八年級物理力學部分自制教具的應用策略研究

　　摘 要: 物理實驗作為物理教學的有效補充，能夠讓學生客觀真實的認識物理現象，對于提高整體教學水平具有重要作用。因此在物理教學中，教師必須提高對實驗的重視程度，在需要的時候加以應用，從而提高物理教學的有效性。但是在日常物理教學中，受制于各種條件，物理實驗受到一些限制，這就需要教師自制教具，豐富實驗內容，提高實驗效果。文章以八年級物理力學部分課程為例探究自制教具在物理教學中的應用策略。

　　徐青玲;， 考試周刊 發表時間：2021-08-09

　　關鍵詞: 八年級; 物理; 力學; 自制教具

　　物理是一門較為抽象、注重邏輯的學科，講求各知識點之間的聯系，新舊知識之間的聯系往往非常緊密，對于很多學生而言，物理是難度較大且枯燥乏味的學科。因此，物理教學方式也需要不斷創新，使學生更加喜歡學習物理。實驗演示教學法是中學物理教學的重要方法，能夠在探究性實驗中展示物理知識，具有很好的教學效果，但是教具短缺和教具損壞的問題制約了實驗教學的開展，使得部分地區、部分學校的物理教學效率較低。因此，教師需要充分挖掘身邊的生活化材料，自制實驗教具，提升物理教學的有效性。文章以北師大版八年級力學部分的《運動和力》《壓強與浮力》《機械和功》三章為例，探究教師自制實驗教具在課程教學中的應用策略。

　　一、中學物理教學中應用自制教具的必要性

　　筆者所在的學校硬件設備齊全，實驗儀器配備基本能滿足初中物理實驗需求，但新的整套的物理實驗器材會存在很多問題，例如，器材穩定性不夠( 探究杠桿平衡條件實驗器材) 、實驗誤差較大( 探究阿基米德實驗器材) 、與課本要求實驗不相符( 平面鏡成像實驗器材) 等。另外，很多時候教師對物理實驗的重視程度不夠，有一些教師喜歡用 PPT 演示代替物理實驗，PPT 演示雖然在演示效果上非常不錯，但是缺少生成性，學生無法根據自身的操作完成對知識的建構。

　　相比于傳統教師的講授，物理實驗的進行能夠在部分教學階段發揮獨特的作用，具有傳統課堂無法比擬的優勢。物理實驗能夠創設良好的學習情境，也能有效的提升學生的學習興趣，讓學生掌握物理知識的邏輯與特點，有了實驗做“潤滑劑”，能使課堂活起來，效果好起來。同時，在課程重難點的部分可以使用物理實驗對重難點進行突破，這些優勢是傳統課堂難以達到的。只有學生親身觀看并參與物理實驗，學生才能夠對慣性、浮力和杠桿等物理內容有越來越深入的理解。因此，在初中物理教學中，教師必須提高對物理實驗的重視程度，雖然這一過程具有一定的阻力，但是我們必須盡可能的改變現狀，不斷提高初中物理教學水平。

　　二、自制教具在八年級物理力學部分的應用策略

　　( 一) 自制教具在八年級物理力學分組實驗部分的應用

　　1. 自制教具在《運動和力》中的應用

　　牛頓第一定律又稱慣性定律，是本章教學的重點內容，指的是一切物體總保持勻速直線運動狀態或靜止，除非作用在它上面的力，迫使它改變這種狀態。那么，體現在現實生活之中，慣性是非常常見的現象，比如，人在坐車時突然停車，人會向前傾; 開車時踩剎車，車不能立刻停下。在教室進行牛頓第一定律實驗教學時，教師也可以自制教具進行實驗演示。

　　首先，教師要準備好膠帶、硬紙殼和一個玩具娃娃。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固的狀態。教師先用手推著硬紙殼勻速向前，此時娃娃保持穩定，和硬紙殼之間保持相對靜止的狀態。隨后，突然向后拉動硬紙殼，娃娃會出現向前傾倒的現象，這是由于硬紙殼受力使其運動狀態發生改變，而娃娃此時由于慣性要保持原來的靜止狀態，就會出現傾倒。這樣的自制道具實驗，能夠很好地進行慣性教學。

　　教師也可以通過其他的道具實驗演示這個原理。首先，教師要準備好一塊橡皮、一把剪刀和一根三十厘米的細繩。教師將細繩的一端綁在橡皮上，另一端綁在自己的左手手指上，隨后開始左右晃動，并在橡皮晃到左側時，突然將線剪斷，橡皮繼續向左側方向運動并掉落。在演示之后，我問學生在剪斷之后，橡皮受到幾個方向的力，學生能夠回答出受到重力，橡皮會向下掉落; 橡皮向左側方向運動，是由于慣性，原來向左運動的橡皮會繼續向左運動。

　　2. 自制教具在《壓強與浮力》中的應用

　　當教師講授物體的沉浮條件時，會講到物體浸沒在水中，會同時受到向上的浮力和向下的重力，則這兩個力的合力決定著水中的物體如何運動。當物體浸沒在液體中時，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

　　在實驗開始前，教師要準備好食用鹽、水、一個氣球、一根細線、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，還能懸浮水中一動不動。首先，教師用玻璃杯將水灌進氣球中，排盡氣球中多余的空氣后，用細線將氣球系緊，再將氣球放進盛滿水的透明玻璃碗中，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，會發現氣球上浮了起來。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，發現氣球下沉至水底。這能夠說明: 由于鹽水比清水密度大，當氣球是清水，碗中是鹽水時，氣球會上浮; 當氣球中是鹽水，碗中是清水時，氣球會下沉。這樣的實驗方式簡單便捷，實驗教具都是生活中常見的材料，容易得到，也能夠起到很好的浮力相關知識的實驗教學效果。

　　3. 自制教具在《機械和功》中的應用

　　杠桿的平衡條件是本章學習的重點內容，指的是杠桿在動力和阻力作用下，靜止或勻速轉動時，我們稱之為杠桿平衡。在使用杠桿時，為了省力，就應該用動力臂比阻力臂長的杠桿; 若要省距離，就應該用動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用，如秤、剪刀、自行車的剎車閘、水龍頭開關都是生活中常見的杠桿原理。為了豐富學生對杠桿平衡原理的認識，可以帶領學生一起制作課本第 96 頁“做一做” 的內容———戥子，也就是秤，是古代用來稱藥材的工具。制作戥子，教師可以搜集身邊的素材，自制實驗教具交給學生，讓學生組成小組，進行實驗探究活動。

　　在實驗開始前，教師要準備一些細線、10 根打好孔的筷子、10 個螺母和 10 個打好孔的罐頭瓶蓋，當作秤桿、秤砣和托盤，還需要一個 20 克的鉤碼作為參考。隨后，將十份道具分給班級的十組學生，讓學生自行探究制作。在實驗中，學生能夠分清秤桿、秤砣和托盤，并能夠用細線將這些零件組合起來，形成戥子的初步模型; 在關鍵的畫撐桿刻度環節，學生能夠進行密切的小組配合，有的同學拿著秤砣，有的學生畫刻度，并按照等分的順序標好刻度，最后完成了戥子的制作。在本次實驗活動中，教師只是作為實驗材料的提供者，具體的制作流程由學生分小組合作完成，這充分的尊重了學生在教學中的主體地位，使學生的動作操作能力得到實踐鍛煉，同時能夠提升學生物理課堂興趣，使學生更加喜歡學習物理。

　　( 二) 自制教具在八年級物理力學演示實驗部分的應用

　　1. 自制教具在連通器演示實驗中的應用

　　《連通器》在本章內容中相對較簡單，課本通過茶壺的例子，引入連通器的概念，雖然簡單易懂，但在激發學生學習的興趣上效果并不明顯。因此，筆者為了最大限度地調動學生學習的積極性，在課前自制了奇妙的“公道杯”。

　　“公道杯”首次出現在朱元璋時期，它是巧妙運用連通器原理制成的。教師事先準備兩個空牛奶盒、吸管、剪刀、口香糖/密封膠水。第一步: 剪去空牛奶盒的底，再將盒體三個側面剪去一半，留下靠近飲管口的一個側面，并將它剪去一個角，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斜角，便于液體流出。第三步: 把剪好的吸管長端插入飲管孔，然后對折飲管孔旁留下的側面，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，可以用吃過的口香糖或密封膠水密封。最后，公道杯做好后，還需要一個裝水的容器，再用一個空牛奶盒，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，水位沒有超過吸管頂端時滴水不漏，當水位超過吸管頂端時，杯中的水會不斷減少，但又看不出水究竟流到了哪里，為了更好地解釋這一現象，教師帶領學生一探究竟。

　　2. 自制教具在驗證大氣壓強存在演示實驗中的應用

　　大氣壓強雖然在日常生活中有很多應用，但因大氣看不見摸不著，學生理解起來很抽象。為了更清晰明了地證明大氣壓強的存在，筆者準備了鬧鐘罩、抽氣筒、小礦泉水瓶。課堂上，教師讓一名學生打開小礦泉水瓶瓶蓋，并用嘴吸氣，發現礦泉水瓶變癟，但很多同學會認為是嘴的吸力使得礦泉水瓶發生形變。為了打破學生的原認知，接下來做演示實驗: 將剛才已經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，發現原來癟的瓶子鼓起來了，打開鬧鐘罩后，發現礦泉水瓶又變癟了。通過這個實驗正反兩方面驗證了大氣壓強的存在，將教師泛泛而談，不夠深入的介紹變成邏輯縝密的演示實驗教學，不僅使學生對實驗結果感到震驚，加深對“大氣壓存在”觀點的認知，還能鍛煉學生的邏輯思維能力。

　　3. 自制教具在液體壓強產生的原因演示實驗中的應用

　　北師大版八年級課本中給出的實驗是側壁和底部開口的容器，包上橡皮膜后加入液體，觀察橡皮膜凸起情況，判斷液體壓強的存在。但在實驗室中，演示實驗儀器瓶口很小，演示效果不佳，可用自制教具代替: 將礦泉水瓶去底后，蒙上醫用一次性手套橡皮膜; 用另一截去上半部分的礦泉水瓶側壁開孔，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用手套作橡皮膜，瓶口插進孔中，用膠帶密封瓶體，讓其與瓶口連接，自制的液體壓強產生原因演示實驗教具就做好了。

　　相比于實驗室原有的儀器，自制的教具采用有色橡皮膜，且因橡皮膜面積較大，實驗效果相當明顯。

　　( 三) 自制教具在課外拓展活動中的應用

　　1. 自制吸管浮沉子

　　實驗準備: 剪刀、橡膠管、回形針、礦泉水瓶、紙杯、水。

　　用剪刀截取 8-10 cm 長度的橡膠管，將截取的橡膠管對折后，兩端口處用回形針別起來，放入盛有水的紙杯中，擠壓浮沉子調節，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，簡單的浮沉子就做好了。當不擠壓礦泉水瓶時，浮沉子處于漂浮狀態，用力擠壓，浮沉子可下沉或懸浮，松開手后，浮沉子便上浮最終回到初始狀態。

　　2. 自制陰陽壺

　　實驗準備: 剪刀、橡膠管、空洗衣液筒、兩個礦泉水瓶、廢報紙、透明膠、清水、紅墨水、密封膠。

　　分別在兩個大小合適的礦泉水瓶中裝清水和紅墨水染過的水，每個礦泉水瓶蓋上打兩個孔連接長度合適的橡膠管，用密封膠密封導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，剪開剛能穿過導管大小的孔; 將制作好的礦泉水瓶放入做好的洗衣液筒中，將每個礦泉水瓶其中一根導管用透明膠輕輕固定在洗衣液筒口處，另外一根導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管時不密封導管) ; 用廢報紙填滿洗衣液筒中的空隙，使得教具相對穩定，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壺，能輕松揭秘陰陽壺的制作原理，不僅解除學生對市場上銷售的陰陽壺的疑惑，而且通過生活中常見用品進行物理實驗，可以拉近物理學與生活的距離，讓學生真切地感受到物理的有趣和有用性，有利于增強學生的創新意識。

　　3. 自制水平儀

　　實驗準備: 畫細線的紙條、細線、小塊橡皮、兩個等腰直角三角尺、簽字筆、透明膠帶。

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

　　4. 自制潛水艇

　　實驗準備: 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”字形玻璃導管。

　　將準備好的兩根玻璃管分別插進橡膠塞兩孔后，將橡膠塞蓋住裝有適量水的透明化妝品瓶，調節長玻璃導管，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，用注射器改變瓶內的氣壓，進而改變潛水艇自身重力，實現上浮、下沉和懸浮。

　　利用課余時間，為學生提供一些創新的思路，先讓他們動起手來，燃起他們對物理的興趣，讓他們在不斷的實踐過程中積累經驗，最終達到能自己搜集資料自制一些實驗用具的目的。

　　三、結語

　　在課程改革的大背景下，物理實驗教學也越來越重要，其直觀形象的特點和生成性特征具有傳統課堂無法比擬的優勢。作為日常教學中的一名初中物理教師，更要挖掘身邊材料，自制實驗教具，提高物理教學效果。我衷心希望通過自身的努力，為中學物理教學貢獻一份力量，將自制教具更加廣泛的應用到初中物理教學中去。讓學生更好更有效地學習物理是我作為一名教師的基本職責，這份職責關乎學生的未來，更關乎整個國家和民族的未來。