玩实验 学物理

特级档案

特级简介：汤金波，江苏省中学物理特级教师，南京师范大学附属中学树人学校原教科室副主任，曾出版专著《义务教育物理课程标准剖析与案例》《汤老师创新物理实验室》。

好课主张：学生自主创新实验。随时抄起身边随手可取的“家伙”，舞出新意的课堂是他的座右铭；复习课尽量不出现裸题是他的特色；打通学好物理的“任督二脉”是他的目标，动手、思考、感悟和创新是他的教育理念。

师：讲台上有两个完全相同的皮球，一个装有水，一个装有空气，我请一位同学上讲台与老师做一个游戏。

（玩实验，学物理，执教者用意很明确，把本章的知识要点融入实验中。）

学生A走上讲台。

师：游戏的规则是：分别将两个球放在讲台的同一位置，生A先用手指堵住左耳朵，再将右耳贴在球的最上方，老师的中指用相同的力度敲击桌面，请你根据听到的声音强弱判断哪个球中装有水，并说明理由。

实验后，生A迅速正确判断哪个球装了水。

生A：因为声音的传播效果与声音传播的介质有关，声音在水中传声速度比空气大，所以听到声音响度大的球一定装有水。

老师打出学生的实验报告后，要求学生们在各小组讨论后回答：这个实验还包含哪些物理知识？

声音传播实验

提出问题：

声音的传播效果与什么因素有关？

猜想与假设：

声音的传播效果与声音传播的介质有关。

实验器材：

两个皮球，一个针筒，一个气筒，适量的水。

实验过程：

1. 一个皮球（蓝花），用气筒打满气。

2. 另一个皮球（绿花），用针筒灌满水。

3. 将两个皮球放在桌面上，先把一只耳朵贴在打满气的皮球上，用手堵住另一只耳朵，同时用另一只手敲击桌面，听其发出的声音；在灌满水的皮球上重复以上实验。

实验现象：

耳朵贴在打满气的皮球上听到的声音很小，很模糊；耳朵贴在灌满水的皮球上听到的声音较大，较清晰。

分析与结论：

1. 声音的传播效果与声音传播的介质有关。

2. 水的传声效果比空气好。

生B：声音是由物体振动产生的。

生C：声音可以通过固体、液体和气体传播。

……

师：实验中用手二次敲击桌面，显然力度必须控制相等，怎样控制呢？

（这个实验比教材中把声音源放在水中效果要好，且取材方便，实验中两次用手敲击桌面的力度要相等，人不是机器，怎样才能做到呢？对于教师提出的这样一个有难度的问题，曾经一位男同学很机智地作了回答：可以利用同物体的重力势能相等来敲击桌面。有不少同学设计出基于控制变量法的铁架台发声器。这些答案非常出彩，成为课堂中的一大亮点。如果学生想不到改进方案，教师可以用从学生笔袋中拿铅笔这个动作进行暗示。）

学生小组讨论，教师拿出预先设计的一个实验装置：铁架台放在讲台上，铁架台预先固定短管，让一支铅笔从管中穿过落到桌面，这样可以认为每次铅笔发出的声音相同。

师：请再思考一个问题，实验时铅笔下落高度相同的情况下，一定要让笔落到桌面同一点吗？

生D：不需要，只要保持落到桌面的点与皮球球心距离相同。

（这个问题有一定难度，思维定式往往让学生错误地认为，只有笔落到桌面同一点才能保证实验成功。）

……

看实验视频，听小刘同学讲她“弹钢琴的实验”。

第一组弦的长短一样，但从左到右是由粗变细的；第二组弦的粗细相同，但从左到右是由长变短的。

当榔锤敲击较粗的琴弦时，我们听到音调较低，而当榔锤敲击较细的琴弦时，音调较高。于是可以得出结论：较粗的琴弦由于振动慢音调较低，较细的琴弦由于振动快音调较高。

再看第二组，榔锤敲击较长琴弦时，音调较低；敲击较短琴弦时，音调较高。于是，可以得出结论：较长琴弦由于振动慢音调较低，较短琴弦由于振动快音调较高。

（“抄”钢琴进复习课堂，这里营造了快乐的学习气氛。）

师：如果刚才我们把眼睛闭起来听，你能不能根据小刘同学的实验判断出她用什么乐器发出声音呢？

生A：能！

师：请问你判断的依据是什么？

生B：根据不同的乐器发出声音的音色不同。

师：我们知道影响琴弦发声的音调与哪些因素有关？

生C：与琴弦粗细和长短有关。

师：只有这两个因素吗？

生D：还与琴弦的松紧程度有关。

师：因为小刘同学在实验过程中交待了一句话：“在琴弦松紧程度相同时”，说明她在实验前研究了这个因素。

（学生观看视频时，教师用肢体语言提醒学生注意听。这里通过细节提醒学生，不能忽视实验中的每个细微环节。在应用学生创新实验时，还不忘学生学习习惯的培养，值得肯定。）

师：还有没有其他影响琴弦发声音调的因素？

生E：还有琴弦材料。

师：很好！根据上面的分析，显然小刘同学总结时语言欠准确，请用科学的语言总结出实验结论。

学生愣住了！

（教师在学生愣住的情况下，指出学生平常实验时常常存在类似问题，对实验结论的准确性表达关注不够。）

生F：能不能再看一遍。

师：大家想一想，我们在写实验结论时需要注意前提条件，而许多同学在答题时往往会漏掉这个条件。

生G：我选择第一组实验来研究，当琴弦的松紧、材料、长短相同时，琴弦越粗，发出声音的音调越低。

师：非常棒！

（展示钢琴内部结构，结合学生的旁白，让学生知道影响弦乐器发声音调的因素，这个实验本身很有创意，再通过学生找旁白学生的错误，直击初中生的思维软肋，培养了学生的动手能力、创新能力、思辨能力和语言表达能力。）

师：在我们的生活中，有没有类似琴弦一样的东西发声呢？

生G：风铃。

师：非常好！再比如学校楼梯一角的图片，大家发现了什么？

生H：我们看到栏杆的长短不同。

师：很好！感兴趣的同学课后可以去敲一敲、听一听声音是不是与我们理论分析出来的一致。

（这样的建议从教师口里说出来，学生一定很快乐。在分析琴弦发声实验后，教师又引导学生从身边发现与琴弦发声原理一样的事例，不仅教会学生如何跳出课本认识创新实验，而且把动手实验延伸到身边常见物品中。）

师：大家在看视频时，除了看到琴弦被击打发声，还看到了什么？

生I：我们看到踩下了消音踏板，可能是怕影响到邻居。

师：有同学知道踩下消音踏板后是如何减小对邻居影响的？

生J：在击弦机上有一长条毛毡帘挡在击弦榔锤和琴弦之间，使击弦榔锤不能直接敲打琴弦，而大大减弱音量，起到弱音的效果。

师：这是用什么方法减弱噪声？

生K：在声源处减弱噪声。

师：除了这种方法我们还有什么方法减小自己练琴时对邻居的影响？

生L：可以在练琴时关好门窗，装修时选好隔音材料，在传播过程中减弱噪声……

师：大家知道得很多，讲得也比较专业，这也提醒我们以后研究问题时要多维度思考。

（教师由一个问题引导学生联想相关知识，能够让知识技能在学生身上生成，甚至使学生从一个认知层次上升到更高层次。教育的最高境界是育人，智慧教师是会教育的教师。教师不仅要教给学生知识，更重要的是要培养学生成为具有优良的道德品质、学习品质等各种优秀素养的人。课堂上，教师追问钢琴为什么要设计消音踏板，让课堂境界得以升华。）

……

（当下课铃声响起后，教师与善于回答问题的学生一起合影留念，在合影过程中，教师还会用赞赏的语气鼓励所有学生。这让学生不仅记住了这节课，还会对物理学科产生更大兴趣，有更高追求。）

（文字实录 杜素峰）

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《中国教师报》2018年03月14日第5版