精編停課不停學居家做實驗（一）

1、停課不停學居家做實驗 停課不停學 居家做實驗 物理實驗中心（李靜） 2020 年的春天，一場突如其來的疫情打亂了我們的生活和學習節(jié)奏，大學物理實驗課程的開設計劃也受到影響，而且由于實踐課程的特殊性，無法像理論課那樣正常開展線上教學。為了保證物理實驗課程的教學目標順利達成，使同學們在特殊情況下仍能有機會學習和鍛煉實驗相關的知識與能力，經(jīng)過充分調(diào)研和論證，物理實驗中心教學團隊做了大量的實驗教學前期準備工作，同時在借鑒兄弟高校的思路和做法的基礎上，在修讀大學物理實驗（2-1）的所有班級中開展了居家物理實驗的教學，以此豐富學生的實驗學習生活，同時為復學后的線下實驗教學做好過渡。 在物理實驗中心教學團隊

2、的精心設計下，安排了兩個居家實驗。居家實驗緊扣物理思想和原理，緊密聯(lián)系生活，同時考慮到學生在家儀器不具備的現(xiàn)實情況，利用生活中常見的用具，讓學生在家里展開研究性實驗學習，達到學思踐行的目的。 一、實驗一 硬幣系列實驗 家家都有的硬幣，能被我們拿來完成哪些實驗內(nèi)容呢？讓我們用硬幣開始施展魔法吧！ （以下圖片和視頻均為學生提交的研究報告中的內(nèi)容） 硬幣實驗之表面張力 a.嘗試挑選合適的硬幣，采用正確的方法，讓硬幣漂在水面上。試分析現(xiàn)象的成因。 學生分別嘗試用一元、五角、一角、一分硬幣進行實驗，多次嘗試，挑選出合適的硬幣。討論為什么一元和五角的硬幣難以成功？硬幣漂在水面是因為受到了水的浮力嗎？那把硬

3、幣摁進水面下它應該再次浮起，但是并沒有出現(xiàn)這種現(xiàn)象，說明有另外的力存在，進而引出表面張力。為什么大硬幣難以成功？因為表面張力是微小力。 也有學生嘗試用其他物品做漂浮實驗，比如曲別針、比如小刀片等。 b.嘗試配置不同的溶液，讓硬幣能在無外力和振動參與的情況下迅速下沉，進行嘗試并分析原因。 學生分別在水里加鹽、加醋、加洗潔精、對水加熱，經(jīng)過多次嘗試，發(fā)現(xiàn)硬幣在加了洗潔精的水面會迅速下沉，同樣的硬幣在熱水里也會迅速下沉。得出結(jié)論：表面活性劑會顯著降低水的表面張力，溫度升高也會降低水的表面張力。 一部分同學得出結(jié)論，鹽水的表面張力大于自來水的表面張力，但是要求濃度較高。 硬幣實驗之靜電斥力 a.嘗試挑

4、選兩枚合適的硬幣，讓硬幣漂在水面上，當兩枚硬幣距離較近的時候會迅速靠攏在容器，試分析現(xiàn)象的成因。 學生進行嘗試后發(fā)現(xiàn)確實存在這樣的情況，分析兩枚硬幣之間是否產(chǎn)生了吸引力？排除掉靜電吸引，那就應該還是表面張力在起作用，進而分析出表面張力的作用方向，表面張力的大小和潤濕角有關。因為液面凹陷導致出現(xiàn)了潤濕角，硬幣會朝著表面張力小的位置運動，故會緊緊貼在一起。 b.用絲巾（頭發(fā)）摩擦有機玻璃尺，將其靠近兩枚硬幣，觀察發(fā)生的現(xiàn)象并進行分析。 絲巾摩擦后的有機玻璃直尺會帶靜電，靠近兩枚硬幣，硬幣同時出現(xiàn)靜電感應現(xiàn)象，帶上與直尺性質(zhì)相反的靜電，兩枚硬幣由于靜電排斥現(xiàn)象會迅速分開。 一部分同學發(fā)現(xiàn)，直尺沾上水

5、后沒有出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象，因為水能導電，導致靜電感應失效。 硬幣實驗之消失的硬幣-光的折射 在玻璃杯外側(cè)底部放置一枚硬幣，觀察硬幣的位置，慢慢向玻璃杯里注入清水，會發(fā)現(xiàn)硬幣慢慢消失了，解釋實驗現(xiàn)象并畫出原理圖。 學生進行嘗試，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象非常明顯。人眼之所以看到硬幣是因為經(jīng)硬幣反射的光進入了人眼，為何注入水后硬幣消失了呢？這個 時候的反射光線去了哪里呢？學生根據(jù)實驗過程分析，空氣和水的折射率不同導致了反射光線的方向在杯里注入水后發(fā)生了變化，因此硬幣神奇地消失了！ 實驗彩蛋-硬幣瘦身小魔術(shù) 在紙上剪一個直徑比硬幣小的圓孔，嘗試讓硬幣瘦身穿過這個孔，解釋現(xiàn)象的原因并畫出原理圖。 貌似不可能變成了現(xiàn)實，學生

6、在對孔進行了反復觀察反復嘗試后，發(fā)現(xiàn)硬幣可以穿過形狀扭曲后的孔。那是因為通過扭動圓孔，它由圓會變成橢圓，讓硬幣從橢圓的長軸通過，就輕而易舉了！ 二、實驗二 單擺實驗 單擺測量重力加速度是一個傳統(tǒng)的物理實驗項目，該項目儀器簡單，操作方便，但測量精度較高，同時方便鍛煉學生的數(shù)據(jù)處理能力。要求學生自制單擺，分別改變實驗條件進行測量，讓學生體會實驗條件對實驗結(jié)果的影響；將減小系統(tǒng)誤差的累加放大法巧妙融入實驗操作過程，使學生對減小系統(tǒng)誤差的方法有一個直觀的認識；對相同的測量數(shù)據(jù)，采用不同的數(shù)據(jù)處理方法得到當?shù)氐闹亓铀俣却笮?，讓學生體會不同的數(shù)據(jù)處理方法對實驗結(jié)果的影響；將得到的重力加速度的實驗值與當?shù)?/p>

7、重力加速度的理論值比較，引導學生思考實驗誤差的產(chǎn)生原因；不同地區(qū)同學得到的重力加速度的實驗值各有不同，啟發(fā)學生討論影響重力加速度的各個因素。 三 、 師生教學過程中 的 心得體會 1.紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行 一個簡簡單單的放硬幣，很多學生都反映技巧很重要，甚至自己琢磨出了小工具來輔助操作。硬幣系列實驗的三個小內(nèi)容，學生操作時間平均 2 個小時，撰寫研究報告將近 2 個小時，完全可以和線下的一個實體實驗相比擬。 單擺實驗中，想讓單擺老老實實擺夠 10 個周期，也是需要反復去嘗試的，比如從什么位置開始計時更合理？ 2.探究的過程遠比枯躁的理論更鮮活 在自制單擺的過程中，學生會思考用作擺球的物體如何選擇更合理？為什么初始擺角不能太大？擺線為什么不能有彈性？ 看似司空見慣的現(xiàn)象，背后都有著獨特的物理原理。凡事如果多問幾個為什么，就能得出讓人眼前一亮的結(jié)論來。物理確實是一門建立在實驗基礎上的學科。用實驗來驗證理論這個過程遠比記住理論本身更有趣也更有意義。 3.科學離我們其實很近，我們?nèi)鄙俚闹皇前l(fā)現(xiàn) 老師采用寓教于樂的方式讓我們在家開展實驗教學，讓人眼前一亮。沒有繁瑣的公式推導，沒有復雜的儀器，在僅有的簡單的提示下完成實驗操作，給予了我們更多的思考和嘗試機會。正如老師所說，生活中處處都是物理。我們要善于觀察，善于發(fā)現(xiàn)。 通過兩周的居家實驗，不僅是學生，老師們也