开展物理课外实验活动 —— 感悟牛顿
一、引言
当今世界已经不存在孤立的国民经济体系，各国都是全球经济的一部分，因此，一个广泛合作中求得更快发展的激烈竞争格局已经形成。为发展而合作，为竞争而合作，将会成为21世纪的又一特征。这就要求在学校的教育中，要培养学生敢于竞争、善于竞争的能力；要使学生具备适应环境和心理承受的能力。要有勇于竞争和广泛的合作的能力。同时还要具备观察能力、逻辑思维能力、实际动手能力和创造能力。物理教学在发展学生创新精神和实践能力方面有着得天独厚的环境和条件。
二、背景材料
物理学是人类对自然界物质组成和物质运动规律认识的总结。它包括物理现象、物理概念、物理规律、物理实验、物理应用等几个方面。物理实验是物理学研究自然规律最重要的方法。而科学态度是通过对科学知识的正确理解和科学发展的整体把握而形成的科学精神与科学方法。科学精神是在对科学真理探索的过程中，在对科学本质的认识不断深化的过程中，孕育起来的推动科学进步的价值观和心理取向。科学精神强调的是不确定性，强调怀疑的、批判的和创新的精神；强调团结合作的团队精神。而且，物理实验本身就要求学生具有实事求是的科学态度，具有主动与他人合作的精神，有将自己的见解与他人交流的愿望，敢于坚持正确观点，勇于修正错误，具有团队精神。
利用实验能为学生提供有效掌握知识的学习环境；通过观察和实验，可以丰富学生的感性认识，激发学生的学习兴趣，调动学生的学习积极性；通过实验，可以培养学生的观察能力、逻辑思维能力、实际动手能力和创造能力。帮助他们掌握科学的学习方法。物理实验过程需要团结协作，培养学生学会与人合作；通过物理学家在高科技方面的成就教学，培养学生的社会责任感。引导学生去追溯物理学家的思考研究源头，能有效地激发学生的内在积极性，将教育的要求有机地内化为学生的自觉行动。物理学本身是以实验为基础的科学，物理学中所有的结论都是物理现象和实验事实升华的结晶，求真务实。因此，必须让学生通过观察、实验和思考去探索、学习。一切从实验出发的科学态度和力戒弄虚作假，倡导严谨求实，一丝不苟的作风及物理学家为造福人类探索知识而不怕牺牲，无私奉献，孜孜以求，开拓创新的科学精神，给学生以深刻的熏陶和感染，可以使学生去感悟牛顿之所以能够从树上掉下的苹果，能够发现万有引力定律的真正原因。
三、课题的提出
中学物理实验主要有四种形式：演示实验、边学边实验、分组实验和课外实验。对于前三种一般做得都比较好，而课外实验常常是不了了之或布置一下了事，没有足够的重视。
课外实验是学生按照教师布置的任务和要求，在课外用一些简单的仪器或自制仪器独立地进行观察和实验，是物理教学的一种很有效的补充形式。学生课外实验可以扩大知识领域，是理论联系实际，培养学生对物理和技术的学习兴趣和独立工作的能力。同学们在学习物理的过程中，一方面要善于应用学到的理论去解释日常生活中所看到的现象，另一方面要善于“动手”，通过实践去检验真理，双向联系，看一看哪些感性认识的结论是对的，哪些是不对的。这是学好物理的金钥匙。
四、课题的实施过程
尊重教育要源于学生生活，要尊重学生对生活的认识、体验和感悟，要贴近学生的生活。应该让学生从自己的世界出发，用自己的眼睛感察社会，用自己的心灵去感受生活。老师要引导他们进行尝试，创造性地思考，观察和探究社会，独立发现学习、生活中的问题，解决问题。所以，在开展课外实验时，应从下面几个方面入手：
1.创设情景：即在实验课中，教师有意识地去创造一些情境，让学生亲身去体验、去感受，从而接触问题、解决问题；
2.确定问题：学生在教师所安排的情景中活动，遇到问题，教师及时启发引导，使问题明确化；
3.自主学习：实验不是由教师直接告诉学生去解决面临的问题，而是由教师向学生提供该问题的线索，通过学习者自主学习，获取知识，这一过程强调学生亲自体验，从而解决问题；
4.合作学习：自主学习后，教师要有目的地组织学生相互交流彼此的感受，达到共同学习、取长补短的目的，同时教师与学生也可开展讨论，平等交流共同进步。
例如：在讲《牛顿第三定律》这节课前，为了使学生能主动的研究，有关作用力与反作用力之间的关系，我提出了这样一个问题：
师：10牛顿的力到底有多大呢？用怎样的方法呢？
生：质量为1千克的物体的重力应等于10牛顿的力。
生：用力拉动一个1千克物体，向上运动时，手的拉力应该等于10牛顿的力。
由于力的大小的测定在初中时已经学过，所以，学生的参与度很高，也立即把他们学习的积极性调动了起来。接着，又设计了这样的问题：
师：如果两个人在拔河比赛，在绳子的中央有一个弹簧秤，在两个人出于僵持状态下，弹簧秤的读数是多少呢？如果其中的一个人用同学大小的力拉动一端固定在一棵树上的此绳时，弹簧秤的读数又如何呢？
将提出的问题，设为预习作业，要以小组的形式作实验，研究得出结论。利用课余的时间，学生可到实验室来完成。在学生完成了实验的基础上，我又把现在刚开始投入使用的DIS实验装置来研究，让学生更直观的观察到，实验的现象。
还有，在物理学习的过程中，可以发现很多的物理问题，与日常生活紧紧相连在一起，因此，可以利用这些与生活相关联的问题，设计课外实验进行研究。如有关“气体作等温变化”规律的应用时，可以设计一些课外实验让学生去探讨。
问题：小试管为什么会往上升
在如图（1）所示的一端封闭的玻璃管内注满水，再把一只外径比玻璃管内径略小的试管底朝下插入水中。然后把长玻璃管倒转180°，你会看到小试管非但不会落下来，而且将一直上升到顶端。
1．把长玻璃管的底塞拔掉，放掉管中的水，而后用手托住管的底端。把小试管底朝下放入长玻璃管内，小试管落到底端，然后往长玻璃管内注满水，如图（2）所示，把塞子塞住玻璃管上端管口后，移开下端的手掌，看小试管是否还会上升？这个实验与图（1）实验的不同之处是小试管的方向转了180°，前者试管底面朝上，在玻璃管下端面以上h处（h为小试管的高度），后者试管底面与玻璃管下端面处于同一平面（即h＝0）；对于小试管来说，底面下方受大气压的作用，上方是水，其水柱高度后者仅比前者高一小试管高度h，按前面的解释，小试管应当上升。是否如此呢？试一试再下结论。
2．把小试管里装满水，用小软木塞塞住试管口，然后按照图（1）的方法进行实验，看小试管是否还会上升？这里与前面的不同点在于小试管装满了水，增加了试管中水受的重力。按前述解释，它也应当上升。
请在实验以后寻找正确的解释。
五、反思与启示
利用日常生活中易于寻找，易于实验的物品，开展小实验、小制作、小科研活动。不仅学生易于实验，而且效果明显。开展课外实验活动的探究与实践，调动了学生学习的积极性，激发了学生探究、学习的热情，使学生从被动的、接受式的学习转变为主动的、探究、创造性的学习中，增进了师生间的交流，同学间的合作。从实验的研究过程中，培养了学生提出问题、思考问题、解决问题的能力。实验的过程中，感悟科学家发明创造的过程。
创造性劳动是人类的一种属性，只要我们创设条件、加以引导，尊重学生兴趣、尊重学生的主体地位，就能激发他们的求知欲，燃起他们创新的火花。那么在我们的物理实验教学活动中就会有更多的“牛顿”出现。