吸管，让吸管口朝下，然后放手，会发现气球沿直线竖直上升。实验能够很好地说明反冲运动。在这里要注意选用吸管要稍长一些，有利于气球沿直线上升。（4）、演示电学实验电荷的相互作用如图12所示，气球充好气后，用干燥的丝线将气球悬挂起来。用干燥的手擦气球的表面，使球带电（手最好先在火上烘干）。用摩擦过气球的手去靠近气球，手会吸引气球，让用手摩擦过的另一个气球靠近它，两球会相互推斥。这个实验说明了电荷的相互作用。带电体吸引轻小物体用塑料梳子与头皮摩擦后去靠近吹有一定气体的气球，发现气球能被梳子吸附起来，说明带电体能吸引轻小物体。 在现代生活中有各种材料和造型的气球，如果我们注意加以利用或改造，可以以较低的实验成本，帮助学生理解不少物理中的“大道理”。其它还有很多生活中的常见物品，如直尺、铅笔、纸张、硬币、橡皮筋、小平面镜、鸡蛋、易拉罐、乒乓球等等都可以拼拼凑凑做实验，就不一一列举了。实践证明，把“身边的实验”引入课堂，巧妙利用学生的生活经验，生活中常见的“瓶瓶罐罐”，对激发学生学习物理的兴趣，增强学生学好物理的自信心，培养锻炼学生的观察、创造、分析、探索等能力有着巨大促进作用。