初中物理教学中对比性实验的运用

实验是物理学研究的基本方法之一。近几年我常在物理教学中，有目的地安排设计一些对比性的实验，帮助学生形成正确的物理概念，掌握物理规律，突破难点，消除疑点，收到了较好的教学效果。

    一、运用对比性实验帮助学生形成正确的物理概念

    有些物理概念比较抽象学生难于理解，设计对比性实验，边引导边实验边分析，抽象出事物的本质特征，帮助学生形成概念，完成认识上的飞跃。例如，大气压强这一概念，对初中学生来说是比较抽象的，教学中我设计两个对比性实验，每做一个实验，都引导学生观察现象，思考问题，分析问题，步步深入。讲课开始，教师做“水杯——厚纸片”演示实验，让学生思考，放开手后，厚纸片会不会掉下来？当学生看到厚纸片不会掉下来这个意想不到的现象时，无不感到新奇有趣。这时，教师因势利导提出：“上述实验中厚纸片受到哪些向下的作用？为什么厚纸片不会掉下来？”学生很自然领会到厚纸片不会掉下来一定受到一个向上的压力作用，这个压力只能是大气产生的，由此可见，大气对厚纸片产生了压强。

    进而向学生提出：“课本上要求做这个实验时，杯里要装满水，若杯里只盛少量水，甚至不装水，这个实验能不能成功？”为了开阔学生的思路，又进一步提出若用小刀片把厚纸片与杯的接触处撬开一个小口子，将会出现什么现象？然后再做实验加以验证。实验结果与分析、推理的一致性，加深了学生对大气压强的认识，同时也培养了学生的思维能力。接着进行“马德堡半球”实验，证明大气对任何方向都有压强，而且大气压强可以产生很大的力。从而使学生对大气压的理解具体而鲜明。

    二、用对比性实验纠正学生的错误概念

    为了纠正学生在生活经验中形成的错误观念，建立正确概念，恰当地运用对比性实验也能收到较好的教学效果。例如关于“自由落体运动”的教学，我针对学生认为质量大的物体下落得快，质量小的物体下落得慢的错误认识，设计了以下的对比性实验。先从相同高度处同时释放一个小铁球和一张纸片，结果小球下落得快。不少学生错误地认为小铁球质量大，下落快，因而得出下落加速度由其质量决定的错误结论。此时教师不要急于纠正学生的错误，而是接着分别演示：①两张相同的纸片，其中一张揉成一个小团，再从同样高度同时释放，结果观察到纸团下落快。②将一张质量较小的小纸片揉成一团与一张质量较大的纸片，同时从同样高度开始下落，可观察到质量小的纸团反而下落得快。当学生弄清纸片之所以比纸团下落得慢是因为空气阻力对纸片影响大以后，进而提出：“如果没有空气阻力的影响，将会出现什么现象”，让学生思考。然后再过渡到解决问题的对比性实验：“钱毛管”实验。先观察抽成真空的“钱毛管”中的金属片、小羽毛、小软木塞在没有空气阻力时，下落加速度都相同。接着打开“钱毛管”上的开关，让空气进入“钱毛管”里，再把“钱毛管”倒立起来，这时可以看到这些物体下落的快慢是不同的，前后两次实验的对比分析，突出了阻力对下落快慢的影响，形成了“重力加速度g与质量无关”的正确概念。

    三、运用对比性实验导出物理规律

    对于学生易于形成片面认识的物理规律，设计针对性强的对比性实验，可以帮助学生完成认识上的飞跃，例如，初中学生对“二力平衡”条件觉得很简单，似乎没有什么困难，但又往往形成片面的认识。在课堂教学中，我从日常生活中吊在电线上的电灯，放在桌子上的书籍等物体保持静止状态等实例引发，进而做“二力平衡的条件”的演示实验（课本中安排的），让学生仔细观察并读出小车保持静止时两边吊盘里砝码的重力，并向学生提出探索性问题：“二力在什么条件下才会平衡？”学生往往得出片面的结论：“二力平衡条件是二力的大小相等，方向相反。”这时引导学生再仔细观察如下两个有针对性的对比实验。①两个力大小相等，方向相反，分别作用在两个物体上（即用两个小车拼合在一起代替原来的小车实验）；②两力大小相等，方向相反，作用在同一个物体（小车）上，但两力的作用线不在同一条直线上。通过这两个实验，学生自己否定了原先的片面论断，从而得出科学的结论：“作用在一个物体上的两个力，如果在同一条直线上，大小相等，方向相反，这两个力就平衡。”

    四、运用对比性实验理解物理现象的本质

    在浮力一课的教学中，为了揭示浮力产生的原因是水中的向上和向下的压强差对物体造成的压力差，我设计了如下浮力消失和产生的对比实验，把一块蜡块的底面紧压在平底的玻璃器皿的底面，使之紧密接触，然后缓慢地注水于容器中，使整个蜡块都浸没在水中，蜡块并不浮起。如果将蜡块与器皿底接触处推开一道小缝，让水浸入，蜡块则很快就浮起来。通过对比，学生对浮力产生的本质原因的理解就具体而深刻了。