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1、比较法在物理演示实验教学中的应用探索【摘要】：比较法是一种人们最容易掌握的思维方法，本文旨从中学物理教学演示实验的角度，结合典型的实例，探引如何运用比较法，帮助学生迅速建立概念、理解规律、突破认知难点。【关键词】：比较法，演示实验，提高教学效果比较法是在找到两种有一定联系的事物、概念和规律的基础上，比较它们的异同，从而找到它们的相似规律的一种思维方法。它是人们最容易掌握的一种思维方法，实际思维过程中人们常有意无意地运用比较法认识事物。物理实验教学过程中恰当运用比较法可有效提高学生的认知能力。比较的过程是先对有关事物进行分析，区分每个事物各方面的特征，再将有关事物按其特征进行对比，得出哪些方面具
2、有共同点，哪些方面具有不同点，从而鉴别这些事物间的异同。通过比较，找出表面上差异极大的事物间在本质上的共同点，找出极为相似的事物之间在本质上的差异点。为了比较能够顺利的进行，物理教学中必须遵循三条基本原则：1统一标准。能拿来比较的物理事物之间应有一定的关系，需根据一定的标准才能进行比较，一般情况下，每比较一次都要更换一次标准。2循序渐进。由于客观物理事物的复杂性和多样性，以及人的认识能力的局限性，决定了比较必须循序渐进，做到由浅入深、由简到繁、由个别到一般、由局部到整体、由单体到多体、由现象到本质。3分清主次。由于物理现象和过程具有复杂性，物理事物之间的关系具有多样性，因此，在对物理事物进行比
3、较时，不仅要循序渐进，而且要主次分明，即分清影响物理事物的主要矛盾和次要矛盾、矛盾的主要方面和次要方面，否则，会使比较工作十分繁杂，甚至无法进行比较。演示实验主要是教师用物理仪器和实物进行的实验演示，还包括教师在课堂上出示的模型、实物；用投影教具、模拟教具进行的操作演示；放映物理录像片、电影片、幻灯片等声像教学片以及利用计算机进行模拟实验。演示实验可以在物理教学过程中的任何环节中使用，它可以为教学提供丰富的感性材料，帮助学生建立思维的模型，克服知识的难点；可以在课堂教学中创设学习场景，增强课堂教学的直观性、趣味性；还可以通过演示实验暴露出学生认知过程的薄弱环节或先验的错误，对之加以纠正，加深学
4、生的印象。本文旨从中学物理教学演示实验的角度，结合典型的实例，探引如何运用比较法，帮助学生迅速建立概念、理解规律、突破认知难点。一、运用演示实验的对比引入新课，激发学生学习物理的兴趣。教师通过对比实验引入新课，不但能激发学生强烈的求知欲，引起学生浓厚的学习兴趣，而且有利于向学生显示新课题的目的性。例如，在“自由落体运动”一节教学中，为了暴露出学生认知过程中的先验的错误物体的下落速度与物体的质量有关。教师可以运用对比演示实验，准备两张完全相同的纸片，一张折叠起来，而另一张不折叠，使它们从相同的高度开始释放，比较它们的下落情况；再准备两张大小不一的纸片，将质量小的纸片折叠，使它们从相同的高度开始释
5、放，比较它们的下落情况通过实验比较，分析其原因，使之与学生头脑中原有的认知结构发生冲突，激发学生强烈的求知欲，进而加深对“自由落体运动”概念的理解，引起学生浓厚的学习兴趣。二、在对比演示实验中，教师可以有意识的安排并交代部分条件相同，而另一个（或一些）条件不同的实验，让学生经过观察、比较、分析推理，找出相应的物理规律。例如，在讲解“电磁感应”一节的教学中，教师先说明在以下的实验中，使用的灵敏电流计、导线、电键、磁场及在磁场中运动的导体都是完全相同的。现在，如图一所示，按以下的步骤进行演示：（1）电路闭合，当导体CD在磁场中不运动或平行于磁感线运动时，电流计指针不偏转，表明导体中不产生电流；（2
6、）电路闭合，一部分导体CD在磁场中做切割磁感线运动，电流计偏转，表明导体CD中产生了电流；（3）在上述实验基础上，分别取磁感线方向相同而改换导体CD运动的方向，再取导体CD运动方向相同而改换磁感线的方向，观察电流计指针的偏转方向有什么不同；（4）电路断开，导体CD在磁场中做切割磁感线运动，观察电流计指针是否偏转。在实验中引导学生比较（1）、（2）的差异，就可以建立起电磁感应这一现象的感性认识；比较（2）、（4）的差异，可以使这一感性认识深化，即明确感应电流产生的条件；比较（3）中实验的不同条件、不同现象，就可以理解决定感应电流方向的两个因素。最后，教师还可以指出：联系左手定则，类似的，能否用什
7、么方法来解决感应电流方向、磁感线方向、导体切割磁感线的运动方向这三者的关系?于是引出右手定则，并通过让学生练习使用这一定则。这样，学生可牢固地掌握电磁感应这一重要的物理现象，并能用右手定则分析具体问题。同时，可使学生深刻体会到实验比较法在发现物理规律中的重要作用。图2又如在讲述“楞次定律的运用”一节，讲述电磁感应产生的感应电流的磁场对原磁体相对线圈运动的阻碍作用时，可以用图二所示的演示实验对比操作。其中A线圈有缺口，B线圈是完好的，整个框架支在立座上，可以自由转动。当磁铁相对线圈运动时，由于A线圈有缺口，其中无感应电流，框架不动；B线圈中有感应电流，其磁场会使得框架运动。通过观察比较很容易发现
8、：感应电流的磁场对原磁体相对线圈运动有阻碍作用。三、用比较法可以放大感知的微观变化，提高实验的可见度。例如，初中在讲解“热胀冷缩”一节时，为了比较不同材料在相同温度变化下的热胀冷缩程度的不同，演示双金属片的实验，对双金属片的一面加热后，要把双金属片翻转过来，再对另一面加热。若只对其中一面加热，金属片向一个方向弯转，学生可能认为这是下面金属片受热过多，膨胀过大引起的。使得双金属片正反两面都加热一次，结果都向铁片一侧弯曲。通过两次演示实验的对比，有力的说明了双金属片的弯曲是因为铜片的热膨胀比铁片大的原因。四、教学中，通过演示实验的“同时比较”来提高课堂教学的效率。例如，在“探究单摆的振动周期与哪些
9、因素有关”一节时，可以通过演示实验的对比，节省时间，直观形象，提高课堂教学的效率。具体操作是：（1）取两个摆长相同、摆球相同的单摆，同时在不同的摆角下（摆角小于50）摆动，可以观察到两个单摆是同步进行的，见图三；（2）取两个摆长相同、质量不同的单摆，同时在相同的摆角下摆动，可以观察到两个单摆是同步进行的，见图四；（3）取两个摆长不同的单摆，同时开始摆动，可以看到摆长短的单摆摆动得快且周期小，见图五。可见，利用“同时比较”演示实验，只需操作三组实验演示且不需要测量每次振动的周期，这样不仅节省了时间，大大的提高了课堂效率，而且形象直观、可比性强，体现了循序渐进的原则。五、教学中可以通过演示实验的比
10、较来验证理论推理，做好新旧知识的衔接，促进知识的正迁移及防止知识的负迁移。待添加的隐藏文字内容3例如，在讲解“变压器原理”一节内容时，通过分析知道通过变压器可以改变交变电流的电压，而不能改变稳恒直流电的电压，但仍有相当学生对分析感到不可靠。我们可以用如图六所示演示实验的对比，分别观察在交流电源、直流电源供电时，电压表有无示数，学生就比较信服了。图七又如，高一学生在学习 “力的分解”时，由于受到初中物理“动滑轮的拉力是重物和重物总重的一半”的影响，会认为：“向上的两个拉力之和一定等于向下的总重”。为了解决这个问题，可以通过如图七所示演示实验的对比，第一次将线沿竖直方向挂，此时，两弹簧秤所示的拉力
11、读数之和等于总重；第二次拉开一定的角度，此时，两弹簧秤所示的拉力读数之和远大于总重。通过演示实验的对比，使学生懂得结论的适用条件，有效地防止了知识的负迁移。中学物理教学中，类似的实例很多，这里不再一一枚举。物理教材中有许多重要的演示实验都可以按照比较法来编写，这既符合发现物理定律的规律，也符合人们认识事物的规律。因此，物理教学中，教师要有意识地传授这一思维方法，适时而积极地利用演示实验的比较，这对教学难点的突破和教学目标的实现，有非常重要的作用。总之，在物理演示实验教学设计中注意比较法的应用，常能使一些不容易直接从理论上理解的问题变得简单且直观，能帮助学生迅速建立概念、理解规律、突破认知难点，提高课堂的教学效果。参考文献：田世昆、胡卫平著，物理思维论M，广西教育出版社，1996年12月陶洪著，物理实验论M，广西教育出版社，1996年12月宓子宏主编，物理教育学M，浙江教育出版社，1992年9月