談論物理實驗細節問題

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常言道：細節決定成敗。物理是一門以觀察實驗為基礎的學科，實驗過程的細節決定著實驗的成敗，實驗的成敗決定著教學效果的優劣。就山東省第六批物理教學能手評選過程中，相關實驗的預設與生成、操作與技巧、拓展與延伸、原理與解析的細節問題，舉幾例說明細節問題的重要性，與同仁商榷。

1.視聽效果影響可見度的細節問題

演示實驗的可見度是影響實驗效果的重要因素之一。教師在演示實驗的過程中，考慮可見度的因素越全越好，視聽沖擊效果越強烈越好。例如：在演示擴散的快慢跟溫度有關的實驗中，教師同時向冷熱兩杯水滴入一滴墨水，看墨水在哪杯水中擴散得快。此實驗就有三個細節需要注意：一是用紅墨水要好于藍墨水，因為紅墨水與周圍環境對比度高，故可見度大；二是用白板作為襯托背景要好于不襯托，因為白色襯托增大了對比度，提高了可見度；三是冷熱水的溫差越大越好，這樣在熱水中的墨水擴散得才明顯的快。如果這三方面的細節沒有很好地注意，效果就大打折扣。在這里不同的教師，注意的細節是不一樣的，因而造成的效果不同。這是可見度的細節。再如：在演示“真空不能傳聲”的實驗中，將鬧鈴放于密閉的玻璃鐘罩中，向外抽氣觀察聲音的變化。演示此實驗時，應注意的細節是：用手動抽氣機要好于電動機帶的抽氣機，手動抽氣機沒有干擾音，能夠明顯地聽到聲音逐漸變小的過程。而電動機帶的抽氣機抽氣過程中，電動機旋轉時噪音較大，幾乎掩蓋了鬧鈴的響聲，學生根本聽不清聲音的變化，尤其是遠處的學生只能聽到“砰砰”的抽氣聲，聲音是否變小根本無從知曉。通過聽課對比發現兩種抽氣的方式，效果是截然不同的。這也是可見度的細節。

2.實驗順序影響教學效果的細節問題

有些實驗看起來誰先誰后沒什么本質區別，但學生接受的效果就大相徑庭了。例如：在演示“音叉發聲時音叉在振動”的實驗中，用轉換法放大其振動效果，以便于學生觀察。此實驗先后順序不一樣學生的信服程度就不一樣。一般常規做法是：先敲響音叉，再用懸線吊著的乒乓球靠近正在發聲的音叉，乒乓球被彈起，說明正在發聲的音叉在振動；再敲響音叉，將正在發生的音叉插入水中，水花四濺，說明正在發聲的音叉在振動。在聽課過程中，發現有的教師發下器材，讓學生在小組內自主探究。在探究此實驗時，發現有的學生先靠近乒乓球再敲擊；有的學生先將音叉插入水中再敲擊；可能教師沒能照顧過來，教師也沒有糾正，并且也沒有讓探究成功的小組進行演示。如果忽略這一細節，勢必造成學生誤認為，音叉只在敲擊一瞬間，既發聲又振動。這是教師指導不到位出現的細節失誤。這一細節失誤，造成學生根本不知道在空氣中敲擊音叉后，發聲的音叉還在振動這一最基本的原理。

3.實驗火候影響教學效果的細節問題

演示實驗或拓展實驗，掌握恰當的火候，對教學原理的解釋無疑起推動作用，分寸掌握不好就不能說明原理了。例如：在土電話說明固體能夠傳聲的實驗中，兩個學生各執兩個小桶（話筒和聽筒）進行交流的過程，學生喊話的聲音大小，就是個火候或分寸問題，學生喊話以全班同學剛好聽不到為宜。聲音大了通過空氣傳播全班都能聽到，學生不信服；小了對方聽不清，學生仍然不信服。因此教師可以多設計幾個交流的卡片，讓聽筒一端的同學閉著眼睛聽，直到全班同學聽不到，而在聽筒一端的同學聽得都正確為止。這樣全體同學都會信服了。這是分寸細節問題。再如：有的教師在演示“物體對外做功內能減少”的拓展實驗中，用一軟質的礦泉水瓶子，裝入少量水，從中部用兩只手向相反的方向旋轉數圈，用以增大瓶內壓強，之后用一只手攥著整個變形的瓶子不讓其恢復原狀，另只手迅速將瓶蓋打開，只聽“砰”的一聲，瓶內冒出了很多“白霧”。此實驗的細節是：用手擰小瓶蓋放氣的時候要迅速，慢了在擰的過程中就會跑掉一部分空氣，致使“白霧”的量減小，影響演示效果。當然還要注意瓶蓋不要沖著人，以免使學生受傷。

4.干擾因素過多的細節問題

解釋物理原理用的拓展實驗，最好取干擾因素較少的實驗，進行解釋。干擾因素過多，就會影響學生的信服度。這就要求教師選擇實驗要科學，解釋原理分析也要客觀全面。例如，在驗證“做功能夠改變物體的內能”的拓展實驗中，有的教師用較長的氣球讓學生體驗，向氣球內吹氣手感覺氣球較溫暖，就說是對球內空氣做功，球內空氣的內能增加，造成溫度升高。然后向外放氣時手感覺涼一些，就說是對外做功內能減少，造成溫度降低。其實，影響溫度高低的因素有多種，除上述因素外，從口中吹出的氣體溫度本身就高，這也是感覺溫度高的原因，這屬于熱傳遞；另外，向外放氣時感覺到涼一些，本身也有向外散熱（熱傳遞）的因素。再者手的感覺也不一定可靠。因此，感覺本實驗教師沒有充分認識到影響實驗效果的諸多因素，單從做功因素進行解釋，未免有些牽強，也不能讓學生很好的信服。再如，在說明“不同地表在同樣吸收太陽光輻射熱時，比熱大小能夠影響溫度變化的快慢，從而造成一天內（相同時間）的溫差大小差異”的拓展實驗中，有的教師在講水的比熱大，是能夠造成沿海地區晝夜溫差小，形成海洋性氣候的主要原因；泥土比熱小，是能夠造成內陸地區晝夜溫差大，形成大陸性氣候的主要原因。應用舉例，根據報紙上污損的氣象預報信息框中信息條，讓學生根據青島、臨沂兩地的氣候及溫度差（一天的最高、最低溫度）特點，判斷哪條是青島預報、哪條是臨沂的預報，這樣的拓展實驗也有些牽強，因為溫差是受多個因素影響的，不能根據一兩天的溫差大小就能夠判斷地域。還有，有的教師列舉比熱拓展實驗，就說太陽照射下岸上的沙子比河水升溫快，來說明沙子的比熱比河水的小。在解釋過程中有的學生就提出，相同深度的水和沙子，沙子下更涼爽，因為他在沙灘上挖過沙子，并做過掩埋游戲親身體驗過，確實很涼爽。教師就算費盡周折也難以解釋清楚了。還有，關于用打氣筒打氣時筒壁變熱，個別學生提出是摩擦生熱，教師直接就說：不對，因為不打氣時來回抽動活塞，沒那么熱。其實，教師完全可以客觀地分析，教師可以說壓縮空氣做功是主因，它使筒內空氣內能增加，溫度升高，故而感覺到熱。再分析一下摩擦的因素，可以讓學生在課下做實驗，看不打氣時來回抽動打氣筒的活塞筒壁是否那么熱，讓學生先體驗過程，然后再作出回答，這樣學生就會信服了。