如何让不起眼的颗粒物为物理课堂锦上添花
时间：2021-03-26 07:52:59 来源：达达文档网 本文已影响 人 
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摘 要：本文阐述利用生活中不起眼的颗粒物，包含固体颗粒物和液体颗粒物，来为物理课堂锦上添花，主要是以“灰尘、粉尘、雾尘”为例.本文将从声学、光学、热学、力学、电磁学入手，讲述如何通过颗粒物来使课堂教学效果更震撼，以及将抽象概念生动形象化，使学生印象深刻.
关键词：颗粒物;灰尘粉尘雾尘;课堂教学
文章编号：1008-4134（2019）18-0062中图分类号：G633.7文獻标识码：B
物理课堂教学中，经常会遇到一些很难讲清楚的概念或者是很难对学生的感官产生震撼效果的知识点亦或者是学生很难感知，无法形成形象具体的知识.这时就需要借助生活中不起眼的颗粒物为物理课堂锦上添花，以“灰尘、粉尘、雾尘”为鞭，让课堂教学这匹马一骑绝尘.下面将从声学、光学、热学、力学、电磁学入手，讲述如何通过颗粒物来使课堂教学效果更震撼，以及将抽象概念生动形象化，使学生印象深刻.
1 利用“灰尘、粉尘、雾尘”为声学锦上添花
1.1 探究“声音是由物体的振动产生的”
在喇叭上放置一些碎纸屑（或面粉），当音乐响起时，碎纸屑随之跳动（如图1所示），从而说明声音是由物体的振动产生的;将敲响的音叉放入装有水的烧杯中，可以看到水花四溅（如图2所示），从而说明声音是由物体的振动产生的.上述两个小实验都应用了颗粒物碎纸屑和颗粒物小水珠来产生奇特效果，使声学实验效果锦上添花.
1.2 探究“声音的响度与振幅的关系”
在鼓面上放一些碎纸屑，用大小不同的力敲打鼓面，观察纸屑跳动的情况，实验发现敲打力度越大，碎纸屑振动越明显（如图3所示），由此说明振幅越大，响度越大.此实验中直接观察鼓面的振动，效果不明显，而应用颗粒物碎纸屑，使实验效果更震撼.
1.3 声音可以传递能量
超声波型加湿器是利用超声波将水打散成细小的颗粒，再利用风动装置，将这些小颗粒吹到空气中，以改善室内湿度的一种装置（如图4所示）.它说明超声波能够传递能量.医用超声雾化器，其工作原理是将电能转换成超声薄板的高频振动，高频振动使药液转化成气溶胶雾粒（如图5所示）.它也说明超声波能够传递能量.上述两个常见生活应用都利用了颗粒物的小水珠来产生奇特效果，使声音可以传递能量更深入人心.
2 利用“灰尘、粉尘、雾尘”为光学锦上添花
2.1 光的直线传播
在光的直线传播这节内容中，如何让光的传播路径显现出来是本节课教学的难点.可以在教室里用烟雾机产生烟雾，然后用激光笔照射，光的路径就很明显地显现出来了（如图6所示）.如果没有烟雾机也可以用粉笔灰来代替，把粉笔灰洒在空气中，然后用激光笔照射，同样会出现如图6所示场景.或用花洒喷出水雾来显现光路，还可以用玻璃瓶收集烟，然后用激光笔照射（如图7所示）.这样在教学中通过颗粒物呈现光路使学生对于光的直线传播印象深刻.
2.2 大型水幕灯光秀
近来大型水幕灯光秀受到各大城市的欢迎，而水幕灯光秀设计的原理就是采用高压水泵和特制的水幕发生器将水高速喷出，从而形成扇形的薄雾“银幕”.当激光照射在由许多小颗粒水珠组成的薄雾“银幕”上时，发生漫反射，使各个方向的人们能观赏到美丽的画面（如图8所示）.在物理课堂教学时可以向学生说明为什么直接在空气中画面不能显现出来而需要借助小颗粒水雾，让学生更深层次地理解光的反射以及人眼看到物体的原理.
2.3 五彩缤纷的彩霞
俗话说“朝霞不出门，晚霞行千里”.而晚霞的形成是由于空气对光线的散射作用.当太阳光射入大气层后，遇到大气分子和悬浮在大气中微粒，就会发生散射，这些大气分子和微粒本身是不会发光的，但由于它们散射了太阳光，使每一个大气分子形成了一个散射光源，故人们就欣赏到如此美妙的场景，通过对晚霞成因的分析让学生了解其中的奥秘（如图9所示）.
2.4 自制“彩虹”
雨后彩虹被选为许多经典神话故事的小插曲，必定有着她不一样的美.而彩虹是因为阳光射到空中接近球形的小水滴，造成折射及反射而成.而阳光是一种复色光，由7种颜色的光组成，当照射接近球形的小水滴时，不同颜色的光的折射程度不相同，从而把阳光分解成7种不同颜色的光，通过小水滴的漫反射从而展现出来.通过上述原理，只需要制造小颗粒水雾并借助阳光的照射就可以形成彩虹.当讲解光的色散时，用单色光和白光（天气好可借助阳光）分别照射已经喷洒的水雾（如图10所示），观察实验现象并分析原因.相信当学生身临其境时，更容易激发兴趣，找出答案，提升科学素养.
3 利用“灰尘、粉尘、雾尘”为热学锦上添花
3.1 景区喷雾降温
炎炎盛夏，各大景区通过喷雾来降温.而人造雾降温系统原理是利用散发到空气中的水微粒，在汽化的过程中要吸收大量周围环境中的热量，蒸发冷却从而降低周围环境温度.如图11所示，在汽化吸热教学过程中，从身边的物理生活切入课堂教学，让物理教学从生活中来再到生活中去，一来一去，让学生明白为什么要把水雾化成小颗粒的水珠，从而提升降温效果.还可以探究影响蒸发的因素，来探究喷雾降温更适合室外还是室内？使课堂知识丰富课外生活，提升学习兴趣.
3.2 营造舞台效果
为了提升节目的艺术效果，舞台往往会制造出如梦幻般的仙境（如图12所示）.而这仙境又是怎么得来的呢？舞台上的“仙气”就是我们平时所说的雾（小颗粒水珠），通过小颗粒水珠营造艺术效果.在此过程中干冰起了很重要的作用，干冰升华使周围环境温度下降，从而使空气中的水蒸气液化形成小水珠（如图13所示）.通过观察生活现象来分析事物的本质，这是很重要的科学探索方法.在此方法的引导下，进一步让学生思考为什么不用喷雾机直接喷出水雾而是要通过干冰升华来制造雾？这时学生可能会联想到水雾颗粒的大小，或是分布均匀问题.这就让学生从物理又走向生活，生生不息，知识永无止境.
3.3 人工造雪
人工造雪原理是来自高压水泵的高压水与来自空气压缩机的高压空气在双进口喷嘴处混合.利用自然蒸发和空气出喷嘴后的体积膨胀带走热量而使雾滴凝结成冰晶.如图14所示，此过程中液态的水直接凝华成固态的小颗粒冰晶，学生除了感受物理的奇妙之外，更会思考人造雪除了需要低温条件还需要其他条件吗？这与平时生活中的雪是一模一样吗？学生通过查阅资料或是亲自实验来探索未知世界，这就使学生的思维视野得到进一步拓宽，使课堂之上与课堂之外联系更紧密，让学生体验到物理的世界无处不在.
4 利用“灰尘、粉尘、雾尘”为力学锦上添花
4.1 灰尘让摩擦力激情四溢
在摩擦力这节内容中，学生对摩擦力的方向很难理解，这就需要结合生活中很震撼的现象让学生时刻思考该问题.当汽车前进时，地面上的灰尘随之向后飞扬（如图15所示），对灰尘分析，灰尘受到了车轮给的向后的摩擦力，再根据力的作用是相互的，灰尘也给了汽车向前的作用力.再由此往更难理解的场景推进，若地面不打滑，为柏油路面，那么路面对汽车的摩擦力方向又如何呢？学生会借助刚才的情景来分析，汽车给了地面一个向后的摩擦力，而地面给了汽车一个向前的摩擦力.这就为相关类似生活实例的理解打下坚实的基础，比如分析人走路时人受到摩擦力的方向.
在学习汽车转弯由谁来提供向心力时，学生也是很困惑.当学生看到如图16所示情况时，马上就想到是由摩擦力来提供向心力，然后让学生画出汽车此时的受力示意图（如图17所示），进一步加深学生的印象.这些都是通过一些微小颗粒物来呈现学生无法直接感知的事物，使学生对这些事物的感受更形象具体，提升课堂抽象概念的认同感.
4.2 演示生活中惯性的应用
当用木棍敲打地毯（如图18所示），地毯受到木棍给的力而运动，地毯上的灰尘由于惯性，继续保持静止，从而使地毯与灰尘分离，灰尘由于重力的作用会缓缓降落，地毯上灰尘越多，现象越明显.
4.3 探究压力的作用效果
利用砝码、小桌、装有细沙的容器等实验器材，做“探究压力的作用效果”实验.观察图19甲、乙，学生发现受力面积越大，小桌陷入细沙越浅.说明压力大小不变时，压力的作用效果与受力面积有关.观察图19丙、丁，学生发现压力越大，小桌陷入细沙越深.说明受力面积不变时，压力的作用效果与压力大小有关.本实验通过固体小颗粒细沙的凹陷程度来说明压力的作用效果，把不能直接观察的压力作用效果转换成细沙的凹陷程度，使实验效果更明显.
5 利用“灰尘、粉尘、雾尘”为电磁学锦上添花
5.1 如何让无形的磁场现身
磁場是很抽象的物理概念，看不见，摸不着，如何能知道磁场究竟是如何分布的，这就需要利用到固体小颗粒——铁粉.如图20所示，铁粉很形象地显示了U型磁铁磁场的分布，以及各处磁场的疏密程度，使抽象概念形象具体.通电螺线管也能产生磁场，那它究竟是如何分布的呢？很难想象.但通过利用到固体小颗粒——铁粉，撒在通电螺线管的周围，不断晃动，慢慢地就出现磁场分布图，让学生很惊讶的是：通电螺线管的磁场分布图竟然和条形磁铁是一样的（如图21所示）.这些颗粒物的应用有助于将抽象概念生动形象地建立在学生的脑海中，使学生获得初步的感知体验.
5.2 带电体具有怎样的性质
物体带电后，具有怎样的性质呢？这种性质是否能很生动形象地展现出来呢？当学生拿一支笔在自己的头发上来回摩擦很多次后，把笔放在颗粒物碎纸屑中，学生会惊奇地发现，笔将很多碎纸屑吸引上来了（如图22所示），这就说明带电体具有吸引轻小物体的性质.并同时联系到平时生活中化纤衣服，尤其是黑色化纤衣服，很容易吸灰，天气越干燥，衣服灰尘越多，黑色衣服现象更明显.这也是由于摩擦起电，使化纤衣服成为带电体吸引轻小物体（灰尘），这些颗粒物增强了实验的观察效果.
6 结束语
为了增加学生的感知体验，也为了使抽象概念更具体化，本文讲述了借助生活中不起眼的颗粒物为物理课堂锦上添花，以“灰尘、粉尘、雾尘”为鞭，让课堂教学这匹马一骑绝尘.学生从身边常见的颗粒物来认识物理，然后从物理又走向生活，生生不息，知识永无止境.
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