八年级物理力学部分自制教具的应用策略研究

　　摘 要: 物理实验作为物理教学的有效补充，能够让学生客观真实的认识物理现象，对于提高整体教学水平具有重要作用。因此在物理教学中，教师必须提高对实验的重视程度，在需要的时候加以应用，从而提高物理教学的有效性。但是在日常物理教学中，受制于各种条件，物理实验受到一些限制，这就需要教师自制教具，丰富实验内容，提高实验效果。文章以八年级物理力学部分课程为例探究自制教具在物理教学中的应用策略。

　　徐青玲;， 考试周刊 发表时间：2021-08-09

　　关键词: 八年级; 物理; 力学; 自制教具

　　物理是一门较为抽象、注重逻辑的学科，讲求各知识点之间的联系，新旧知识之间的联系往往非常紧密，对于很多学生而言，物理是难度较大且枯燥乏味的学科。因此，物理教学方式也需要不断创新，使学生更加喜欢学习物理。实验演示教学法是中学物理教学的重要方法，能够在探究性实验中展示物理知识，具有很好的教学效果，但是教具短缺和教具损坏的问题制约了实验教学的开展，使得部分地区、部分学校的物理教学效率较低。因此，教师需要充分挖掘身边的生活化材料，自制实验教具，提升物理教学的有效性。文章以北师大版八年级力学部分的《运动和力》《压强与浮力》《机械和功》三章为例，探究教师自制实验教具在课程教学中的应用策略。

　　一、中学物理教学中应用自制教具的必要性

　　笔者所在的学校硬件设备齐全，实验仪器配备基本能满足初中物理实验需求，但新的整套的物理实验器材会存在很多问题，例如，器材稳定性不够( 探究杠杆平衡条件实验器材) 、实验误差较大( 探究阿基米德实验器材) 、与课本要求实验不相符( 平面镜成像实验器材) 等。另外，很多时候教师对物理实验的重视程度不够，有一些教师喜欢用 PPT 演示代替物理实验，PPT 演示虽然在演示效果上非常不错，但是缺少生成性，学生无法根据自身的操作完成对知识的建构。

　　相比于传统教师的讲授，物理实验的进行能够在部分教学阶段发挥独特的作用，具有传统课堂无法比拟的优势。物理实验能够创设良好的学习情境，也能有效的提升学生的学习兴趣，让学生掌握物理知识的逻辑与特点，有了实验做“润滑剂”，能使课堂活起来，效果好起来。同时，在课程重难点的部分可以使用物理实验对重难点进行突破，这些优势是传统课堂难以达到的。只有学生亲身观看并参与物理实验，学生才能够对惯性、浮力和杠杆等物理内容有越来越深入的理解。因此，在初中物理教学中，教师必须提高对物理实验的重视程度，虽然这一过程具有一定的阻力，但是我们必须尽可能的改变现状，不断提高初中物理教学水平。

　　二、自制教具在八年级物理力学部分的应用策略

　　( 一) 自制教具在八年级物理力学分组实验部分的应用

　　1. 自制教具在《运动和力》中的应用

　　牛顿第一定律又称惯性定律，是本章教学的重点内容，指的是一切物体总保持匀速直线运动状态或静止，除非作用在它上面的力，迫使它改变这种状态。那么，体现在现实生活之中，惯性是非常常见的现象，比如，人在坐车时突然停车，人会向前倾; 开车时踩刹车，车不能立刻停下。在教室进行牛顿第一定律实验教学时，教师也可以自制教具进行实验演示。

　　首先，教师要准备好胶带、硬纸壳和一个玩具娃娃。教师用胶带将娃娃的脚部轻轻地粘在硬纸壳上，使其保持不倒但也不稳固的状态。教师先用手推着硬纸壳匀速向前，此时娃娃保持稳定，和硬纸壳之间保持相对静止的状态。随后，突然向后拉动硬纸壳，娃娃会出现向前倾倒的现象，这是由于硬纸壳受力使其运动状态发生改变，而娃娃此时由于惯性要保持原来的静止状态，就会出现倾倒。这样的自制道具实验，能够很好地进行惯性教学。

　　教师也可以通过其他的道具实验演示这个原理。首先，教师要准备好一块橡皮、一把剪刀和一根三十厘米的细绳。教师将细绳的一端绑在橡皮上，另一端绑在自己的左手手指上，随后开始左右晃动，并在橡皮晃到左侧时，突然将线剪断，橡皮继续向左侧方向运动并掉落。在演示之后，我问学生在剪断之后，橡皮受到几个方向的力，学生能够回答出受到重力，橡皮会向下掉落; 橡皮向左侧方向运动，是由于惯性，原来向左运动的橡皮会继续向左运动。

　　2. 自制教具在《压强与浮力》中的应用

　　当教师讲授物体的沉浮条件时，会讲到物体浸没在水中，会同时受到向上的浮力和向下的重力，则这两个力的合力决定着水中的物体如何运动。当物体浸没在液体中时，V排 = V物 ，物体所受的重力 G = V物 gρ物 ，其所受的浮力 F浮 = V排 gρ液 。若 ρ液 >ρ物 ，则 F浮 > G，物体上浮; 若 ρ液 = ρ物 ，则 F浮 = G，物体悬浮; 若 ρ液 < ρ物 ，则 F浮

　　在实验开始前，教师要准备好食用盐、水、一个气球、一根细线、透明玻璃杯和透明玻璃碗，教师展示一只气球放到水里，能升能降，还能悬浮水中一动不动。首先，教师用玻璃杯将水灌进气球中，排尽气球中多余的空气后，用细线将气球系紧，再将气球放进盛满水的透明玻璃碗中，等它静止，能够看到气球悬浮在水中。然后，在透明玻璃碗中倒入盐，让碗中的清水变成盐水，会发现气球上浮了起来。最后，将碗中的盐水和气球中的清水全部倒出，将气球中的水换成盐水，碗中的水换为清水，再将气球放入碗中，发现气球下沉至水底。这能够说明: 由于盐水比清水密度大，当气球是清水，碗中是盐水时，气球会上浮; 当气球中是盐水，碗中是清水时，气球会下沉。这样的实验方式简单便捷，实验教具都是生活中常见的材料，容易得到，也能够起到很好的浮力相关知识的实验教学效果。

　　3. 自制教具在《机械和功》中的应用

　　杠杆的平衡条件是本章学习的重点内容，指的是杠杆在动力和阻力作用下，静止或匀速转动时，我们称之为杠杆平衡。在使用杠杆时，为了省力，就应该用动力臂比阻力臂长的杠杆; 若要省距离，就应该用动力臂比阻力臂短的杠杆。因此使用杠杆可以省力，也可以省距离。杠杆平衡在生活中有着广泛的应用，如秤、剪刀、自行车的刹车闸、水龙头开关都是生活中常见的杠杆原理。为了丰富学生对杠杆平衡原理的认识，可以带领学生一起制作课本第 96 页“做一做” 的内容———戥子，也就是秤，是古代用来称药材的工具。制作戥子，教师可以搜集身边的素材，自制实验教具交给学生，让学生组成小组，进行实验探究活动。

　　在实验开始前，教师要准备一些细线、10 根打好孔的筷子、10 个螺母和 10 个打好孔的罐头瓶盖，当作秤杆、秤砣和托盘，还需要一个 20 克的钩码作为参考。随后，将十份道具分给班级的十组学生，让学生自行探究制作。在实验中，学生能够分清秤杆、秤砣和托盘，并能够用细线将这些零件组合起来，形成戥子的初步模型; 在关键的画撑杆刻度环节，学生能够进行密切的小组配合，有的同学拿着秤砣，有的学生画刻度，并按照等分的顺序标好刻度，最后完成了戥子的制作。在本次实验活动中，教师只是作为实验材料的提供者，具体的制作流程由学生分小组合作完成，这充分的尊重了学生在教学中的主体地位，使学生的动作操作能力得到实践锻炼，同时能够提升学生物理课堂兴趣，使学生更加喜欢学习物理。

　　( 二) 自制教具在八年级物理力学演示实验部分的应用

　　1. 自制教具在连通器演示实验中的应用

　　《连通器》在本章内容中相对较简单，课本通过茶壶的例子，引入连通器的概念，虽然简单易懂，但在激发学生学习的兴趣上效果并不明显。因此，笔者为了最大限度地调动学生学习的积极性，在课前自制了奇妙的“公道杯”。

　　“公道杯”首次出现在朱元璋时期，它是巧妙运用连通器原理制成的。教师事先准备两个空牛奶盒、吸管、剪刀、口香糖/密封胶水。第一步: 剪去空牛奶盒的底，再将盒体三个侧面剪去一半，留下靠近饮管口的一个侧面，并将它剪去一个角，并将剪好的牛奶盒倒放( 饮管口向下) 。第二步: 将牛奶盒配套吸管的短管端剪成一个斜角，便于液体流出。第三步: 把剪好的吸管长端插入饮管孔，然后对折饮管孔旁留下的侧面，将饮管盖住，公道杯主体就做好了。吸管和饮管孔之间不能留缝隙，可以用吃过的口香糖或密封胶水密封。最后，公道杯做好后，还需要一个装水的容器，再用一个空牛奶盒，将公道杯露出的吸管插入它的饮管口，粘紧，公道杯就做完了。

　　在课堂上往公道杯中倒水，水位没有超过吸管顶端时滴水不漏，当水位超过吸管顶端时，杯中的水会不断减少，但又看不出水究竟流到了哪里，为了更好地解释这一现象，教师带领学生一探究竟。

　　2. 自制教具在验证大气压强存在演示实验中的应用

　　大气压强虽然在日常生活中有很多应用，但因大气看不见摸不着，学生理解起来很抽象。为了更清晰明了地证明大气压强的存在，笔者准备了闹钟罩、抽气筒、小矿泉水瓶。课堂上，教师让一名学生打开小矿泉水瓶瓶盖，并用嘴吸气，发现矿泉水瓶变瘪，但很多同学会认为是嘴的吸力使得矿泉水瓶发生形变。为了打破学生的原认知，接下来做演示实验: 将刚才已经变瘪的矿泉水瓶放入闹钟罩中，用抽气筒快速抽走闹钟罩中的空气，发现原来瘪的瓶子鼓起来了，打开闹钟罩后，发现矿泉水瓶又变瘪了。通过这个实验正反两方面验证了大气压强的存在，将教师泛泛而谈，不够深入的介绍变成逻辑缜密的演示实验教学，不仅使学生对实验结果感到震惊，加深对“大气压存在”观点的认知，还能锻炼学生的逻辑思维能力。

　　3. 自制教具在液体压强产生的原因演示实验中的应用

　　北师大版八年级课本中给出的实验是侧壁和底部开口的容器，包上橡皮膜后加入液体，观察橡皮膜凸起情况，判断液体压强的存在。但在实验室中，演示实验仪器瓶口很小，演示效果不佳，可用自制教具代替: 将矿泉水瓶去底后，蒙上医用一次性手套橡皮膜; 用另一截去上半部分的矿泉水瓶侧壁开孔，孔的大小刚好和矿泉水瓶口差不多，再将截去的上半部分的底部包一次性医用手套作橡皮膜，瓶口插进孔中，用胶带密封瓶体，让其与瓶口连接，自制的液体压强产生原因演示实验教具就做好了。

　　相比于实验室原有的仪器，自制的教具采用有色橡皮膜，且因橡皮膜面积较大，实验效果相当明显。

　　( 三) 自制教具在课外拓展活动中的应用

　　1. 自制吸管浮沉子

　　实验准备: 剪刀、橡胶管、回形针、矿泉水瓶、纸杯、水。

　　用剪刀截取 8-10 cm 长度的橡胶管，将截取的橡胶管对折后，两端口处用回形针别起来，放入盛有水的纸杯中，挤压浮沉子调节，使其刚好能竖直漂浮在水面上。轻轻从纸杯中拿出放入盛有多半瓶水的矿泉水瓶中，盖紧瓶盖。这样，简单的浮沉子就做好了。当不挤压矿泉水瓶时，浮沉子处于漂浮状态，用力挤压，浮沉子可下沉或悬浮，松开手后，浮沉子便上浮最终回到初始状态。

　　2. 自制阴阳壶

　　实验准备: 剪刀、橡胶管、空洗衣液筒、两个矿泉水瓶、废报纸、透明胶、清水、红墨水、密封胶。

　　分别在两个大小合适的矿泉水瓶中装清水和红墨水染过的水，每个矿泉水瓶盖上打两个孔连接长度合适的橡胶管，用密封胶密封导管和瓶盖之间的缝隙; 用剪刀给空洗衣液筒去底，并在洗衣液桶把手处，剪开刚能穿过导管大小的孔; 将制作好的矿泉水瓶放入做好的洗衣液筒中，将每个矿泉水瓶其中一根导管用透明胶轻轻固定在洗衣液筒口处，另外一根导管分别穿出洗衣液筒把手处剪好的孔，并用透明胶轻轻固定( 注意用透明胶固定导管时不密封导管) ; 用废报纸填满洗衣液筒中的空隙，使得教具相对稳定，最后用透明胶将剪下的底部粘好即可。

　　选用可拆卸的自制阴阳壶，能轻松揭秘阴阳壶的制作原理，不仅解除学生对市场上销售的阴阳壶的疑惑，而且通过生活中常见用品进行物理实验，可以拉近物理学与生活的距离，让学生真切地感受到物理的有趣和有用性，有利于增强学生的创新意识。

　　3. 自制水平仪

　　实验准备: 画细线的纸条、细线、小块橡皮、两个等腰直角三角尺、签字笔、透明胶带。

　　将两个等腰直角三角形的直角边对齐，用透明胶粘好，为了使重垂线更加清晰，对齐两三角尺的缝线和纸条上画好的线，用胶带粘好纸条。在两三角尺的缝隙处挂上细线拴好的橡皮，即制作成了水平仪。

　　4. 自制潜水艇

　　实验准备: 两孔橡胶塞、透明化妆品空瓶、注射器、橡胶管、大水槽、直且短的玻璃管、“7”字形玻璃导管。

　　将准备好的两根玻璃管分别插进橡胶塞两孔后，将橡胶塞盖住装有适量水的透明化妆品瓶，调节长玻璃导管，使得端口尽量伸到瓶底，另外一端连接连有注射器的橡胶管。将制作好的潜水艇放入盛好水的大水槽，用注射器改变瓶内的气压，进而改变潜水艇自身重力，实现上浮、下沉和悬浮。

　　利用课余时间，为学生提供一些创新的思路，先让他们动起手来，燃起他们对物理的兴趣，让他们在不断的实践过程中积累经验，最终达到能自己搜集资料自制一些实验用具的目的。

　　三、结语

　　在课程改革的大背景下，物理实验教学也越来越重要，其直观形象的特点和生成性特征具有传统课堂无法比拟的优势。作为日常教学中的一名初中物理教师，更要挖掘身边材料，自制实验教具，提高物理教学效果。我衷心希望通过自身的努力，为中学物理教学贡献一份力量，将自制教具更加广泛的应用到初中物理教学中去。让学生更好更有效地学习物理是我作为一名教师的基本职责，这份职责关乎学生的未来，更关乎整个国家和民族的未来。