初中物理实验的拓展

邹兴明

(南京东山外国语学校 江苏 南京 211100)

《物理课程标准》指明了课程的基本理念，第一条是“面向全体学生，提高学生学科素养”．物理学科素养应是：勤于观察、善于猜想、科学探究、勇于创新，而物理是一门以实验为基础的学科，实验教学是帮助学生建立正确的概念、掌握科学规律、获得系统知识、形成技能技巧和具备各种能力的重要手段，是培养学生物理学科素养的主阵地．为了使这一基本理念在实际教学中得以体现，中考的命题起到了引导和推进作用，各地的中考试题以当今的生产和生活为基础，对课本中的实验进行拓展和创新，以培养适应时代发展的科技型人才和创新型人才．在这样的背景下，我们的实际教学就显得滞后，长期以来，由于应试教育的影响，以及对实验教学认识的偏差，实验教学只是刻板地重复课本中的实验，以至于学生对灵活多变的实验题应接不暇，力不从心．如何利用好现有的实验资源对课本中设置的实验进行有益的拓展和创新，提高学生物理学科素养，值得我们去思考和探索．

1 实验内容的拓展

内容的拓展是指利用现有的实验资源对课本设置的探究内容做适当增加，拓展出新的探究内容，辅以解决学生平时学习中易错或疑惑的知识点，使实验课更为高效．

实验一：探究凸透镜成像规律

拓展1：固定烛焰、透镜和光屏在光具座上的位置不变，让学生用手遮挡住半块透镜，再来观察光屏上像的情况，会发现：仍然能成完整的烛焰的像，像的大小和形状均无变化，但像的亮度变暗．有了这次体验学生可以较好地处理一类问题，如，夏天在户外放电影时，一只昆虫落在放映机的镜头上，银幕上的画面有何变化？

拓展2：移走蜡烛，以远处教室的“窗”为物，移动光屏到适当位置，光屏上会出现窗户的像，此像比烛焰的像更清晰，而且更能模拟照相机实际拍摄，鲜活而逼真，如图1所示．

图1 凸透镜成像

拓展3：让学生们测量出此时光屏(窗像的位置)到透镜的距离，即像距v，学生们发现此时的像距几乎就等于1倍焦距，从而引入测量焦距的一种方法：当物距大于10倍时，像的位置趋近于焦点，则焦距f约等于像距v．让学生体验一下该方法，用时不多，充分利用了实验资源．

实验二：电路连接的基本方式

拓展1：并联连接的几种等效接法

图2 小灯泡的并联

在“怎样使两个灯泡亮起来”的实验中，教师巡视时发现有的小组连接的是串联，有的是并联，而且并联的连接方法也呈现不同．此时教师可板书或投影展示几种不同的连接，如图2所示，让学生动手连一连，认识到它们都是并联的等效接法，为今后更好地认识并联电路和根据实物图画出对应的电路图打下基础．

拓展2：探究电路中的两种短路

巡视时还发现学生连接时易出现短路现象，而学生浑然不知．短路是初中电学故障分析中的难点，教师可抓住时机因势利导将常见的短路连接在视频展台上展示出来，将短路分为两类：一类为电源短路(绝不允许)，另一类为用电器短路(在特殊的电路设计中可以)，如图3所示，指导学生动手连一连两种短路，体验一下两种短路所产生的现象，强调在生活中电源短路是“绝不”允许出现的，会带来严重的后果．此处的拓展虽占用一些实验时间，比起今后在如何识别短路和对短路故障进行分析时“纸上谈兵”更具效果．

图3 两种短路连接

参考案例

【例1】探究浮力的大小

教材在此处对下沉物体“浸没”时所受浮力的大小进行探究，得出阿基米德原理：浸在液体里的物体所受浮力的大小等于被物体排开的液体的重力．其实，“浸在”有两种情况，一种是：浸没有液体里；另一种是：部分浸入液体，如漂浮，教材并没有进行探究或说明．可在已有的探究之后，增加对漂浮的物体所受浮力大小探究，如漂浮的木块．由于有了前面的探究经验，拓展的内容不会用时较多，但学生会对该定律有更全面的认识．

【例2】探究平面镜成像的特点

在完成课本设置的内容后，可利用已有的器材做拓展．如，把棋子置于镜前，将平面镜从垂直于水平桌面的位置倾斜，观察镜中像的位置，发现像会“旋转”而离开桌面，此时在“桌面上”移动镜后的另一支棋子是无法与该像重合的，说明实验时平面镜必须与桌面垂直．再如，实验时像很暗不清楚怎么办？让学生动手去解决，可以将棋子涂成白色的，也可以用小手电筒将棋子照亮，还可以将玻璃板换成较深的茶色等．

2 实验器材的拓展

器材的拓展是指对课本中提供的实验器材进行改进、更换或增减，使实验现象更明显，或使实验创设的情境更贴近学生实际，走近学生的生活．对器材的选择与改进，也能有效地培养学生的创新意识．

实验三：探究光在均匀介质中的传播

拓展1：光在空气中传播的路径是直的

器材：激光笔，小烧杯，火柴和檀香．

操作：将烧杯倒置在桌面上，杯口的少许露出桌面，将点燃的檀香放入烧杯中，待烧杯内充满烟时，让激光笔产生的光束穿过烧杯，此时笔直的光路清晰可见，如图4(a)所示.

拓展2：光在水中传播的路径是直的

器材：激光笔，小烧杯，水和牛奶．

操作：往烧杯中倒入大半杯水，滴入少量牛奶，水成半透明状，再让激光笔产生的光束穿过烧杯，光的传播路径能清晰地显现出来，如图4(b)所示.

拓展3：光在透明玻璃中传播的路径是直的

器材：激光笔，一面摩砂小玻璃砖，白纸一张．

操作：将白纸平展在桌面上，把玻璃砖侧放在白纸上，让激光笔产生的光束沿水平方紧贴摩砂面传播，一条笔直的光路可呈现出来，如图4(c)所示．

图4 光在均匀介质中的传播

参考案例

【例3】在证明大气压存在的实验中需要一个空的易拉罐，但由于罐的开口过大，会使实验现象不明显或失败．其实不需拉开封口，只要在罐顶用针头钻个小孔，再猛摇易拉罐，利用罐内的压强就可以将饮料很快排出，要留少许不要排尽，再将易拉罐加热后，用橡皮泥堵住小孔，迅速投入装水的水槽中，顷刻间会被大气压压瘪，效果很好．

【例4】在探究重力方向的实验中，找来一只装水的水槽为参照，实验时会发现重锤线始终与“水面”垂直．一举两得，一来可以借此解释什么叫竖直(与水平面垂直)，二来可证明重力的方向始终竖直向下．

3 实验方案的拓展

方案的拓展是在探究内容不变的前提下对原有的方案做适当的修改或换用其他的方案，使实验的方案更具科学性，教学过程更符全学生的认识规律，以求实验方案的优化．

实验四：探究串联电路的电流特点

拓展：对于串联电路中的电流，许多初学者会认为电流从电源正极出发流向负极的过程中，电流会越来越小．苏科版教材是用电流表分别测出电路中a，b，c三处的电流，然后根据数据得出：串联电路中，电流处处相等，此结论的得出与学生原有认识的差距很大，显得较突然，可在此实验前增设一部分内容做铺垫.如图5所示，选两个规格不同的小灯泡L1和L2串联在电路中，闭合开关，观察发现L1比L2亮，学生会认为电流在流向负极的过程中，电流会越来越小，L2靠近电源负极发光又较暗．接下来交换L1与L2的位置，再闭合开关观察，此时靠近电源正极的L2仍然较暗，学生马上意识到原来的认识是不

图5 串联电路中电流的特点

正确的．那么串联电路中的电流特点到底是什么呢？学生会产生强烈的认知需求，再去用电流表测量a，b，c三处的电流进行探究，符合学生的认知规律．

参考案例

【例5】探究物质吸热升温的属性(物质的比热容)

苏科版教材的设计方案是：让质量相等的不同物质水和沙升高相同的温度，比较需要的加热时间(吸热的多少)，得出水比沙吸收的热量多，从而引入物质的比热容．仅凭此实验，学生对比热容概念的理解还不全面，这里可增设：让质量相等的水和沙加热相同的时间，比较升高的温度．考虑到时间的问题，提高课堂的效率，可指导一部分学生按方案一进行探究，另一部分学生按方案二探究，两种方案同时进行，既节约了时间，更使学生能从不同的角度全面认识比热容的概念．