趣味物理实验
初学物理,一些抽象的物理概念,常常让学生望而生畏。一些年轻老师惯常做法是从书本到书本,从理论到概念,从概念到概念,其结果常常是概念依然是概念,云里雾里、晦涩难懂是结果,大大削弱了学生学习物理的兴趣。笔者结合多年的教学实验工作,使概念实验化,实验趣味化,收到良好效果。现介绍我设计的几则趣味实验,供同行参考。
实验一、滑翔的小人,重心在哪儿?
实验用品:乒乓球一枚、(圆柱形)一次性筷子三根、大号橡皮塞3个、打孔器一套,鱼线或细钢丝若干米。
实验操作:1、如图制作一个小人;2、栓好鱼线或钢丝(3米长鱼线或钢丝,上下高度差15—30厘米为宜);3、把做好的小人放上去,4、欣赏小人滑翔过程的风采吧。
现象观察:小人平稳的下滑,姿态优雅。
科学认知:重心,是一个很常识,但很重要的概念,初学者常常会把重心与“中心”混为一谈。滑翔小人,优雅地滑翔于游丝上而不倒,重心是G点,平衡是魅力。
认知延伸:各位小人家们,你是否想到了高桥不倒之秘?你是否想到了皮影线之系于某一点,而却能很好平衡?你是否想到了奥运会滑冰场的飒爽英姿?这些个风采都与重心有千丝万缕的关联。
实验二、单手断钢丝,四两拨千斤
实验用品:宽10厘米,长60厘米长方体木条两块,角铁两块,合页一个,10X10厘米塑料板一块,直径0.2——0.5厘米细钢丝若干。
实验操作:如上图,制作好器械,初二40公斤级及以上的孩子,单手下压,等待惊喜吧。
科学认知:单手于钢片上,向下猛用力,啪!一声响,钢丝断开。单手断钢丝,俺们都是大力士。为什么这样呢?学生问。有了问题,好办事。
认识延伸:举重若轻,四两拨千斤,这样的事情不仅存在于武侠小说中,现实生活中多了去了。睁开你的慧眼,物理世界迷人如斯。
实验三、力的合成与分解
实验用品:废旧刻度尺三把、电钻、螺丝钉4粒。
实验操作:随着两边分力的张角大小的变化(分力的大小不变),可以直观的看到中间合力大小的变化。
现象观察:通过实验可以看出,合力不一定比分力大,分力也不一定比合力小,它们遵循平行四边形法则。
科学认知:在学习中,学生往往对合力和分力的大小产生误解,习惯认为合力比分力大,对合力和分力的方向也把握不准。通过此教具可以比较直观的看出,当两分力一定时,合力的大小在两分力差与两分力和之间变化,合力的方向随两分力之间的夹角的变化而变化。
实验四、静摩擦力的方向
实验用品:鞋刷2个
实验操作:使刷毛相对地叠放在粗糙的台面上(或放在抹布上),水平推上面的一只鞋刷,
现象观察:可以看到上、下物体间刷毛形变的方向相反,由此可推想出上、下物体所受静摩擦力的情况。
科学认知:静摩擦力方向的判别是学生普遍感到的难点,主要原因是学生日常生活中缺乏这方面的感性认识,难以想象两个相对静止而有又相对运动趋势的物体接触面间的情况。为此,我设计了这样的实验,拱老师们参考。这样,就给学生提供了一个表象思维的模型,化抽象为形象。学生对于静摩擦力的产生、方向等问题“茅塞顿开”。
实验五、瓶子赛跑,摩擦力的大小
实验用品:555毫升一包瓶装水空瓶两个,细沙,水,长1—2米、宽20厘米的相同长方形木板两块,两本厚书(或木块等物),烧杯2个,天平一台。
实验操作:1.用长方形木板和两本书搭建成一个斜坡(斜度为12°到30°之间);2.将水倒入一个瓶子中,将细沙砂子倒入另一个瓶子中(水和砂子重量相等,瓶子半满,不要全满); 3.把两只瓶子安放在木板上同一起始高度上,让两只瓶子同时向下滚动。
现象观察: 装水的瓶子比装砂子的瓶子提前到达终点。
科学认知:砂子对瓶子内壁的摩擦比水对瓶子内壁的摩擦要大得多,而且砂子之间还会有摩擦,因此它的下滑速度比装水的瓶子要慢。初识物理,像摩擦力概念,摩擦力方向,摩擦力大小等这些概念,常常让学生一头雾水,让学生在玩乐中去体会,在体会中去升华。这样认知的物理概念属于源头活水量级,具有鲜活的生命力。玩中学,大约如此。
认知延伸:将瓶子里的物质换一换,再让它们比赛吧!