让实验走向生活，让学习亲近学生

以九年级物理第十三章《内能》演示实验为例

李向前

摘要：本文通过低成本创新实验，探索让实验走向生活、让学习亲近学生的实施方案，使学生能够真正深度参与到物理学习中去，通过引导学生观察、思考、讨论，自己总结出知识要点，促进学生的深度理解，从而为培养科学观念、促进科学思维，提升探究能力打下坚实的基础。

关键词：实验；亲近；科学观念；科学思维；探究能力  

   《义务教育物理课程标准》2011版指出：义务教育物理课程是一门注重实验的自然科学基础课程。此阶段的物理课程应注意让学生经历实验探究过程，学习科学知识和科学探究方法，提高分析问题和解决问题的能力。义务教育物理课程应注重与生产、生活实际及时代发展的联系。此阶段的物理课程应关注学生的认知特点，加强课程内容与学生生活、现代社会和科技发展的联系。

   而纵观当前物理教学，对“知识和技能”过分重视，但忽视了对初中生创新意识的培养，缺乏对学习积极性的激发，没有关注学生科学思维习惯的形成，学生研究问题的能力低下。虽然有教师在课堂上也会进行演示或分组实验，但很多实验都是照本宣科，毫无新意，或者因为使用专用仪器，离学生“三千里”，毫无亲和感。不利于激发学生的学习兴趣，不利于培养学生的物理观念，不利于形成学生的思维习惯，不利于增强学生的实践意识。因此在教学中因地制宜，利用学生生活中能够接触到的物品来做实验器材，就显得意义重大。 

   九年级物理第十三章《内能》一节，先学习什么是内能，然后学习改变物体内能的方法。在学习改变物体内能的方法时，教材中安排了两个演示实验，如图甲和图乙所示。

   图甲为在双层玻璃筒内装一小块硝化棉，用力猛地向下压活塞，学生会观察到筒内的硝化棉燃烧，一瞬间有火焰出现，说明外界对物体做功，物体内能增加。但这个实验成功率不高或有较大缺点：1.很多学校（特别是农村学校）缺硝化棉；2.只是用力下压，往往不能成功，需要男教师用在大力气把手猛地向下压在压柄上，难度大，女教师更不可能成功了；3.如果硝化棉的量掌握不好，也有可能成功了，但却把玻璃筒炸裂，产生危险。图乙为用打气筒向盛有少量水的平底烧瓶中打气，会看到瓶塞被瓶中空气冲出时，瓶口附近有白雾出现。这个实验成功率稍高，但也存在着烧瓶不稳的风险。并且，这两个实验，都是用专用的器材进行实验，总给学生以高大上的感觉，不接地气，学生天然地缺乏亲近感。

   因此，我准备了两个系列的实验，可演示，也可让学生动手。

   第一个系列的实验器材：打火机、砂布、较粗的铁丝。问学生：想增加铁丝中间部位的内能，有什么办法？

   学生的答案一般为：用打火机烧。然后让学生动手，另有学生检验，果真达到了增加内能的目的，学生也借此认识到，热传递可以改变物体内能。

   再问学生：能否用砂布增加铁丝中间部位的内能？有学生会依据以前生活的经验，提出：用砂布在铁丝中间部分反复摩擦。部分学生（特别是女生）半信半疑。于是，我让一个大个子男生用叠了几层的砂布（防止烫手）快速在铁丝中间部位反复摩擦，然后让另一个男生用手指去摸铁丝上被摩擦部位，这个男生手指被烫的表情令其他同学捧腹大笑。学生借此可总结出：对物体做功，物体内能增加。

   三问学生：只用手，能否增加铁丝中间部分的内能？很多学生认为，只用手，无论如何也不能达到目的，除非手指的外表皮是砂布。于是，教师用力快速弯折铁丝的中间部位，十多次之后，把它接触毫不注意的一位学生的胳膊（当时学生还穿着短袖），这位同学“呀”的声，迅速把胳膊挪开，带着怨恨的表情不断地揉捏胳膊，问其原因，答曰：“烧住胳膊了！”令同学们印象深刻。此时，学生进一步理解了“对物体做功，物体内能增加”。

   第二个系列的实验器材：带瓶盖的600ml纯净水瓶。把瓶中的水倒掉，只剩少许水附在瓶壁上，把瓶盖旋紧。左手握瓶身前部，右手拧瓶身尾部，问学生：现在，我若用右手拧瓶身尾部两三圈，是否对瓶子及瓶中的空气做功了？学生讨论后认为，确实做功了。再问：我对瓶子及瓶中空气做功？瓶子和瓶中空气有什么变化？学生很自然会想到：瓶子及瓶中空气内能增加。问：怎样粗略检验你的结论？答：用手摸，看瓶子在拧后和拧前相比，温度是否变化。（当然，这里也可以使用温度传感器，可以明显、精确地显示出温度的升高。）

   于是，我左手握瓶身前部，右手拧瓶身尾部两三圈，一位同学用手摸瓶壁，这位同学说：明显感觉到瓶壁温度比刚才升高了。有同学感悟道：物理规律，通用性这么强啊！这位同学的感悟，不正是物理观念正在形成的写照吗？

   紧接着，提示学生：我现在迅速把瓶盖旋开，猜猜瓶口有什么现象出现？当学生一筹莫展、盼望观察现象时，我迅速把瓶盖旋开，只听砰地一声，瓶盖飞出老远，此时瓶口出现了白雾。接着提出问题：瓶盖为何飞跑那么远？学生意识到，是瓶中被压缩的空气把瓶盖推跑了。再问：是什么物体对什么物体做功？答曰：瓶中空气对瓶盖做功。能否判断瓶中空气的内能有什么变化？大部分学生可能答不出来。再引导学生分析：瓶口内出现白雾，白雾是由什么变成的？学生思考后回答：是由瓶内空气中的水蒸气液化而成的。再问：水蒸气在什么条件下可以液化？答：压缩体积或者降低温度。问：在此实验中是通过压缩体积的方法使水蒸气液化的吗？学生经过分析后回答：不是通过压缩体积的方法使水蒸气液化的（因为是瓶中气体向外膨胀，对瓶盖做功了。只有一种情况，那就是：温度降低了。引导学生讨论并分析：导致温度降低的是什么物理过程？学生讨论后形成的答案是：物体对外做功（瓶中气体对外做功。所以，结论就是：物体对外做功，物体内能减少。

   通过以上实验及引导学生的分析，使学生一步步的认识到：物体对外做功，物体内能增加，外界对物体做功，物体内能减少。而且这一认识过程的实验，是通过学生生活中经常接触到的平平常常的物品（纯净水瓶、铁丝等），通过教师一步步的引导，逐渐积累素材，通过学生一步步的分析，逐渐加深认识，来实现的。这一认识过程，有观察、有体验、有思考、有感悟，无疑很接地气，不搞“高、大、上”，拉近了学习、实验与初中生的距离，没有丝毫的陌生感，学生容易接受、理解。同时，也很好地贯彻了课程标准的思想，对于学生物理观念、科学思维和实践能力的形成，促进学生的深度学习，起到了重要的促进作用。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准（2011版）[M].北京：北京师范大学2012：

[2]彭前程，杜敏.义务教育教科书九年级物理（上册）[M]北京：人民教育出版社2012