低成本物理实验在高中教学中的应用
低成本物理实验在高中教学中的应用
【摘要】在物理教学中充分利用与开发低成本实验，对于教师来说，利用身边随手可得的普通物品做物理实验大大降低了实验准备的难度。对于学生来说，低成本实验拉近了物理与生活的距离，让学生体会到生活中处处有物理，激发了学生的学习兴趣和探究热情。低成本实验在高中物理教学中的运用，其对物理教学有重大意义。所以，物理教师们要不断改变自己的教学方法，将低成本实验完美融合到物理教学中，来保证学生们高效的学习。
【关键词】高中物理；实验教学；低成本实验；生活化
一、引言
高中物理是培养学生综合素质的重要组成部分，是提高学生科学素养的基础，是国家创新人才战略形成的关键。根据高中物理课程标准，要求学生掌握现代科学技术和符合社会时代发展的物理知识，培养学生的实验技能、思维和解决问题的能力，这些能力都要从实际的物理实验操作获得。物理实验的实施一定离不开实验器材、场地等硬件条件。但是在当前不少学校中，实验教学的开展却恰恰受限于实验器材过于陈旧、场地有限等现实因素。因此，为适
应课程的发展和满足课程创新的需求，教师应另辟蹊径，研究简单、易于操作、成本低廉的实验，优化高中物理教学，培养学生对物理学习的热爱。
二、低成本物理实验在高中教学中的应用
(一)趣味实验，导入课程
低成本物理实验表现形式较为灵活，可以满足不同情况下高中物理实验教学的需求，有效提高物理实验教学效率。教师可以随时结合本课教学内容，带领学生开展低成本实验，收集现有的可用资源完成实验准备，在此基础上构建的高中物理实验课堂会更具趣味性，也能够极大程度上激发学生的学习兴趣。相较于传统的物理教学来看，低成本实验教学能够灵活穿插到物理课堂的各个环节，实现高质量的高中物理教学。一物生来真稀奇
例如以“电磁感应现象及应用”为例，在课前导入环节，教师可以准备两块相同的强磁铁，外加一根塑料吸管和一根铝管，要求塑料吸管与铝管的长度、粗细相同。教师可以将塑料吸管与铝管分别竖直固定于桌面上，再将两块相同的强磁铁在管口处释放，使其自由落体。这时学生可以听到磁铁落于桌面上的声音，能轻易计算出磁铁在铝管内、塑料吸管内的下
落速度。很明显，铝管内部的磁铁下落速度较慢。通过这一实验结果，教师便可以顺势引发学生的思考。简单有趣的小实验以及较为直观的实践结果，能够帮助教师正式引入本课教学内容，而此类看似简单的低成本实验中，也展示出了磁铁下落时，铝管内部形成了环形感应电流，而电流产生的磁场反作用于磁铁，影响了磁铁下落速度这一物理知识。
(二)材料替代，简化实验
材料替代法下的低成本物理实验，会使用一些生活中较为常见的材料及物品替代原有的实验器材。这时，教师可以为学生展示原有的物理实验内容，带领学生一步步拆解原实验设计原理以及实验步骤，了解实验所需的各类器材的物理性质，随后用一些较低成本的材料进行替代，以此完成低成本物理实验制作。这一环节中，教师可以引入实验设计活动，让学生自主思考，在生活中有哪些常用的低成本材料可以替代原有的物理器材？再要求学生以小组为单位，设计出一个低成本物理实验。
例如以“超重和失重”教学为例，在教学开始前，教师可以先让学生分别讲述一下在个人认知中，超重与失重这两个物理概念是什么样的。先鼓励学生大胆发言，讲述失重与超重这两个概念，让教师掌握当前学生对该物理知识的认知水平。随后，教师可以从学生日常生活
出发，设计一些以低成本材料为主的物理实验，以便学生更准确地掌握这两个物理概念。首先，教师可以让学生准备一张较宽的纸条，带领学生一起在纸条中间剪出一个圆滑的孔洞，要求学生在纸条的另一端连接重物并小心提起纸条。这时大家会发现，纸条并不会在重物的影响下断裂，以此便可展示出超重现象。随后，让学生将两本厚度、大小均等的书本相对而放，并将两本书的书页交替重叠摆放后，再将书本合起。选取一名学生，让他捏住两本书的书脊位置并向外拉动，显然，学生无法将书本分开。接下来，由教师亲自操作，教师的操作过程中不仅要对书本施加水平作用力，还需要上下拉动，书本便会轻易地被教师分开。此时，教师要提出问题，让学生思考并回忆两次拉动书本的操作有什么不同？为什么教师的操作可以轻易将两本书分开？通过简单的小实验，让学生积极开动脑筋，思考其中的物理知识。最后，教师要结合课本上的内容，开展本课的常规教学，让学生完全掌握失重与超重概念及其中蕴含的物理知识。与此同时，开展课堂小组活动，要求学生尝试在组内设计一项与失重或超重有关的物理实验，并使用随手可见的器材完成实验，以此完成本课教学。
(三)联系生活，直观展示
在设计低成本实验时，教师要将物理课堂与生活联系起来，使用生活中常见的各类电子产品或生活用品，完成低成本实验教学。在科技飞速发展的今天，各类智能手机、声控、遥控等都是学生能够轻易在生活中接触到的科技用品，教师应充分开发此类资源的教育价值，对其进行技术改造，完成物理课堂中的低成本实验设计。
例如在“电磁波的发现及应用”一课中，教师便可以带领学生观测电磁波的传播方式。通过之前的教学，学生已经能够意识到，波在不同环境下具有不同的传播特征。为此，教师可以设计声波与电磁波传播方式差异性的低成本实验。教师可以将智能手机装人真空袋中，再分别放人水槽与真空环境。随后，用另一部手机，查看手机是否能够接到通话信号，手机铃声是否会响起。这一实验，可验证电磁波在水环境下与真空环境下均可传播，而声波则不能够在真空状态下传播。通过小巧、精密且日常化的实验，让学生更直观地了解到声波与电磁波的差异性。
三、结语
综上所述，实验是掌握物理知识、实验技能的基础，是形成科学素养的前提，所以教师应注重实验对学生的引导作用。而低成本物理实验不仅便宜、方便，能促进学生直观、生动
的观察物理实验，还能培养学生的动手参与能力，有着巨大的应用价值。因此，在高中物理教学过程中，教师要善于利用生活中的物件，开发创新思维，可以通过用低成本材料模仿实验仪器、根据实验目的设计简易版实验、利用日常生活中的小器具等方法来制作低成本实验器材，并将其引入到物理课堂，用以提高学生的学习兴趣，优化物理课堂的实验探究，建设高效物理课堂。
参考文献
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