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初中物理中的低成本实验

来源:独旅网
初中物理中的低成本实验

“结论几乎总是以完成的形式出现在读者面前,读者体会不到探索和发现的喜悦,感觉不到思想形成的生动过程,也很难达到清楚地理解全部情况.”学生所学的概念和规律是科学家早已建立的,要让学生真正接受和理解这些概念和规律,就必须在教学过程中引导学生进行主动的实验探究,通过实验将冰冷的物理概念、规律还原出生命的活力.低成本物理实验可以让更多的学生参与到实验当中,并将课堂实验延伸到课下,让学生在实验中体验科学,学习知识,并且在实验中提高、发展和创新.

所谓物理低成本实验是指那些用身边的物品开发的简便易做、趣味性强、形象生动、效果明显的物理实验.“低成本物理实验”(Low - Cost Physics Experiments)也是国际物理教育界所倡导的一种物理教学工作行为, 其宗旨是:一方面通过利用生活中的廉价材料开展物理实验教学可以解决或缓解实验器材短缺问题,满足经济落后国家或地区中学开展物理实验教学的需要;另一方面通过利用生活材料、物品或器具做物理实验,可以提高学生对物理的学习兴趣、培养学生动手能力和实践能力.

当然,开发低成本物理实验,不是为了表演,不是为了求异,要遵循科学性、简易性、直观性的原则.本着这样的原则我校初二物理组主要从以下几个方面对初中物理声光部分的低成本物理实验资源进行尝试开发和利用.

1改进演示实验或开发新的演示实验

1.1实验探究声音是由物体的振动产生的

在传统的教学中,我们一般通过抖动纸张、拨动橡皮筋,敲击音叉让同学体会声音是

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由于物体的振动而产生的.我们也可以选择废旧的扬声器来做这个实验.如图1所示,用两根导线将扬声器和普通的学生电源连接起来,闭合开关,听到声音的同时,看到扬声器的泡沫小人在跳动,通过小人的跳动反映扬声器纸盆的振动;断开开关,小人停止跳动,同时声音消失.学生很容易通过实验得出声音是由物体的振动产生的并且印象深刻.注意实验中为了防止小人跳出纸盆可以用塑料瓶套在小人的周围.

1.2液体可以传声实验

声音可以在液体中传播吗?教学中我们一般通过举例“潜入水中仍然可以听到岸上的声音,水中的鱼会被岸上的声音吓跑”说明液体可以传声;我们也会将发声的物体装入塑料袋再投入水槽中演示液体可以传声,但在此实验中经常会遇到以下问题:一是装入塑料袋内的发声体总会有一部分露出水面,这时我们不能排除听到的声音可能是通过空气的传播进入人耳的;二是为了防止发声体露出水面我们在袋内加一个重物,这时发声体经常会沉入水中碰到容器底部,这时我们又不能排除声音是通过容器这个固体传播,再经过空气传播而进入人耳的.只有让发声体刚好悬浮在水中才能排除空气和固体传声的影响,说明液体可以传声.

如何方便的调整发声体使其刚好能悬浮在水中呢?我们对此实验做了如下改进.

如图2,将手机和一小块磁铁同时放入密封的塑料袋内,通过加减吸附在发声体上曲别针的数目就可以方便的调整使发声体刚好悬浮在水中了,当发声体悬浮时,拨打发声体的号码使其发出声音,学生通过能听到悬浮在水中的手机的声音,可以很容易得出水可以传声的结论.

1.3固体可以传声实验

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用纸杯和细绳做成的土电话可以说明固体可以传声.虽然不少学生对土电话都非常熟悉,但是当学生们真正通过土电话能听到空气中听不见的声音时,他们还是感到非常的高兴和惊奇的.我们可以通过游戏让同学感受到固体可以传声,让学生在游戏中去学习、去体会.如图3,三人一组,甲乙两名同学保持一定的距离(教室前后各一名最佳),首先,甲同学轻声读出丙同学纸上显示的一系列动作,让乙同学去完成这些动作,由于甲同学的声音很小,所以乙同学听不到,很难做出正确的动作;然后,甲同学尽可能保持和刚才一样小的声音对着土电话轻声读出丙同学纸上显示的一系列动作,让乙同学通过土电话去听声音完成相应的动作,由于借助了土电话,所以这次乙同学很轻松地做出正确的动作.此游戏非常生动地排除了空气传声的干扰,说明了固体可以传声.

1.4色散实验

传统的色散实验是让三棱镜分解太阳光而出现一条彩色的光带,实验受地理位置和天气的限制,有的教室在阴面没有太阳光或阴天的情况下此实验就无法进行了.我们可以用教室投影仪的光来代替太阳光来克服这两个困难.

先在PPT课件中做一个白色的狭缝页面,将此页面放映通过投影仪显示在大屏幕上,如图4(a),将三棱镜放在投影仪前,如图4(b),此时在投影仪左右两边的墙壁上就会出现一条大而清晰的彩色光带,如图4(c),学生看了非常振奋,被大自然的美丽和奇妙所折服,同时深刻地理解了白色的光原来是由其中颜色的光混合而成的.我们还可以在第一个三棱镜前再放一个透镜,如图4(d),此时,投影上又恢复了一条白色的狭缝,如图4(e).

2变演示实验为学生分组实验

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2.1人耳听声的实验

人耳是如何听到声音的?声源振动产生声音,声音以波的形式向远处传播,通过空气或其他介质传到我们的耳朵里,先经过外耳道,再引起鼓膜振动,这种振动通过听小骨或其他组织传给听觉神经,听觉神经把信号传给大脑我们就听见了声音.鼓膜真的振动吗?我们可以通过下面的分组实验让学生感受到鼓膜的振动.

如图5,用橡皮筋把光滑的塑料薄膜固定在纸筒的一端,再把纸卷成一个锥形,将纸卷和纸筒固定在一起就成了耳朵的模型.用激光笔照射薄膜,使光点反射在墙上(或固定好的白色卡片上),对着锥形管大声唱和大声说话,光点就会快速抖动.光点的抖动反映了塑料膜及鼓膜的振动.

2.2骨传导

将耳朵堵住,把振动的音叉抵在牙齿、前额或耳后的骨头上可以听到声音说明声音可以通过头骨、颌骨进行传导.分组实验时,让学生把循环使用的音叉抵在牙齿上不太卫生,我们可以用筷子代替音叉,将筷子抵在有滴答声的钟表上来感受骨传导,如图6.

2.3探究影响音调的因素

我们可以用普通吸管做成笛子来探究影响管乐器音调的因素.将普通的吸管一端剪两下,使其出现两个尖端,如图7,然后用指甲捋一下这两个尖端(使其软一些),一个简单的吸管笛就做成了,用剪刀改变吸管笛的长度,还可以发出不同音调的声音.当学生吹着用普通吸管做成的笛子,欢喜之情溢于言表.

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3课外实验

课堂结束了,但是知识没有结束,思维还在继续.课外实验是课堂教学的补充和延伸,在教学过程中,笔者经常提醒学生积累日常学习、生活中那些感觉到用起来不称心、不方便的东西或方法,从中选题进行实验探究,以小实验、小发明、小制作的形式将教学延伸到课外.比如学习了噪声的知识后,我们会指导学生制作一个消声器或制定一个可行的减弱学校噪声的方案;学习了平面镜成像的知识后我们会布置学生自制一个潜望镜,有的学生还利用平面镜制作了神奇的魔盒,还有同学制作了太阳灶;更有几个学生用纸、试管、木料等材料制作了各种乐器,组成了一支环保乐队.课外的延伸实验使得学生聪明的脑瓜里冒出了一朵朵美丽神奇的浪花.

“听到了,我会忘记;看到了,我会记住;只有做了,我才理解了.”我校物理组在声光部分开展的低成本物理实验的尝试,通过课堂演示实验、课堂分组实验和课外课外实验几个环节,达到了良好的教学效果,使学生不但记住了,而且理解了.低成本物理实验真正做到了成本低而智慧不低、技术不低、价值不低.

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