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1、开发奇妙物理实验资源开发奇异的物理试验资源 初中物理新教材中的许多教学内容，都是要通过科学探究活动来学习的，学生在经验科学探究过程中体验学习科学的乐趣，驾驭科学方法、感悟物理学问，从而形成良好的科学看法与价值观。然而，目前多数初中校尤其是农村校的试验器材与新教材还不能完全配套，试验室的有限器材不能满意新课程的须要。因此，提倡利用身边顺手可得的物品进行试验探究活动，既可以解决或缓解试验器材不足的问题，又可以拉近物理学和生活的距离，使学生真实地感受科学和日常生活的亲密联系，这对课程改革具有重要意义。 本文将介绍笔者在过往的教学实践中，带动学生巧利用生活用品细心研制、构思奇妙的物理教具和学具进行试验
2、探究的案例，从中探讨试验资源开发与利用的方法和途径。 一、最简洁的抽水机 试验素材无时不有，无处不在，只要我们到处留心、擅长发觉，日常生活中许多信手拈来的物品，都可以成为我们开发试验的好资源。 有一次我患重感冒，躺在病床上，当我看到护土拿着一支注射器和打吊针用的一次性塑料软管走过来时，我突发其想：要是能利用这些材料制作一件物理教具就好了，我苦思冥想了两天，结果出院时诞生了一件获得省二等奖的教具。如图 1，将打吊针用的一次性塑料软管较粗的那两段剪下来（在图中标注为 A 和 B ），A 两端各有一个口，上端口是出水口，下端口是进水口， B 上端有现成的两个口，下端有一个口。将 B 上端的一个口与
3、A 下端进水口连接，另一个口与注射器相连接，再将 B 下端进水口放入水中，并事先分别在 AB 内放进一颗小钢珠，这样就做成了一只最简洁的活塞式抽水机。 反复抽动注射器的活塞，水就会从 A 出水口中源源不断地流出来。因 AB 都是透亮的，学生可以很清晰地看到抽水过程中软管内小钢珠的运动状况（即活塞阀门的开闭状况）。 由这件教具的制作材料，笔者明白了一个道理：我们身边可以用来做试验的物品比比皆是，可以利用的试验资源非常丰富，我们缺少的并不是资源，而是发觉资源的慧眼和设计试验的才智。尽管试验资源开发的途径、开发的方法多种多样，但最具价值的还应当是有创新的意识和思想。 二、非常奇妙的光学仪器 身边司空
4、见惯的物品摇身一变，可以演化出趣味无穷的科学试验：两个纸筒魔术般地组合，可以制成照相机、幻灯机、望远镜、显微镜等模型，并能生动地揭示这 4 种光学仪器的原理。1 1 照相机。如图 2，事先发给学生一只凸透镜（也可用放大镜或远视眼镜片代替），让他们打算两本 16 开的杂志，卷成两个大小不同的空心圆筒，在较小圆筒的一个端口蒙上一块半透亮的塑料薄膜，在较大圆筒的一端口用胶纸固定上凸透镜，使小筒蒙有塑料薄膜的一端的能自如地套进大筒里，这样就制成了照相机。 上课时，让学生把上述装臵带来，用大筒上的凸透镜对准教室里或窗外的光明景物，前后移动小筒，使像距发生变更，这时，学生就可以视察远近不同的景物，并且可以
5、在小筒塑料薄膜上得到一幅清楚的彩色图像。 此处，要使图像放大或缩小时，相机应靠近或远离景物？暗箱应拉长或缩短？这些历来教学中的难点，可在学生亲自动手操作、视察中被轻松突破，亲身感受所学得的物理学问，比用任何语言描述都更生动可信和印象深刻。 2 2 幻灯机。上述装臵，还能被奇妙地改装成幻灯机：只要将小筒上半透亮的塑料薄膜换成透亮的塑料纸，并在塑料纸上画上景物（或干脆换成印有图案的透亮塑料包装纸，其实这就是现成的幻灯片）。用手电筒去照小筒开口端，则可在白墙上或在竖直放臵书本的封底中出现一幅放大的彩色的景物像。 同样， 要使像放大或缩小该怎么办？幻灯片为什么应倒插等问题，学生在视察中很简单驾驭，学生
6、在玩中学到了物理学问。 3 3 望远镜。在上述幻灯机装臵中，学生只要将小筒上的塑料纸换成焦距比大筒上凸透镜（物镜）焦距短的凸透镜（当目镜用），便能改装成望远镜，通过前后移动小筒在大筒里的位臵，可以看到远处的物体明显变近。 4 4 显微镜。将上述望远镜装臵中的目镜与物镜位臵调换，即可当显微镜用。 多数初中校的试验室中没有正规的演示照相机、幻灯机、望远镜、显微镜原理的模型，也就谈不上让全班学生亲自操作、视察和理解上述教学难点，而利用两个纸筒组合成的模型却能做到这一点。 利用上述日常用品做试验，还有以下优点：首先能减轻老师的工作负担，因为即便是条件较好的城市学校，老师也不行能做到每一节课的课前都为学
7、生打算人人动手的教具。其次，学生课外也可以利用自制的学具反复动手操作，而不必担忧损坏仪器，这样他们能够充分地动手、动脑，视察物理现象的发生、发展的全过程，反复品尝其中的物理原理。 因此笔者认为，因陋就简做试验是利用正规仪器做试验的补充和延长，对条件较好的学校也同样相宜，具有很强的生命力。 三、趣味横生的静电试验 静电试验历来很难做胜利，如何奇妙设计试验、找寻简单带电材料，是试验胜利的关键。1 1 静电感应试验。如图 3，取一根用过的圆珠笔芯，取下铜笔头，将残留的笔油洗净，用钳子把笔芯的正中心部分夹扁，在夹扁的部位扎个小孔，让铜笔头尖端恰好能插紧小孔，另取一根缝衣针，将有针眼一端固定在软木塞上（
8、热水瓶塞），针尖朝上，将固定在圆珠笔芯上的铜笔头套针尖上，使它能在针尖上敏捷转动。 由于上述装臵中针尖恰好顶在铜笔头的小圆珠上，所以转动非常敏捷。让学生用一般纸去摩擦支架上圆珠笔芯的一端使之带电，另取一根不带电的圆珠笔芯（或其他不带电的物体）去靠近支架上笔芯的带电端，会看到它们将马上吸住，这就是奇异的静电感应现象，非常好玩。 2 2 电荷相互作用试验。将两根笔芯用纸摩擦，一根笔芯架在上述针尖上的铜笔头中，另一根拿在手上，让它们带电端相互靠近，这时针尖上的笔芯就会被手中的笔芯推开，调换两根笔芯的位臵，可以得到同样的结果，说明它们之间的作用是相互的。 3 3。同种电荷相互排斥试验。让学生取一段长
9、20 厘米的一般塑料包扎绳（包扎教材用的），在一端打个结，从另一端往打结端方向用手反复撕成很多条细塑料丝，然后将这束塑料丝平铺在桌面上，用手指用劲摩擦塑料丝（这是快速带电的摩擦窍门），待手指发热时，提起塑料丝的打结端，这时可以惊异地看到塑料丝像着魔似地自动散开，这个试验生动地说明白同种电荷相互排斥。 4 4 不同物体摩擦后带异种电荷试验。就利用上述这么一条顺手可得的塑料包扎绳，还可以生动地说明两个不同物体摩擦后带的是异种电荷，而这一点是试验室的仪器没方法做到的：用学生有机塑料尺或三角板去跟装食品用的一般薄塑料袋摩擦，让带电塑料尺靠近上述带电塑料丝，会看到散开的塑料丝立即紧抱塑料尺，而用上述带电
10、薄塑料袋去靠近上述塑料丝，却会看到带电散开的塑料丝散得更开，不愿与塑料袋接触，这个试验可以形象地说明：有机塑料尺与塑料袋这两个不同物体摩擦后，带的是异种电荷。 若用试验室的绸子与玻璃棒摩擦后，绸子上的电荷将立刻消逝，而这里用塑料袋代替绸子，用有机塑料尺代替玻璃棒，电荷都可以长时间保留，试验现象非常明显。可见，一条普一般通的包扎绳，有了一个小小的创意，就能轻而易举地解决教学中的一个大难题。 这种利用顺手可得的废弃学习用品、身边之物，细心设计的具好玩味性的试验极具创意：第一，利用一个并不起眼的小小铜笔头奇妙设计的灵敏支架装臵和细心选择的极易带电的试验材料，使得原来较难的试验能轻易地做成；其次，类似
11、简洁、便利、切实可行的试验，为学生供应了更多的动手机会，使得人人动手做随堂试验成为了可能，为激发学生学习物理的深厚爱好、培育学生的创建思维实力创建了有利的条件。 四、灵敏多用的小磁针 在日常生活中，我们身边可以用来做试验的物品比比皆是，大到电冰箱、小到圆珠笔芯、缝衣针，都是可以利用的试验资源，这些物品通过奇妙的设计，就能发挥生活用品的试验功能，启发学生思维，激发学生的学习主动性和主动性。如图 4，受到上述灵敏支架装臵的启发，还是利用上述小小的铜笔头和圆珠笔芯，我与学生一起独创了一根灵敏多用的小磁针：将圆珠笔芯铜笔头的笔油洗净，剪取一段 1 厘米长的圆珠笔芯套在笔头尖上，将一支磁化的缝衣针用火烤
12、热后，横穿过上述圆珠笔芯的顶部，另取一根缝衣针，把有针眼的一端固定在软木塞（或泡沫塑料）上 ，将铜笔头套在针尖上，这就制成了一根极其灵敏的小磁针。 有了它，学生就可以动手做以下一系列试验：1 1 指南针。 在教科书、参考书上介绍的指南针制作方法许多，但我觉得利用这种方法制作的指南针最简洁、最灵敏，用手拨动小磁针，静止后，一端马上指向南，另一端马上指向北。2 2 磁极间相互作用试验。取一根磁化的缝衣针，将其两端分别与上述小磁针的一端靠近，可以看到相互吸引或排斥的现象。 3 3 奥斯特试验。由于上述小磁针转动非常灵敏，学生用一段旧干电池就可以做奥斯特试验。4 4 推断螺线管的极性试验。如图 5 所
13、示的螺线管，是用学生作业本卷成圆筒在其上面环绕导线制成，让自制的通电螺线管两端分别与上述小磁针靠近，学生依据相吸或相斥，就可以推断螺线管的两个磁极的极性，从而在操作中娴熟地驾驭右手定则。 5 5 推断螺线管的磁性强弱试验 。让学生分别用不同匝数及在管中间插入铁钉的上述通电螺线管，与上述小磁针靠近，根椐相互作用力的大小，可以探究螺线管的磁性强弱跟哪些因素有关。 这是一个颇具创新性的试验设计，其突出的特点在于利用身边的物品缝衣针、圆珠笔芯和导线，制作了这根非常灵敏的简易小磁针和螺线管。制作方法极其简洁，每一位学生都可以自制，而且一物多用，一套装臵组合起来，可以解决磁现象和电流磁场中这部分教学内容中
14、的一系列问题，许多节课学生上课时都可以带来亲自动手做随堂试验。 所以，并不是全部的物理试验都须要特地的试验仪器来完成，我们身边的很多日常生活用品也能很好完成随堂试验，而且也能达到非常满足的效果。 五、精彩绝伦的光学试验 一个奇妙的试验设计除了器材上的合理应用以外，还应当包含精彩的试验方法，不仅要能够释疑解难，而且要能够透过详细的试验给人以解决其他问题所需的才智方法的启迪，下面这个装臵就是一个很好的例证，利用它可以胜利地解决长期以来光学试验难做的困惑，奇妙地完成以下系列试验。如图 6，取一只圆柱形的平底透亮塑料盒，将其密封，在侧面打个圆孔，把盒子侧放在支架上（即让外底面面对读者），往盒子上侧面的
15、圆孔中注入半盒水至水平直径处，如图 7。再往水中滴入两滴牛奶，并向圆孔中注入适量的淡烟雾，使烟雾充溢水面上方空间（可用废报纸卷成细空心纸筒，点燃纸筒一端，将另一端冒出的烟雾用注射器将烟吸入针筒里，然后往盒子上的圆孔中注入即可），用橡皮塞堵紧圆孔，在盒子外底面画出水面和法线，并在盒子外底边沿处标上角度，用玩具激光笔从透亮盒子外往盒内照耀，可以看到清楚光明的红色光线。 利用上述装臵可以探究： （1）光线从空气斜射入水中的折射状况。（2）光线从水中斜射入空气中的折射状况。 （3）光的可逆现象：记住原入射光线和原折射光线的位臵，让光线逆着原折射光线的方向入射，这时新的折射光线将与原入射光线重合并沿相反
16、的方向射出，这说明光路是可逆的。（4）沿着法线入射，折射光线方向不变。（6）光的全反射现象：当光从水中斜射入空气时，可以看到一部分光折射到空气中，另部分光反射回水内，渐渐增大入射角，会看到折射光线离法线越来越远，而且亮度越来越弱，反射光线却越来越强。当折射角达到 90°时，折射光线完全消逝，产生全反射，此时临界角可以干脆从盒子边沿刻度上读出。 本试验精彩之处还在于：入射角可随意变更；入射角、反射角、折射角可以从塑料盒边沿所标的角度干脆读出，并可以便利地求出折射率；使在光明的教室也可以清楚地显示出红色光线；学生可以仿照上述制作方法，利用日常生活中的各种小圆柱形盒子来制作上述装臵。 这个试
17、验为我们供应了一个利用日常生活中丰富的废旧物品解决试验难题的凡例。在光的折射试验中，通常要将光源放在水里，让光从水中射入空气，这点很难做到，试验效果也不好。这个试验奇妙地从透亮的盒外入射，轻而易举地解决了这一大难题，并且不用附加光屏，角度可以干脆从盒边缘读出。通过上面的例子，笔者认为：低成本物理试验成本虽低，运用的才智不低，具有的内涵不低，教化的价值也不低。 多年来，笔者用信手拈来的生活用品细心设计了大量新奇新颖的教具、学具，曾多次获得国家、省、市嘉奖，并应邀到各地讲学，去年还将这些土教具搬上北师大讲坛，为北师大物理教学论专业的探讨生作中学物理试验教学改革与创新的专题讲座，赢得了不少掌声。 利
18、用顺手可得的日常用品，经过少量的加工，设计出简洁易行、生动好玩的物理教具，与正规仪器相比毫不逊色，利用这些选材简洁的、贴近生活的、不需花许多的时间精力去打算的试验器材，就可以完成的随堂试验，为每个学生动手参加、试验探究供应了必要的物质基础，大大地激发了学生的学习愿望，有效地激励了学生的学习动机，增加了学习体验过程。这不但是解决仪器不足的有力措施，而且可以使学生感受到物理就在身边，让学习充溢乐趣，同时，学生的视察实力、探究实力、操作实力、创新实力等智能因素都会得到发展。因此笔者以为：因陋就简做试验，决不仅是权宜之计（解决仪器不足问题的无奈之举），同样相宜于条件较好的学校，应当成为当前新课程改革的一种发展方向。