“另类”物理实验的处理策略

一、“理想条件”类的实验

所谓“理想条件”类的实验，是指物理实验的条件非常苛刻，教师在上课时因条件限制无法通过操作直接展示物理现象的实验。对如此另类的“理想条件”类的实验，教师不妨采取这样的处理策略：一是确定影响物理实验项目的要素，了解实验现象的变化与什么有关；二是趋近该物理实验项目的“理想”条件，通过实验条件的创设，使影响要素逐渐趋近“理想条件”；三是得出逻辑关系，即通过现象和条件的因果关系分析，得出实验现象与影响要素变化之间的逻辑关系；四是推理极限结论，即根据实验现象与影响要素变化之间的逻辑关系，推理得出在“理想条件”下的实验结论，化“不可能”为“可能”。

例如，在伽利略的斜面小车实验中，教师可引导学生通过观察得出以下结论：运动的小车在水平面上受到的阻力越小，小车的速度减小得越慢，运动的距离就越远。但如何得出不受力时小车将保持匀速直线运动这一结论呢？关键在于引导学生理解小车的速度减小是由于受到阻力的作用。如果阻力消失，则阻碍作用就消失，但速度不会减小。通过这一正向的逻辑推理，学生就能够把通过观察物理实验所获得的感性认识比较顺利地过渡到理性认识，发现和掌握这一物理现象所蕴含的规律。

伽利略的这一“理想实验”，贵在将可行性实验与正向逻辑推理紧密结合，实现了物理学史上思维方法的突破。

二、“现象不清”类的实验

所谓“现象不清”类的实验，是指仅凭肉眼观察无法准确描述现象的实验。如，“交流发电机的电流变化”实验要求帮助学生理解“交流发电机的线圈每转动一周，线圈中的电流量就重复发生相同的变化”这一周期性的规律。然而，这一现象仅凭肉眼很难捕捉。

对这类实验，教师应当引导学生透过现象看本质，抓住实验现象变化的物理成因，根据量变和质变，将动态过程加以合理分解，然后进行深度剖析，使“模糊”变“清晰”。

以“体重计的读数”实验为例，该实验要求学生通过实验观察：人站在体重计上，下蹲后静止，体重计指针示数是如何变化的。

对于此类将运动过程通过摄像机录像都难以看清的问题，教师应在解剖实验所产生的现象的过程上下功夫。人体运动可以划分成三个过程：一是加速下降（由静到动），二是减速下降（由动到静），三是最终静止。根据人体的受力分析和力与运动之间的关系，可以得出结论体重计指针示数先变小，后变大，最后不变。明晰过程后，如果再去观察现象，就能对指针的摆动情况做到“心领神会”了。

此类实验要想做到让学生心里明白，教师须在在教学过程和分析上狠下功夫，准确把握其因果变化的实质。

三、“节外生枝”类的实验

所谓“节外生枝”类的实验，是指那些产生的现象与实验者的心理期望有严重出入的实验。对这类实验，如果不加研究，一味地“想当然”，主观臆断必然会受到客观实验现象的冲击。如“用温度计测量一杯热水的温度，示数如何变化”的实验就是其中之一。

一种常见的分析认为：玻璃泡先受热膨胀，使液柱下降，示数减小，后因液体也受热膨胀，温度计示数又增大。而实际的观察现象却只有示数变大。虽然上述推理有被普遍认可的倾向，但缺乏对其真实性的深入研究。玻璃泡内表面与测温液体的膨胀程度是决定液体示数上升下降的两个关键因素。事实上，玻璃的热膨胀系数要比测温液体小得多，但它们的膨胀是同时发生的，故实验中只有温度上升现象发生。

因此，对待这类实验，教师既要尊重实验现象，敢于承认自身的认识偏差，努力寻找与期望相悖的实验现象产生的真实原因，又要根据教学需要，弱化干扰因素，让“节外生枝”变得“顺理成章”。

初中物理中的小实验往往蕴含大问题。教师只有不断潜心研究物理实验的条件和实验教学中可能出现的情况，并想出解决问题的办法，做出相应预案，物理实验教学才能恰到好处地发挥作用，促进学生认识物理现象的能力的发展，以及在教师引导下正确建构物理科学知识。

（作者单位：江苏省张家港市东渡实验学校）