自制物理教具的生動范例

實驗教學離不開教具。教具在教學中是展現(xiàn)知識（原理）產(chǎn)生、演變過程、實現(xiàn)信息傳遞與交換的載體，同時也是促進認知的媒體。自制教具，作為一個過程，是師生動手動腦的一項創(chuàng)造性的活動，有助于提高師生的創(chuàng)新精神與實踐能力。作為一種器具，則成為教具大家庭的重要組成部分，在教學中發(fā)揮著不可低估的作用。它既能為直觀教學提供條件，增強實驗教學效果，又能開拓、更新和豐富教具，填補現(xiàn)行教學儀器的不足，推進教學改革和新課程的實施。

筆者根據(jù)多年來自制教具和應用的實踐，對自制物理教具的方式、方法和材料的利用，有了一些粗淺的認識和體會。

1 立足于改進實驗，提高裝置的科學性和準確性而自制教具

現(xiàn)行高中物理教材中，“通、斷電自感現(xiàn)象實驗”是一個重點、難點實驗。教材中對該實驗的設計雖有易于演示的特點，然而卻存在三點不足：一是分兩個電路來演示，易使學生發(fā)生錯覺，似乎通電自感與斷電自感是發(fā)生在不同的電路中；二是在斷電自感實驗中，若線圈L的自感系數(shù)不夠大，則斷電時線圈產(chǎn)生的自感電動勢與自感電流過小，不會使小燈泡發(fā)生比原電流更強的亮光，自感現(xiàn)象就看不出來；三是這兩個實驗裝置都不能顯示自感電動勢（或感生電流）的方向。針對以上問題，筆者在確保效果明顯且不失科學性的前提下，對該演示實驗進行了改進并自制了“通、斷電自感現(xiàn)象演示器”。［1］經(jīng)過物理教師多次在課堂反復演示，證明實驗教學效果很好。原理結構圖如圖1所示。

該自制教具的特點是：①取材方便，利用學校實驗室現(xiàn)有器材。②制作精巧，美觀實用，操作簡單，現(xiàn)象明顯直觀。③兼用傳統(tǒng)的小燈泡和具有單向導電性的發(fā)光二極管，不僅可以用來演示自感現(xiàn)象通電和斷電時的兩種情況，而是更能表示自感現(xiàn)象產(chǎn)生時，所產(chǎn)生的感應電流方向。正是具備了這些特點，使實驗裝置更加科學合理，提高了實驗的準確性，增強了實驗教學效果，在教學應用方面有極大的推廣價值。

2 立足于對實驗室現(xiàn)有儀器缺陷的彌補而自制教具

新課標九年級物理教材（北師大版）第十一章第五節(jié)“絕緣體變導體”實驗是通過圖2所示的教具來演示的。該實驗效果較好，但不易操作，并且安全性較差（該實驗使用220V交流電源）。

筆者在分析現(xiàn)有儀器設計中的缺點或實驗中潛在的不安全因素的基礎上，對該實驗儀器進行了有針對性的改進。將該實驗改為如圖3的教具在低電壓下來演示。

用音樂卡片里的音樂集成塊來替代電燈泡，用三節(jié)干電池替代交流220V電源，并且選用玻璃泡較小的廢燈泡里的玻璃心柱（這種玻璃心柱較小，實驗效果更好），用酒精燈給玻璃心柱加熱30s左右，音樂卡就響起了悅耳的音樂聲，達到了很好的實驗效果。

3 通過開發(fā)新實驗，自主研制新教具

現(xiàn)成的實驗裝置往往不能滿足教學的需要。課本上還有許多內(nèi)容沒有現(xiàn)成的儀器配備做實驗，學生缺乏感性認識，內(nèi)容顯得枯燥乏味。真是“千言萬語道不清，不看實驗難分明”。為此可開發(fā)一些新的實驗，制作一些新的教具。

八年級物理新教材（北師大版）第八章第七節(jié)中對“飛機為什么能飛上天”一節(jié)，由于沒有實驗，學生很難理解，為此筆者研制了一臺“飛機為什么能飛上天”的演示器。［2］

該演示器是用長方體型的發(fā)泡塑料銼成機翼斷面的形狀（圖4），在風扇對著機翼吹風時，該機翼會受到升力的作用而慢慢上升。具體制作方法可參考文獻［2］。

4 科學選用實驗裝置的主要材料

選用什么樣的材料，對自制教具的實驗效果影響很大。如果制作材料選得好，實驗效果就會得到充分的體現(xiàn)。

在高中物理實驗教學中，“電流間的相互作用力實驗”是一個難點實驗，中學物理實驗室里沒有現(xiàn)成的儀器，自制的儀器往往實驗現(xiàn)象不明顯，甚至實驗不成功，很多學校的物理教師往往不做該實驗。該實驗成功的關鍵在于：通電平行直導線的質(zhì)量要小、平行、有一定彈性，并且必須通以大電流。筆者選用多種材料，經(jīng)過反復實驗，最終選用屏蔽空心網(wǎng)狀線代替普通導線（從根本上解決了平行直導線材料的選用問題），成功研制了一臺簡易“電流間相互作用力演示器”。［3］

該演示器制作簡單，成本低，操作容易，實驗現(xiàn)象非常明顯，在我校實驗教學中應用，深受師生們的歡迎。

5 化繁為簡，以簡馭繁

“一項演示實驗，使用的材料越簡單，學生就越熟悉，就越想透徹地獲得所驗證的結果”（麥克斯韋）。演示實驗宜簡不宜繁，過于復雜的實驗裝置還會分散學生的注意力，不易抓住事物的本質(zhì)，也不易鼓勵學生自己動手做實驗。

用激光指示器做微小形變的實驗，可以取得很好的效果。用一個中號票夾夾住激光筆，桌上放兩平面鏡，調(diào)整角度使光線經(jīng)兩次反射后照于天花板。當用力壓桌面時，桌子發(fā)生了微小形變，由于平面鏡的光杠桿作用，對形變進行了兩次放大，演示效果相當明顯，達到以簡馭繁的效果。

6 就地取材，充分利用廢舊物品

筆者在研究實驗、自制教具時，十分注重就地取材，講求廢舊物的利用。這不單節(jié)約了資金，降低了成本，易于推廣，更是在自制教具過程中，滲透了能源意識、環(huán)保意識和創(chuàng)新教育，讓學生潛移默化，提升科學素養(yǎng)和人文素質(zhì)。同時，由于取材為學生所熟悉，更能激發(fā)學生的興趣，調(diào)動學生參與教（學）具制作的熱情。

綜上所述，不管采取何種方式開展教具制作活動，其基本出發(fā)點應該是教學需要，其根本目的在于增強實驗教學效果，同時要兼顧經(jīng)濟原則。師生自己設計、自己制作教（學）具，將成為實驗教學的有機組成部分，具有廣闊的創(chuàng)造空間和強大的生命力。

參考文獻：

［1］夏彪.通、斷電自感現(xiàn)象演示實驗的改進.《教學儀器與實驗》.2006年第4期

［2］夏彪.自制“飛機為什么能飛上開”的演示器.《實驗教學與儀器》.2006年第4期

［3］夏彪.自制簡易電流間相互作用力演示儀.《教學儀器與實驗》.2007年第4期

(欄目編輯王柏廬)