初中物理低成本实验的设计与制作

陈剑洪

低成本实验是指利用生活中的废品，廉价或易得的材料制作出能呈现物理原理的实验器具。它可以包含两层内容：一层是教师利用身边的物品制作教具，然后在课堂上演示给学生看；另一层是在教师的指导鼓励下学生自己亲自动手制作低成本实验教具，并用自己制作的教具演示实验、观察实验现象。

一、低成本实验的设计思路

教具的设计思路可源于前人自制的教具或原有的仪器，也可源于教学所需。然而，不管它源于何处我们都应从多角度、多侧面、多层次、多结构来思考教具的设计思路，并且要考虑到它的综合性、探索性与创新性。也就是要发散思维，从多种途径与方法去探索，懂得运用创造性思维进行设计制作出独具特色的教具。只有这样才能在整个过程中提高自己的创造性思维，而我们的实验仪器才能有源源不断的生命。

1.旧中取新

在原有的实验仪器的基础上，通过自己的思考、揣摩、创新，从旧仪器中制取具有自己的新见解与新突破的教具。比如说，我们可以从现行某些仪器操作繁杂、实验效果差或实验结果常引起学生怀疑等方面入手来改制完善教具。例如，演示实验“研究通电螺线管的磁性强弱与是否插入铁芯的有关”，按教材上的装置实验，由于没有插入铁芯时，螺线管产生的磁场很弱，对铁块的吸引力较小，弹簧的伸长不明显，效果极差。笔者采用指针放大变化倍数的方法改进装置。当螺线管通电时，就对小铁片有细小吸引力，小铁片稍转动一下，上面的指针就偏转较大的幅度，改变了原来装置可见度小的缺陷。

2.根据教学所需，自制低成本实验

我们在学习物理时会发现有些物理原理或概念比较抽象，不易理解掌握，此时可根据教学的需要来制作演示实验，以此帮助学生理解，突破重难点，也使教师突破物理教学的瓶颈。例如：1.讲到《压力的作用效果》一节中压力能使物体发生形变，笔者用一支细小的吸管插入带橡皮塞且装满有色液体的玻璃瓶中，用手握紧玻璃瓶便可观察到液体上升到小吸管里面，以此演示微小形变。

二、低成本实验的制作步骤

1.确定制作设计实验的目的

实验设计不是凭空想象出来的，也不是毫无目的的。我们要先确定实验研究的目的是什么，是为了得到怎样的现象，验证什么物理规律。

2.实验的设计

围绕实验设计的目的，发挥自身的优势和专长设计实验。设计时应坚持先易后难的原则，即要优先选择容易获取的材料和制作简易的设计方案。同时要考虑到教具的创新性、科学性、可操作性。预测制作及操作中可能遇到的问题，并设法解决。

3.实验材料的制作与演示

实验设计制作的过程是一个辛苦且反复的过程，我们一般会遇到工具不全、材料不齐、技能不到位、经验不足等困难。另外，我们在制作过程中常常要面对修改设计方案、材料更换等问题。因此，我们要有耐心、恒心和不怕失败的精神来应对这些问题。教具制作完毕后要反复进行演示，并观察它的演示是否达到预设的效果，还有实验的操作是否方便可取，装置是否还有什么缺陷与不足[3。总之，就是要对教具的各个方面进行反复的思量与改进，直到确定它可以摆上讲台参与教学。

三、拓展低成本实验制作的思维

1.实例活用

生活中蕴涵着许多物理现象与规律，这就意味着我们可以直接利用生活中的某些物品来做实验。例如，用玩具水枪喷射的水柱演示平抛运动的运动轨迹、通过控制钢笔管内的含水量来演示“潜水艇”的沉浮，吹肥皂泡来演示空气的浮力等等。

2.替代或改装实验仪器

实验室里有些实验仪器价格昂贵、保管不便、结构复杂、不易操作，甚至有些实验装置不齐全，这时我们可根据实验原理，用生活中的某些物品来取代或改进仪器。如在讲到真空是不能传播声音时。由于学校没有“真空铃”演示装置，而且也比较难得到封闭的真空空间，实验效果也就不佳了。笔者就用热水瓶（内胆是两层玻璃，中间为真空）和手机来代替完成这个实验。具体做法：把正在发声的手机放到热水瓶中，先不塞上木塞，此时还能听见声音。接着塞紧木塞便听不到声音了，说明了真空不能传播声音。本实验中的材料都是比较容易得到的，而且使用热水瓶克服了制备真空的难题，能获取较好的实验效果。

3.旧物新用

我们在日常生活中会产生大量的废品，然而，只要你给点创意，废旧物品也能重放光彩。如矿泉水瓶我们可做出：“大气压的存在实验”、“压缩气体能增大压强”， “液体的压强与深度有关”，“演示失重”、“超重实验”、 “喷水反冲器”、 “滚动摩擦比滑动的摩擦力小”、 “里面加不同量的沙来研究物体的浮沉条件”等等实验装置。笔者在初三时，曾组织学生利用矿泉水瓶比一比谁能演示更多的实验现象并说出所蕴含的物理知识，收到很好的效果。因此我们不妨指导学生打开思维，运用物理知识，挖掘身边的资源，变废为宝。

4.结束语

低成本实验体现了“从生活走向物理，从物理走向社会”的课改理念。弥补器材不足、弥补教学所需。为学生搭起了一条物理和生活的桥梁。是具有现成实验器材所难以承载的独特的教育价值——取材方便、成本低廉；制作简便、动手动脑；参与互动、接近生活；启发思维、培养能力等諸多意义，总之，开发利用身边器材做实验不仅是实验器材的简单替代，更是实验装置的简化和实验现象的直观化。