不妨以“即时速度”为例。对高一学生来说，这是个抽象难学的概念。如果我们就照着课文宣讲：“运动物体在某一时刻(或某一位置)时的速度叫做即时速度”。这种说文解字式的诠释显然无助于概念的建立；如果仅仅告诉学生：“速度计的读数就是即时速度。”这更没有道出有关概念的实质性含义；当然还可举实例说明，一个人站在公路旁，刚好有辆汽车从他身边疾驰而过，“好快呀！”这时他所感受的就是汽车该时刻的即时速度。但这毕竟只限于直观体验的描述，远谈不上对概念本质的提示和把握。
为了使学生能建立起这个概念，课文中有一段话：“为了更精确地了解变速运动的运动情况，就要知道它在各个很短时间内的平均速度”。教材这样处理的意图，是要利用学生认知结构中已有的“平均速度”概念。并以它作为“生长点”，通过同化作用，来建立起“即时速度”的新概念。但由于高一学生既缺乏相应的感性认识，更没有数学的极限思想，往往很难领会这段话的真谛。为此，我们如果运用实验手段，演示一番即时速度的实际测定，教学效果就会大不一样。
实验可在略为倾斜的气垫导轨上进行(如图1)。例如要测定滑块通过A点时的即时速度，可把光电门G１固定在A点，把光电门G２置于另一点B。演示时通过改变G２的位置，逐次减少AB间的距离Δs，并用计数器的“10ms”档测出相应的时间Dt，最后算出各次平均速度V。
分析表列的数据，可以看出，随着Δs(以及Δt)的逐渐减少，各平均速度值也随之接近，当Δs=50cm以后，平均速度已趋向一个定值。这表明，在如此短的位移(时间)内，我们所用的实验仪器已经检测不出滑块速度的变化了，因此可将其视作匀速运动，它的平均速度值当然也可作为滑块通过A点时的即时速度了。讲到这里，有的学生会提出：如果换用更精密的测量仪器，测出的速度值不是又要改变了吗？我们将计数器的时基改为“1ms”后重做实验，结果证明了这种看法的合理性。接着，就以此为契机，进一步启发学生超脱具体条件的局限，运用思维去继续“操作”实验(理想实验)，从而使他们萌发出“无限逼近”的极限思想。学生的认识一旦进入这样的境地，实际上已经触及到即时速度概念的内核了。
(3)丰富表象，软化难点
“从生动的直观，到抽象的思维”这是认识的基本规律。物理教学中诸多难点的形成，往往是由于学生缺乏相应的感性材料，表象单薄甚至畸化，因而不能建立起准确、清晰的物理图景。
就以波动图线为例。如何突破这个难点？常有各类经验文章见诸于物理杂志，不少作者还提出了多种多样的“口诀”让学生照此行事。但这样是否就可将波动图线问题一举突破了呢？我不敢苟同。至少，我觉得把生动活泼的波动规律，僵化为呆板的操作指令，这种“变活为死”的做法并不可取。我们运用图线这个数学工具来描述物理规律，原本是为了增强形象，便于理解。但是，如果图线一旦与物理内容相脱离，就好似“魂不附体”同样成为抽象的东西，只不过是以数学抽象去替代物理抽象罢了。正确的做法，诚如朱正元先生说的“千言万语说不清，一看实验就分明”，还是要发挥物理学科的特点和优势，尽可能地运用多种直观手段去解决它。
首先，我们采用实物直观地演示了水波、绳子波以及弹簧波等多种波动现象，让学生对于这种运动形态有个具体形象的认识。接着又运用模象直观，利用波动演示仪，模拟横波和纵波的形成。并指导学生分步观察：先看单个质点(每个质点都在平衡位置附近来回振动)，再看相邻质点(后一质点总是重复前一质点的运动)，最后综观全体质点(媒质的质点并没有随波迁移，传播的只是运动的形式)。第三，还借助语言直观，通过比喻或类比，进一步丰富学生关于波动的表象。如爱因斯坦为了说明波动过程中质点并未“随波逐流”的特征，曾经比喻：“一个谣言从伦敦传到爱丁堡。但制造谣言的人并没有在两地之间来回往返”。又如美国一本物理教材中，为了说明波动的形成，则举了这样的例子：一大群戏迷聚集在剧院门口，正在等待他们崇拜的明星出来。当明星刚在门口出现，首先引起前排戏迷的扰动，这种扰动迅速地往外传递开来，从而使得最后几排的戏迷也感知到了明星的出现，尽管他们根本看不见明星的身影。如果我们把上述两种现象也称之为“波”，不妨称前者是“谣言波”，后者则是“热情波”。尽管它们都是非物理波，但类比之下，同样具有波的基本特征：既有波源，又有媒质，还有着传播机制。
通过以上多种直观手段的交替运用，就为学生提供了丰富的表象材料，使他们在头脑中构建出一幅较为清晰、准确的波动图景。有了这个基础，我们再引导学生从理论上分析、归纳出解决波动图线问题的几条关键性规律，例如，波动与振动在时空上的一致性，波在媒质中双向传播的可能性，以及波形图线的重复性等等，从而就有可能在根本上突破这个难点。
(4)启迪思路，渗透方法
为了使学生更好地掌握分析、解决物理问题的思路和方法，我们还尝试将实验与习题教学有机地结合，利用演示实验起到言简意明，画龙点睛的作用。
例如，在分析如图2所示的圆球是否受到板面摩擦力作用时，我们用细线拴一周边光滑的圆盘，并按图示方式紧靠在黑板上，一松手，原来隐蔽着的转动趋势马上就充分显露出来，静摩擦力的判断也随之迎刃而解了。通过演示，给学生以形象的启迪，从而有助于掌握运用“设想法”去分析静摩擦力问题。
又如图3所示，一根长为L的轻质细杆，在中点和端点处，固定质量相等的两个小球A和B，将杆拉至水平，放手后由静止开始绕轴O摆下，求杆摆至竖直位置时，两球的速度多大？
学生在解此题时，往往根据自己的直觉观念认为，在杆摆下的过程中，A、B小球只有重力做功，而杆的作用力对它们均不做功，因而两个小球各自的机械能守恒，并据此列方程求解，结果当然是错误的。
对此就给学生演示了一个简单实验：用柔软的细绳代替细杆，按题设条件系上两个小球后让其自由摆下。结果学生发现在运动过程中，细绳并不是如细杆那般平直，而是弯折如图，表明两球运动的“步调”并非一致(角速度ωA＞ωB)。面对实验事实，学生自然会想：在细杆相连的情况下，两球的角速度又何以能够相等呢？通过积极思考，学生终于明白了，那是由于杆的作用力分别对A球作了负功(使它减慢些)而对B球作了正功(使它加快些)的结果。
正因为如此，我们当然就不能将机械能守恒定律单独运用于A球或B球了。由于演示实验提供了效果鲜明、令人信服的事实，这就使学生对“隔离法”和“整体法”的正确运用，加深了理解。
改进演示实验的方法
为了改进演示实验，在教学中我们主要通过所谓“三重一变”的途径，即：重视实验思想的渗透，重视物理过程的分析，重视实验方法的培养，以及运用实验变式，提高演示效果。
(1)重视实验思想的渗透
物理学史告诉我们，每一次物理学上的重大发现，往往伴随着实验思想的重大突破。物理实验大师那深刻的设计思想，精巧的实验方法，连同他们得出的结论一样，都是人类知识宝库中瑰丽的精华，值得后人学习和继承。因此，我们面对物理课本中多种多样的实验素材，无论是经典实验，还是演示实验和学生实验，都应该努力提取其中蕴含的实验思想，开发它们的教学功能。
例如，在介绍卡文迪许扭秤实验时，我们引导学生着重领悟其中两个最为精彩的设计原理。一是转化原理，即：力→力矩→扭丝偏角→光标位移。通过三次转化，就使微小力的测量成为可能。另一个是放大原理，即：采用T形架增大力臂；利用反射光路增大偏角；拉开小镜与光标的间距以增大位移。通过这三次放大，从而有效地提高了测量的精度。
对于演示实验和学生实验的教学，也只有在科学的实验思想指导下，才能实现其应有的智能价值。即便是验证性的实验，如果只是按着教材提供的现成方案，“照方抓药”地操作一番，这样看似简捷省时，效果却定然不好。我们不能仅仅满足实验结论的重复性，更要突出实验思想的探索性。例如要验证动量守恒定律，首先应让学生体验如何根据实验目的去确定研究对象，找出一些符合动量守恒的事例，也许不太困难，比如炸弹、原子核裂变等等皆是，重要的是要权衡确定的研究对象是否有利于对物理量的测定。通过分析筛选，确定了“一球静止，对心正碰”的实验模型。接着，再引导学生研究如何转移测量对象，把较难测量的速度，通过“等高平抛”的方法巧妙地转化为较易测量的位移，从而形成了该实验的基本构想。
实践表明，经常有意识地在实验教学中创设一种探索氛围，给它带上一点研究色彩，将会促使学生更好地领会实验思想的精髓，弄清实验设计的思路，有助于提高实验素养和能力。
(2)重视物理过程的分析
一个完整的物理知识体系，包含两大部分，一部分是静态的知识(体现在研究的结果上)，另一部分是动态的知识(蕴含在研究的过程中)。如何进一步开发动态知识领域，在当前尤其是个重要课题。反映在实验教学上，我们就不能仅以结果的显示为目标，而应以过程的分析为主线。对于一些重要的物理现象，可以运用实验手段，突破时间和空间的限制，使现象放大或缩小，将周期延长或缩短，把过程分解或压缩。总而言之，要使物理现象变化的全过程，以最清晰的形态，最有利的角度，展现在学生面前。
就以碰撞现象为例。在那稍纵即逝的碰撞过程中，几乎覆盖了高中力学大多数重要的知识点，涉及了大多数重要的规律，如果在演示时，仅仅拿两个小球一碰了之，那是远远不够的。对此，我们采取了“小题大做，步步推进”的方法：先演示几个小球之间“快碰撞”；接着在气垫导轨上放两个滑块(其中一个固定一条倔强系数较小的轻质弹簧)演示它们之间的“慢碰撞”；最后又将滑块的碰撞过程拍成录像重放，利用慢镜头放大时间，利用特写镜头放大空间，使学生能更细微地观察碰撞的全过程。在演示中，我们还注意做到观察与思考同步，实验与思维并进，引导学生对照实验现象，抓住八个物理量(F，α，υ，I，P，W，Ek，Ep等)紧扣三条主线(力与运动、功与能、冲量与动量)，进行过程分析，然后由学生总结出有关规律。实践表明，这样形成的物理图景才是生动、清晰的，这样获得的知识才不致于僵化。回顾近两年来物理高考的把关题，其物理过程都与“碰撞”有着很大的相似性，大多数学生对此都能顺利解答，究其原因，也得益于此。
(3)重视实验方法的培养
由于受到设备条件和教学时间的限制，现行教材所提供的实验演示(当然还包括学生实验)，一般多是象征性或是抽样性的。做定性的演示，只要求学生局限于观察某一特定范围内的现象；做定量的实验，往往在得出少量几个数据后便尽快地概括出结论。这样做的弊端，不仅容易造成知识上的缺陷，也可能产生认识上的偏颇，学生会认为，似乎物理规律的发现都是那样一帆风顺，轻而易举的。为了改变这种状况，我认为，应该精心设计实验方案，合理安排演示流程，尽可能为学生提供一种研究、探索的情景，引导他们去实践和体验科学的实验方法，力求做到：撇开次要因素，突出本质因素，排除干扰因素，从而使所要研究的物理现象以更为简化和纯化的形态显露出来。
例如“光电效应”实验。教材给出的演示方案是用紫外线照射原不带电的锌板，由于验电器的灵敏度所限，它的指针并不张开，只能得出零结果。一般的做法是先给锌板带上负电荷，在紫外线照射下，可见验电器逐渐闭合。对于所见现象，我们如果简单地利用课本中“金属在光电的照射下会发射电子”的说法来解释，并告诉学生“这就是光电效应现象”，似乎是水到渠成，顺理成章的。其实不然。因为有的学生会心存疑虑：锌板负电荷的消失会不会是紫外线的电离作用引起的呢？也有的学生会因此而误解，以为光电效应就是特指原先多余的电子被释放的现象。凡此种种，都表明这样单层次的演示实验不但不利于揭示物理现象的本质，而且也有碍于学生掌握科学的实验方法。
为此，我们在教学中不仅鼓励学生对实验现象发表不同的见解，而且还启发他们寻求实验方法来验证取舍。例如，根据学生提出的方案，给锌板带上正电，重复上述实验，却未见验电器指针闭合，这就表明紫外线的电离作用在该实验中属于次要因素，可予不计。或者，仍给锌板带负电，但在板前放置一块普通玻璃(告诉学生它能吸收紫外线)，开启紫外光灯后，指针不偏转，一旦移开玻璃，指针又复闭合，由此进一步确认，紫外线的照射才是产生这种现象的主要原因。通过以上演示起到了撇开次要因素，简化光电效应现象的作用。这是第一层次的演示。
接着，改用白炽灯光去照射带负电的锌板，验电器指针不偏转。增加灯光强度，或用大口径凸透镜聚焦，或延长照射时间，结果仍然一样。这表明要产生光电效应，入射光需要具备一定的外因条件。仍用紫外线，但去照射带负电锌板的另一面(氧化层)，或者去照射带负电的紫铜板，验电器指针也不偏转，这些又表明了光电效应还与物质本身的内因条件有关。有趣的是，若用紫外线去照射带负电的黄铜板，指针也会逐渐闭合，原来这是由于黄铜中含有锌的成分，因而仍具备同样的内因条件。通过以上第二层次的演示，起到了突出本质因素，纯化光电效应现象的作用。
最后，我们用紫外线去照射原不带电的锌板，按理也会发生光电效应现象，但实际上却观察不到验电器指针的张开，启发学生分析原因所在(锌板周围存在反向电场，阻碍了光电子发射)，并寻求相应对策(例如在锌板附近放置带正电的玻璃棒，以产生附加的正向电场)，结果又呈现出预料的光电效应现象。这是第三层次的演示，它排除了干扰因素，从而强化了光电效应现象。
通过上述多层次的系列演示，同时辅以积极的思维活动，不仅使学生较好地掌握了光电效应现象的本质，同时，也使他们受到了一次科学的物理实验方法的熏陶。
(4)重视实验变式的运用
