怎样培养高中学生自制教具验证物理理论

自制教具为中学物理增添无限风采
摘要：实验展示是激发学生学习物理的最好的方法，但是，由于种种条件的限制，并不是所有的实验教具实验室都能提供。在这种情况下，我们只有自己动手自制教具来探究科学的奥秘，自制的教具虽没有那么精良，但是其也为物理课堂增添了不少风采。
关键字：自制教具 物理实验
由于物理这门课的特殊性，实验是其必不可少的一个组成部分，长期一线工作的经验告诉我，在物理教学中，做好实验是非常重要，也可以说是让学生对物理感兴趣的一种最好的方法。物理这门课是研究物体的规律，要讲清楚那个“理”，传统的“一根粉”说“理”教学方法在新时代已经不再适用了。毛主席曾经说过：“你要想知道梨的味道，你就得亲口吃一吃。”对于我们学习物理也是的，你要想知道那个“理”，你就必须自己亲手去做一做实验，从实践中得出真理。但是，由于种种条件的限制，并不是所有的实验教具各个学校的实验室都能提供，尤其是农村学校。我们的物理课还得继续上，怎么办呢？此时，自制教具就可以解决这些问题。
一、自制教具可以填补实验教具的不足
“没有枪没有炮，我们自己造”，积极响应毛主席同志提出的“自己动手，丰衣足食”的口号。物理研究的都是我们身边的“理”，那么，我们就应该可以利用我们身边常见的物品来自制我们探究实验所需的教具。可以用来填补我们实验教具的不足，特别是在农村学校，由于资金的压力，有些比较贵重的实验仪器学校根本供应不起或者没有足够的经费去维护现有的教具，导致实验教具严重缺少或损坏无法使用。因此，很多实验紧靠实验室的教具是没有办法来开展的。比如说，我们现在研究《弹力》那节内容中的微小变化这个知识点，学生们都知道我们挤压海绵、扭曲铁丝等这些物体时，他们都有明显的形变，这个变化都是学生可以用眼睛直接来观察到的，这个大家都理解。现在，你说我们用手指挤压桌面或者墙壁，桌面、墙壁也发生了形变，这时，我们的学生用手挤压桌面或者墙壁，他没有看到桌面或墙壁发生形变，俗话说“眼见为实，耳听为虚”，那学生们就不能接受这个“理”，如果接受也只能是强行记忆。但是，现在我们的问题是实验室中没有可以观察微笑变化的实验教具，为了解决这个问题，我们只能自制教具。我们可以使用一大肚、细口玻璃瓶来完成这个实验，具体做法是：准备一个玻璃瓶、一根细长的玻璃管、一个橡皮塞、一些混有红墨水的水、蜡块，将玻璃管插入橡皮塞中，玻璃瓶装满混有红墨水的水，再用橡皮塞塞紧玻璃瓶，最后用蜡将瓶口处漏气部位封死。这样，一个简易的自制研究微小形变的实验教具就做好了，用手挤压玻璃瓶，我们会发现玻璃管中的红墨水会上升，松开手水又会下降，玻璃管中的水面不管是上升还是下降，都是由于玻璃瓶被挤压后玻璃瓶发生微小形变而产生的。几个很常见的生活用品就做成了实验教具，成本低廉、操作简单、现象明显，在某些方面比精良的厂制教具更加具有优势。
二、自制教具可以改进现有实验教具的不足
从工厂里制造出来的实验教具虽说很精良，但是由于课程更新或者教具老化等等原因，厂制实验教具使用起来有时也感到力不从心。比如说：我们在研究不论物体轻重，它们都具有相同的重力加速度时，我们使用牛顿管演示给学生看。从理论上来说，当牛顿管里有空气时，由于空气阻力作用，里面的羽毛和铁片不是同时落到管底；当把牛顿管里的空气抽空时，两者同时落到管底。但是，当我们做实验时就发现不管管里有没有空气效果都不明显，两者好像都是同时落到管底，原来里面的羽毛取得是毛的根部，比我们想象中的羽毛要硬的多、重的多。而且，牛顿管配套的抽气机也是个大麻烦，那是一个很重的家伙，使用起来很不方便。对于这样的实验教具，在上课的时候我想有不少的教师都不想使用它，实际上我们想完成这个实验，我们只需要一张纸片和一个粉笔头就可以了，开始时纸片展开和粉笔头在同一位置同时释放，我们会发现粉笔头先着地；如果把纸片捏成团，还是和粉笔头在同一个位置同时释放，我们会发现两者同时落地，这也起到了“牛顿管”的作用。可见，这样的自制教具要比“牛顿管”要好的多。
初中物理在探究“浮力本质”这个问题时，一般情况下是通过压强与深度关系演示仪和理论分析来探究：学生通过压强与深度关系演示仪只能知道液体内部对物体存在着压强，并且随着深度的变化而变化，然后我们对物体上下左右面进行受力分析，分析出浮力的本质是由于物体上下表面受到的压力差造成的。这样的探究学生可以接受，但学生可能不会留下深刻的印象，那为了使学生能留下更深的印象，我们可以通过自制实验教具来改进这个实验教具的不足。
（1）准备的仪器：上端开口的大玻璃水箱一个、四周密封的小玻璃盒一个、皮管一个、塑料饮料瓶塞、蜡块、强力胶；
（2）仪器安装：如图所示，在密封小玻璃盒的左右两侧各开大小适合的小孔，将皮管与右侧小孔用强力胶接合，保证不漏水；再在玻璃盒上方开一比塑料饮料瓶塞稍小的孔，在孔边周边涂上蜡块，磨光滑，饮料瓶塞平面处向下与小孔压紧。
（3）实验内容：在大玻璃水箱中注入适量的水，用手指压住小玻璃盒左侧小孔，在小玻璃盒进入水中时水不会从左侧小孔进入盒内；将小玻璃盒平稳轻轻的放入水中，直到瓶盖与水面有一段距离，皮管一端通向大玻璃箱外面。这时，将看到塑料瓶盖在水中没有上浮，慢慢松开压住左侧小孔的手指，水从小孔处进入玻璃盒中，当小玻璃盒进满水时，塑料瓶盖上浮。
（4）实验原理：本实验，皮管与外界相通，小玻璃盒内外大气压强一致，塑料瓶盖下表面受到的压强和外界相同，塑料瓶盖在水中下沉时还受到水对他向下的压力，此时瓶盖上方受到的压力比下方大，塑料瓶盖不会上浮。当松开小玻璃盒左侧小孔时，玻璃盒内进满水，水与瓶盖下表面接触，这时瓶盖下表面受到的水对它的压力大于上表面，瓶盖在上下表面压力差的作用下上浮，即体现了浮力是由于物体受到的上下压力差原因造成的。
（5）本实验的优点在于：（1）瓶盖在整个实验过程中受到的压力有个变化过程：瓶盖在水中时，受到水对它向下的压力使之不能上浮；玻璃盒中空气排空，瓶盖受到水对它的压力下表面大于上表面，瓶盖上浮；（2）实验过程是一个动态的变化过程，与静态实验的相比，动态实验更能引起学生的兴趣，激发学生去思考；（3）这个实验教具虽然看上去很复杂，其实做成这一套实验教具只需要几十元，玻璃店就可以做，很节约成本。
三、自制教具可以培养学生的创新精神
实验教具的制作，也可以让学生来做，俗话说的好“三个臭皮匠顶个诸葛亮”，学生的思维也是不可小觑的，同一个知识点学生可以发挥其聪明才智制作出不同的实验教具，班级可以定期开展评比活动，奖励自制教具实用又有创新的同学，即培养了学生的创新精神，又激发学生学习物理的兴趣。自制实验教具不是一个简单的过程，学生首先必须弄清楚实验的原理，然后从身边去选择自制教具的道具，再去进行设计、制作、创新。同一种材料经过不同的设计，可以做成多种实验教具，比如说我们身边常见的塑料瓶，到处都是的，我们拿来有什么用呢？其实用处很大，经过处理与加工可以做成涉及力学、光学、热学、电学等知识的实验教具：（1）探究摩擦实验，用手抓住一塑料瓶，瓶子没有落下来，说明它受到竖直向上的静摩擦力；（2）体验大气压的存在的实验教具，将一塑料瓶内装满水，用一张硬纸片紧压在瓶口，然后瓶口朝下，发现硬纸片能托住水，有力地证明大气压的存在；（3）体验光的折射实验教具，透过盛水的塑料瓶，可以发现物品变大了，这可以体验光的折射现象（4）体验摩擦起电的现象，用丝绸或毛毛皮摩擦一小塑料瓶，将其靠近碎纸屑，会发现碎纸屑被吸引，这是由于塑料瓶带电吸引轻小物体引起的。一个生活中常见的，可能不起眼的物品其实都可以做成物理实验教具，关键是看是否有创新意识。坚持培养学生自制教具的习惯，学生的物理思维将会变的越来越宽广；其实，要是教师坚持实验自制教具，其综合业务水平也会有很大的提高。
总之，如果坚持自制教具，对我们的物理教学质量、教学改革，以及教师的业务水平提高都起到了积极作用。

参考文献：
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