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摘要:作者介绍了几个中学物理创新实验,并论述了自己的体会。 关键词:意料之外情理之中;有声有色;土实验;瘦身减肥 中图分类号:G633.7 文献标识码:A 章编号:1003-6148(2010)4(S)-0058-2
大学毕业走上讲坛之后常常根据自己的经历想到,一个老师不管讲课如何生动风趣,留给学生印象最深刻的莫过于他演示的实验,尤其是一些设计得精妙的实验,更是令人终生难忘。因此笔者在教学过程中做了几个物理实验的创新设计,介绍如下。
意料之外情理之中
意料之外,就是我们所设计实验出现的现象应该和学生习惯性思维产生的结果不一致,也就是让学生意料不到,这样就能使学生对此实验产生浓厚的兴趣。情理之中就是我们所设计的实验又是合乎科学规律的。
例如“共振的危害”演示实验的设计如图1所示,图中:1、支架,2、斜梁,3、横梁,4、电动机,5、偏心轮,6、齿状橡胶块。电动机4固定在横梁3上、偏心轮5安装在电动机4的转轴上,在斜梁2的两端分别粘接齿状橡胶块6。
实验时按如图1所示搭好各个部件,再把电动机4先与一个变阻器和一个开关串联后再接到电源上,先把变阻器接入电路的电阻调到最小,再用手扶住横梁3后闭合开关,待电动机4转速稳定后把手松开,再把变阻器接入电路的电阻缓慢地调大,这时随着电动机4的转速慢慢地降低就会发生了共振现象,横梁3和斜梁2就会轰然倒下而掉下来。由于本实验的桥状结构连接处设有齿状橡胶块,所以它的固有频率就很低,这样就会出现在电动机高速转动时桥梁安然无恙,而在电动机转速较慢时桥梁轰然倒塌的现象。而在实验之前,大部分的学生都会用习惯性的思维来猜测桥梁会在电动机高速转动时倒塌,所以学生也就会对此实验现象很感兴趣。
有声有色做实验
声、光刺激容易吸引学生的注意力,所以我们在实验设计中如果能够运用好声、光的话,就更能吸引学生的注意力,可以增强学生对实验的兴趣感。而其中对光的运用我们还可以用有色光,这样效果会更好。如“汽油机做功冲程模拟”实验,可以采用如图2所示的设计。图中:1、塑料胶卷盒,2、导线,3、电子打火器。其中电子打火器3从废弃的一次性打火机上取下。具体做法是在塑料盒的底部扎两个小孔,再在两个小孔中分别插入导线,且使两导线的线头(铜丝部分)相距2毫米左右,两根导线的另一头与电子打火器连接。实验时先用棉花在胶卷盒的内壁擦一点无水酒精,再盖上胶卷盒的盖子,然后按一下电子打火器,就能引燃酒精,接着发生气体膨胀做功使盒盖冲出,同时发出清脆的爆炸声。再如“超失重的演示实验”我们可以采用图3所示的设计。图中所示的1是红色发光二极管,2是弹簧,3是支架,4是绿色发光二极管,5是方形铁块,6是常开开关,7也是常开开关。支架3可用木料或塑料制成,在支架上固定好绿色发光二极管4和红色发光二极管1,电源可用二节纽扣电池串联而成,把它固定在支架的背面。再用上下二根弹簧沿竖直方向将方形铁块5挂在支架上,在方形铁块的上方设有常开开关6,在方形铁块的下方设有常开开关7,常开开关由二片彼此绝缘的铜片组成。再将常开开关6与绿色发光二极管4串联再与电源连接,再将常开开关7与红色发光二极管1串联再与电源连接。演示时:如把本装置在竖直方向向上做加速运动时,就会出现超重现象,此时红色发光二极管就会发光。接着把本装置在竖直方向向上做减速运动时,就会出现失重现象,此时绿色发光二极管就会发光。这时学生就可以从发光的颜色来判断是超重还是失重,同时也提高了实验的可见度。
土实验是个宝
何谓土实验呢?笔者个人的理解是用一些废弃的材料或容易获取的廉价材料设计的一些实验,都可以把它称为土实验。由于现在的办学条件不断地改善,实验装备也越来越现代化了,许多人就自然不会去重视土实验了。其实土实验有洋实验代替不了的作用,这是因为土实验它的材料易找又不用化钱,只要我们设计得趣味性稍微强一点,学生回家里就会主动去找材料去做,一些趣味性强一点的实验你就是叫他不做都难。比如象上面提到的“汽油机做功冲程模拟”实验,它主要由废弃塑料胶卷盒和一次性打火机上的电子打火器组成,这些东西既好找又不用花钱,所以学生都会动手去做。由于学生能亲自去做去体验,他对实验的兴趣就会大大地增强。更重要的是它还是一个培养学生动手能力的一个切入点。所以我们在物理实验创新设计中要多设计一些土实验。
给实验器材瘦身减肥
在不影响实验效果的情况下,我们要尽量给实验器材瘦身减肥,若实验器材笨重的话,给上课教师的搬动会带来一个沉重的负担,再加上不少的学校由于历史的原因实验室离教室还比较远,这样我们教师也就难以持之以恒地给学生做实验了。如“跨步电压实验”。
笔者采用了如图4所示的设计,图中1和7是接线柱,2是基板,3是外圈,4是螺钉,5是垫圈,6是导电纸。它用圆形的导电纸6来模拟地面,导电纸的中心通过铜垫圈5与接线柱7连接。导电纸的周边通过铜皮制成的外圈3与接线柱1连接。实验时通过两接线柱在导电纸的中心与周边之间加6V~10V的交流电压,就可用示教电表的交流电压档在导电纸上测出模拟的跨步电压。其中的基板可用薄木板制成,所以整个实验的装置非常轻巧,这样就可以给我们教师的实验操作带来方便。
(栏目编辑王柏庐)