八年級(jí)物理力學(xué)部分自制教具的應(yīng)用策略研究

　　摘 要: 物理實(shí)驗(yàn)作為物理教學(xué)的有效補(bǔ)充，能夠讓學(xué)生客觀真實(shí)的認(rèn)識(shí)物理現(xiàn)象，對(duì)于提高整體教學(xué)水平具有重要作用。因此在物理教學(xué)中，教師必須提高對(duì)實(shí)驗(yàn)的重視程度，在需要的時(shí)候加以應(yīng)用，從而提高物理教學(xué)的有效性。但是在日常物理教學(xué)中，受制于各種條件，物理實(shí)驗(yàn)受到一些限制，這就需要教師自制教具，豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提高實(shí)驗(yàn)效果。文章以八年級(jí)物理力學(xué)部分課程為例探究自制教具在物理教學(xué)中的應(yīng)用策略。

　　徐青玲;， 考試周刊 發(fā)表時(shí)間：2021-08-09

　　關(guān)鍵詞: 八年級(jí); 物理; 力學(xué); 自制教具

　　物理是一門(mén)較為抽象、注重邏輯的學(xué)科，講求各知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系，新舊知識(shí)之間的聯(lián)系往往非常緊密，對(duì)于很多學(xué)生而言，物理是難度較大且枯燥乏味的學(xué)科。因此，物理教學(xué)方式也需要不斷創(chuàng)新，使學(xué)生更加喜歡學(xué)習(xí)物理。實(shí)驗(yàn)演示教學(xué)法是中學(xué)物理教學(xué)的重要方法，能夠在探究性實(shí)驗(yàn)中展示物理知識(shí)，具有很好的教學(xué)效果，但是教具短缺和教具損壞的問(wèn)題制約了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開(kāi)展，使得部分地區(qū)、部分學(xué)校的物理教學(xué)效率較低。因此，教師需要充分挖掘身邊的生活化材料，自制實(shí)驗(yàn)教具，提升物理教學(xué)的有效性。文章以北師大版八年級(jí)力學(xué)部分的《運(yùn)動(dòng)和力》《壓強(qiáng)與浮力》《機(jī)械和功》三章為例，探究教師自制實(shí)驗(yàn)教具在課程教學(xué)中的應(yīng)用策略。

　　一、中學(xué)物理教學(xué)中應(yīng)用自制教具的必要性

　　筆者所在的學(xué)校硬件設(shè)備齊全，實(shí)驗(yàn)儀器配備基本能滿(mǎn)足初中物理實(shí)驗(yàn)需求，但新的整套的物理實(shí)驗(yàn)器材會(huì)存在很多問(wèn)題，例如，器材穩(wěn)定性不夠( 探究杠桿平衡條件實(shí)驗(yàn)器材) 、實(shí)驗(yàn)誤差較大( 探究阿基米德實(shí)驗(yàn)器材) 、與課本要求實(shí)驗(yàn)不相符( 平面鏡成像實(shí)驗(yàn)器材) 等。另外，很多時(shí)候教師對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的重視程度不夠，有一些教師喜歡用 PPT 演示代替物理實(shí)驗(yàn)，PPT 演示雖然在演示效果上非常不錯(cuò)，但是缺少生成性，學(xué)生無(wú)法根據(jù)自身的操作完成對(duì)知識(shí)的建構(gòu)。

　　相比于傳統(tǒng)教師的講授，物理實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行能夠在部分教學(xué)階段發(fā)揮獨(dú)特的作用，具有傳統(tǒng)課堂無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。物理實(shí)驗(yàn)?zāi)軌騽?chuàng)設(shè)良好的學(xué)習(xí)情境，也能有效的提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生掌握物理知識(shí)的邏輯與特點(diǎn)，有了實(shí)驗(yàn)做“潤(rùn)滑劑”，能使課堂活起來(lái)，效果好起來(lái)。同時(shí)，在課程重難點(diǎn)的部分可以使用物理實(shí)驗(yàn)對(duì)重難點(diǎn)進(jìn)行突破，這些優(yōu)勢(shì)是傳統(tǒng)課堂難以達(dá)到的。只有學(xué)生親身觀看并參與物理實(shí)驗(yàn)，學(xué)生才能夠?qū)T性、浮力和杠桿等物理內(nèi)容有越來(lái)越深入的理解。因此，在初中物理教學(xué)中，教師必須提高對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的重視程度，雖然這一過(guò)程具有一定的阻力，但是我們必須盡可能的改變現(xiàn)狀，不斷提高初中物理教學(xué)水平。

　　二、自制教具在八年級(jí)物理力學(xué)部分的應(yīng)用策略

　　( 一) 自制教具在八年級(jí)物理力學(xué)分組實(shí)驗(yàn)部分的應(yīng)用

　　1. 自制教具在《運(yùn)動(dòng)和力》中的應(yīng)用

　　牛頓第一定律又稱(chēng)慣性定律，是本章教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容，指的是一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止，除非作用在它上面的力，迫使它改變這種狀態(tài)。那么，體現(xiàn)在現(xiàn)實(shí)生活之中，慣性是非常常見(jiàn)的現(xiàn)象，比如，人在坐車(chē)時(shí)突然停車(chē)，人會(huì)向前傾; 開(kāi)車(chē)時(shí)踩剎車(chē)，車(chē)不能立刻停下。在教室進(jìn)行牛頓第一定律實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，教師也可以自制教具進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示。

　　首先，教師要準(zhǔn)備好膠帶、硬紙殼和一個(gè)玩具娃娃。教師用膠帶將娃娃的腳部輕輕地粘在硬紙殼上，使其保持不倒但也不穩(wěn)固的狀態(tài)。教師先用手推著硬紙殼勻速向前，此時(shí)娃娃保持穩(wěn)定，和硬紙殼之間保持相對(duì)靜止的狀態(tài)。隨后，突然向后拉動(dòng)硬紙殼，娃娃會(huì)出現(xiàn)向前傾倒的現(xiàn)象，這是由于硬紙殼受力使其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變，而娃娃此時(shí)由于慣性要保持原來(lái)的靜止?fàn)顟B(tài)，就會(huì)出現(xiàn)傾倒。這樣的自制道具實(shí)驗(yàn)，能夠很好地進(jìn)行慣性教學(xué)。

　　教師也可以通過(guò)其他的道具實(shí)驗(yàn)演示這個(gè)原理。首先，教師要準(zhǔn)備好一塊橡皮、一把剪刀和一根三十厘米的細(xì)繩。教師將細(xì)繩的一端綁在橡皮上，另一端綁在自己的左手手指上，隨后開(kāi)始左右晃動(dòng)，并在橡皮晃到左側(cè)時(shí)，突然將線剪斷，橡皮繼續(xù)向左側(cè)方向運(yùn)動(dòng)并掉落。在演示之后，我問(wèn)學(xué)生在剪斷之后，橡皮受到幾個(gè)方向的力，學(xué)生能夠回答出受到重力，橡皮會(huì)向下掉落; 橡皮向左側(cè)方向運(yùn)動(dòng)，是由于慣性，原來(lái)向左運(yùn)動(dòng)的橡皮會(huì)繼續(xù)向左運(yùn)動(dòng)。

　　2. 自制教具在《壓強(qiáng)與浮力》中的應(yīng)用

　　當(dāng)教師講授物體的沉浮條件時(shí)，會(huì)講到物體浸沒(méi)在水中，會(huì)同時(shí)受到向上的浮力和向下的重力，則這兩個(gè)力的合力決定著水中的物體如何運(yùn)動(dòng)。當(dāng)物體浸沒(méi)在液體中時(shí)，V排 = V物 ，物體所受的重力 G = V物 gρ物 ，其所受的浮力 F浮 = V排 gρ液 。若 ρ液 >ρ物 ，則 F浮 > G，物體上浮; 若 ρ液 = ρ物 ，則 F浮 = G，物體懸浮; 若 ρ液 < ρ物 ，則 F浮

　　在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，教師要準(zhǔn)備好食用鹽、水、一個(gè)氣球、一根細(xì)線、透明玻璃杯和透明玻璃碗，教師展示一只氣球放到水里，能升能降，還能懸浮水中一動(dòng)不動(dòng)。首先，教師用玻璃杯將水灌進(jìn)氣球中，排盡氣球中多余的空氣后，用細(xì)線將氣球系緊，再將氣球放進(jìn)盛滿(mǎn)水的透明玻璃碗中，等它靜止，能夠看到氣球懸浮在水中。然后，在透明玻璃碗中倒入鹽，讓碗中的清水變成鹽水，會(huì)發(fā)現(xiàn)氣球上浮了起來(lái)。最后，將碗中的鹽水和氣球中的清水全部倒出，將氣球中的水換成鹽水，碗中的水換為清水，再將氣球放入碗中，發(fā)現(xiàn)氣球下沉至水底。這能夠說(shuō)明: 由于鹽水比清水密度大，當(dāng)氣球是清水，碗中是鹽水時(shí)，氣球會(huì)上浮; 當(dāng)氣球中是鹽水，碗中是清水時(shí)，氣球會(huì)下沉。這樣的實(shí)驗(yàn)方式簡(jiǎn)單便捷，實(shí)驗(yàn)教具都是生活中常見(jiàn)的材料，容易得到，也能夠起到很好的浮力相關(guān)知識(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

　　3. 自制教具在《機(jī)械和功》中的應(yīng)用

　　杠桿的平衡條件是本章學(xué)習(xí)的重點(diǎn)內(nèi)容，指的是杠桿在動(dòng)力和阻力作用下，靜止或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，我們稱(chēng)之為杠桿平衡。在使用杠桿時(shí)，為了省力，就應(yīng)該用動(dòng)力臂比阻力臂長(zhǎng)的杠桿; 若要省距離，就應(yīng)該用動(dòng)力臂比阻力臂短的杠桿。因此使用杠桿可以省力，也可以省距離。杠桿平衡在生活中有著廣泛的應(yīng)用，如秤、剪刀、自行車(chē)的剎車(chē)閘、水龍頭開(kāi)關(guān)都是生活中常見(jiàn)的杠桿原理。為了豐富學(xué)生對(duì)杠桿平衡原理的認(rèn)識(shí)，可以帶領(lǐng)學(xué)生一起制作課本第 96 頁(yè)“做一做” 的內(nèi)容———戥子，也就是秤，是古代用來(lái)稱(chēng)藥材的工具。制作戥子，教師可以搜集身邊的素材，自制實(shí)驗(yàn)教具交給學(xué)生，讓學(xué)生組成小組，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)。

　　在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，教師要準(zhǔn)備一些細(xì)線、10 根打好孔的筷子、10 個(gè)螺母和 10 個(gè)打好孔的罐頭瓶蓋，當(dāng)作秤桿、秤砣和托盤(pán)，還需要一個(gè) 20 克的鉤碼作為參考。隨后，將十份道具分給班級(jí)的十組學(xué)生，讓學(xué)生自行探究制作。在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生能夠分清秤桿、秤砣和托盤(pán)，并能夠用細(xì)線將這些零件組合起來(lái)，形成戥子的初步模型; 在關(guān)鍵的畫(huà)撐桿刻度環(huán)節(jié)，學(xué)生能夠進(jìn)行密切的小組配合，有的同學(xué)拿著秤砣，有的學(xué)生畫(huà)刻度，并按照等分的順序標(biāo)好刻度，最后完成了戥子的制作。在本次實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，教師只是作為實(shí)驗(yàn)材料的提供者，具體的制作流程由學(xué)生分小組合作完成，這充分的尊重了學(xué)生在教學(xué)中的主體地位，使學(xué)生的動(dòng)作操作能力得到實(shí)踐鍛煉，同時(shí)能夠提升學(xué)生物理課堂興趣，使學(xué)生更加喜歡學(xué)習(xí)物理。

　　( 二) 自制教具在八年級(jí)物理力學(xué)演示實(shí)驗(yàn)部分的應(yīng)用

　　1. 自制教具在連通器演示實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

　　《連通器》在本章內(nèi)容中相對(duì)較簡(jiǎn)單，課本通過(guò)茶壺的例子，引入連通器的概念，雖然簡(jiǎn)單易懂，但在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣上效果并不明顯。因此，筆者為了最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，在課前自制了奇妙的“公道杯”。

　　“公道杯”首次出現(xiàn)在朱元璋時(shí)期，它是巧妙運(yùn)用連通器原理制成的。教師事先準(zhǔn)備兩個(gè)空牛奶盒、吸管、剪刀、口香糖/密封膠水。第一步: 剪去空牛奶盒的底，再將盒體三個(gè)側(cè)面剪去一半，留下靠近飲管口的一個(gè)側(cè)面，并將它剪去一個(gè)角，并將剪好的牛奶盒倒放( 飲管口向下) 。第二步: 將牛奶盒配套吸管的短管端剪成一個(gè)斜角，便于液體流出。第三步: 把剪好的吸管長(zhǎng)端插入飲管孔，然后對(duì)折飲管孔旁留下的側(cè)面，將飲管蓋住，公道杯主體就做好了。吸管和飲管孔之間不能留縫隙，可以用吃過(guò)的口香糖或密封膠水密封。最后，公道杯做好后，還需要一個(gè)裝水的容器，再用一個(gè)空牛奶盒，將公道杯露出的吸管插入它的飲管口，粘緊，公道杯就做完了。

　　在課堂上往公道杯中倒水，水位沒(méi)有超過(guò)吸管頂端時(shí)滴水不漏，當(dāng)水位超過(guò)吸管頂端時(shí)，杯中的水會(huì)不斷減少，但又看不出水究竟流到了哪里，為了更好地解釋這一現(xiàn)象，教師帶領(lǐng)學(xué)生一探究竟。

　　2. 自制教具在驗(yàn)證大氣壓強(qiáng)存在演示實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

　　大氣壓強(qiáng)雖然在日常生活中有很多應(yīng)用，但因大氣看不見(jiàn)摸不著，學(xué)生理解起來(lái)很抽象。為了更清晰明了地證明大氣壓強(qiáng)的存在，筆者準(zhǔn)備了鬧鐘罩、抽氣筒、小礦泉水瓶。課堂上，教師讓一名學(xué)生打開(kāi)小礦泉水瓶瓶蓋，并用嘴吸氣，發(fā)現(xiàn)礦泉水瓶變癟，但很多同學(xué)會(huì)認(rèn)為是嘴的吸力使得礦泉水瓶發(fā)生形變。為了打破學(xué)生的原認(rèn)知，接下來(lái)做演示實(shí)驗(yàn): 將剛才已經(jīng)變癟的礦泉水瓶放入鬧鐘罩中，用抽氣筒快速抽走鬧鐘罩中的空氣，發(fā)現(xiàn)原來(lái)癟的瓶子鼓起來(lái)了，打開(kāi)鬧鐘罩后，發(fā)現(xiàn)礦泉水瓶又變癟了。通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)正反兩方面驗(yàn)證了大氣壓強(qiáng)的存在，將教師泛泛而談，不夠深入的介紹變成邏輯縝密的演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果感到震驚，加深對(duì)“大氣壓存在”觀點(diǎn)的認(rèn)知，還能鍛煉學(xué)生的邏輯思維能力。

　　3. 自制教具在液體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因演示實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

　　北師大版八年級(jí)課本中給出的實(shí)驗(yàn)是側(cè)壁和底部開(kāi)口的容器，包上橡皮膜后加入液體，觀察橡皮膜凸起情況，判斷液體壓強(qiáng)的存在。但在實(shí)驗(yàn)室中，演示實(shí)驗(yàn)儀器瓶口很小，演示效果不佳，可用自制教具代替: 將礦泉水瓶去底后，蒙上醫(yī)用一次性手套橡皮膜; 用另一截去上半部分的礦泉水瓶側(cè)壁開(kāi)孔，孔的大小剛好和礦泉水瓶口差不多，再將截去的上半部分的底部包一次性醫(yī)用手套作橡皮膜，瓶口插進(jìn)孔中，用膠帶密封瓶體，讓其與瓶口連接，自制的液體壓強(qiáng)產(chǎn)生原因演示實(shí)驗(yàn)教具就做好了。

　　相比于實(shí)驗(yàn)室原有的儀器，自制的教具采用有色橡皮膜，且因橡皮膜面積較大，實(shí)驗(yàn)效果相當(dāng)明顯。

　　( 三) 自制教具在課外拓展活動(dòng)中的應(yīng)用

　　1. 自制吸管浮沉子

　　實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備: 剪刀、橡膠管、回形針、礦泉水瓶、紙杯、水。

　　用剪刀截取 8-10 cm 長(zhǎng)度的橡膠管，將截取的橡膠管對(duì)折后，兩端口處用回形針別起來(lái)，放入盛有水的紙杯中，擠壓浮沉子調(diào)節(jié)，使其剛好能豎直漂浮在水面上。輕輕從紙杯中拿出放入盛有多半瓶水的礦泉水瓶中，蓋緊瓶蓋。這樣，簡(jiǎn)單的浮沉子就做好了。當(dāng)不擠壓礦泉水瓶時(shí)，浮沉子處于漂浮狀態(tài)，用力擠壓，浮沉子可下沉或懸浮，松開(kāi)手后，浮沉子便上浮最終回到初始狀態(tài)。

　　2. 自制陰陽(yáng)壺

　　實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備: 剪刀、橡膠管、空洗衣液筒、兩個(gè)礦泉水瓶、廢報(bào)紙、透明膠、清水、紅墨水、密封膠。

　　分別在兩個(gè)大小合適的礦泉水瓶中裝清水和紅墨水染過(guò)的水，每個(gè)礦泉水瓶蓋上打兩個(gè)孔連接長(zhǎng)度合適的橡膠管，用密封膠密封導(dǎo)管和瓶蓋之間的縫隙; 用剪刀給空洗衣液筒去底，并在洗衣液桶把手處，剪開(kāi)剛能穿過(guò)導(dǎo)管大小的孔; 將制作好的礦泉水瓶放入做好的洗衣液筒中，將每個(gè)礦泉水瓶其中一根導(dǎo)管用透明膠輕輕固定在洗衣液筒口處，另外一根導(dǎo)管分別穿出洗衣液筒把手處剪好的孔，并用透明膠輕輕固定( 注意用透明膠固定導(dǎo)管時(shí)不密封導(dǎo)管) ; 用廢報(bào)紙?zhí)顫M(mǎn)洗衣液筒中的空隙，使得教具相對(duì)穩(wěn)定，最后用透明膠將剪下的底部粘好即可。

　　選用可拆卸的自制陰陽(yáng)壺，能輕松揭秘陰陽(yáng)壺的制作原理，不僅解除學(xué)生對(duì)市場(chǎng)上銷(xiāo)售的陰陽(yáng)壺的疑惑，而且通過(guò)生活中常見(jiàn)用品進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)，可以拉近物理學(xué)與生活的距離，讓學(xué)生真切地感受到物理的有趣和有用性，有利于增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

　　3. 自制水平儀

　　實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備: 畫(huà)細(xì)線的紙條、細(xì)線、小塊橡皮、兩個(gè)等腰直角三角尺、簽字筆、透明膠帶。

　　將兩個(gè)等腰直角三角形的直角邊對(duì)齊，用透明膠粘好，為了使重垂線更加清晰，對(duì)齊兩三角尺的縫線和紙條上畫(huà)好的線，用膠帶粘好紙條。在兩三角尺的縫隙處掛上細(xì)線拴好的橡皮，即制作成了水平儀。

　　4. 自制潛水艇

　　實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備: 兩孔橡膠塞、透明化妝品空瓶、注射器、橡膠管、大水槽、直且短的玻璃管、“7”字形玻璃導(dǎo)管。

　　將準(zhǔn)備好的兩根玻璃管分別插進(jìn)橡膠塞兩孔后，將橡膠塞蓋住裝有適量水的透明化妝品瓶，調(diào)節(jié)長(zhǎng)玻璃導(dǎo)管，使得端口盡量伸到瓶底，另外一端連接連有注射器的橡膠管。將制作好的潛水艇放入盛好水的大水槽，用注射器改變瓶?jī)?nèi)的氣壓，進(jìn)而改變潛水艇自身重力，實(shí)現(xiàn)上浮、下沉和懸浮。

　　利用課余時(shí)間，為學(xué)生提供一些創(chuàng)新的思路，先讓他們動(dòng)起手來(lái)，燃起他們對(duì)物理的興趣，讓他們?cè)诓粩嗟膶?shí)踐過(guò)程中積累經(jīng)驗(yàn)，最終達(dá)到能自己搜集資料自制一些實(shí)驗(yàn)用具的目的。

　　三、結(jié)語(yǔ)

　　在課程改革的大背景下，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)也越來(lái)越重要，其直觀形象的特點(diǎn)和生成性特征具有傳統(tǒng)課堂無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。作為日常教學(xué)中的一名初中物理教師，更要挖掘身邊材料，自制實(shí)驗(yàn)教具，提高物理教學(xué)效果。我衷心希望通過(guò)自身的努力，為中學(xué)物理教學(xué)貢獻(xiàn)一份力量，將自制教具更加廣泛的應(yīng)用到初中物理教學(xué)中去。讓學(xué)生更好更有效地學(xué)習(xí)物理是我作為一名教師的基本職責(zé)，這份職責(zé)關(guān)乎學(xué)生的未來(lái)，更關(guān)乎整個(gè)國(guó)家和民族的未來(lái)。