巧妙自制實(shí)驗(yàn) 提高課堂效率

潘炳鋒

摘 要：物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科， 物理實(shí)驗(yàn)的目的就是通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察和實(shí)驗(yàn)手段，使同學(xué)們有效地掌握基礎(chǔ)物理知識(shí)，掌握初步的實(shí)驗(yàn)技能和培養(yǎng)動(dòng)手能力。在初中物理知識(shí)中，光學(xué)和電學(xué)是學(xué)生學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)；提高；課堂效率

中圖分類號(hào)：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1002-7661（2015）08-291-02

物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，物理實(shí)驗(yàn)的目的就是通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察和實(shí)驗(yàn)手段，使同學(xué)們有效地掌握基礎(chǔ)物理知識(shí)，掌握初步的實(shí)驗(yàn)技能和培養(yǎng)動(dòng)手能力。在初中物理知識(shí)中，光學(xué)和電學(xué)是學(xué)生學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。在光學(xué)和電學(xué)知識(shí)的教學(xué)中，我們教師應(yīng)該充分運(yùn)用光學(xué)和電學(xué)實(shí)驗(yàn)器材，演示實(shí)驗(yàn)或?qū)W生實(shí)驗(yàn)，促進(jìn)學(xué)生的理解，增強(qiáng)學(xué)生的記憶，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。另外，做好光學(xué)和電學(xué)探究實(shí)驗(yàn)還能使學(xué)生了解基本實(shí)驗(yàn)儀器的構(gòu)造、原理，學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)儀器的使用方法；鞏固和強(qiáng)化所學(xué)過(guò)的理論知識(shí)，驗(yàn)證物理規(guī)律，探求新的知識(shí)；培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)操作能力和探究能力。在教師指導(dǎo)下，學(xué)生親自操作、測(cè)定，得出結(jié)論，無(wú)疑是培養(yǎng)與鍛煉同學(xué)們動(dòng)手能力的好的機(jī)會(huì)，更能有效地發(fā)揮同學(xué)們的主觀能動(dòng)性，開(kāi)發(fā)其創(chuàng)造才能。

一、現(xiàn)階段初中物理教學(xué)中光的折射、光的反射探究實(shí)驗(yàn)中普遍存在的問(wèn)題

當(dāng)前，在講解光的反射和折射知識(shí)時(shí)，存在著下列問(wèn)題：（1）實(shí)驗(yàn)器材匱乏，設(shè)備陳舊。平時(shí)我們做光的反射和折射演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于沒(méi)有得心應(yīng)手的實(shí)驗(yàn)器材，往往要花費(fèi)不少時(shí)間準(zhǔn)備平面鏡、玻璃缸、紅色或藍(lán)色墨水、激光筆、量角器、白紙等等，耗費(fèi)了教師不少精力和時(shí)間。（2）實(shí)驗(yàn)操作比較復(fù)雜。由于實(shí)驗(yàn)器材的匱乏，老師學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)時(shí)比較麻煩，特別是做光的折射演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，老師既要拿著激光小手電，又要制造煙霧或背景，以便學(xué)生能觀察到入射光線和折射光線，另外還要指出法線，比較入射角和折射角的大小關(guān)系，教師都要手忙腳亂，更不用說(shuō)學(xué)生探究了。（3）實(shí)驗(yàn)效果不太理想。由于干凈的空氣中不能顯示激光的傳播路徑，若玻璃缸中的墨水色澤不合適的話，折射光線也不易看清，因此實(shí)驗(yàn)效果往往很不理想。（4）教師演示實(shí)驗(yàn)多，學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)少。正是由于缺少方便易用的實(shí)驗(yàn)器材，因此光學(xué)和電學(xué)實(shí)驗(yàn)一般以教師演示的居多，學(xué)生探究的極少。正是由于上述原因，當(dāng)前中學(xué)物理中迫切需要一套簡(jiǎn)單易用的光學(xué)和電學(xué)實(shí)驗(yàn)器材，便于學(xué)生對(duì)光的反射和折射進(jìn)行探究。因此，我就設(shè)計(jì)并自制了一套光的反射和折射探究實(shí)驗(yàn)器材。

二、自制光學(xué)教具的原理、操作方法、特點(diǎn)及注意事項(xiàng)

1、原理圖（如右圖）

2、操作方法：

（1）光的反射。使一束激光射向透明容器的底部（平面鏡）上，調(diào)整好透明容器的位置，使得入射點(diǎn)恰好在圓弧形的圓心上，學(xué)生能觀察到入射光線、反射光線、法線（已標(biāo)），并根據(jù)底面上的刻度讀出入射角和反射角的大小。

將激光小電筒沿圓弧形軌道移動(dòng)，即改變?nèi)肷浣堑拇笮。瑢W(xué)生能清楚的觀察到反射角的大小變化情況以及反射角、入射角的大小關(guān)系。

調(diào)整入射點(diǎn)的位置至底板邊緣處，用另一底板接收反射光線，并轉(zhuǎn)動(dòng)另一底板，即可證明入射光線、反射光線、法線在同一平面內(nèi)。

（2）光的折射。將實(shí)驗(yàn)容器的下半部分裝滿淺藍(lán)色墨水，上半部分吹入白色煙霧，將整個(gè)容器封閉好，固定在刻度板上，并使激光斜射到空氣和墨水的分界面上，學(xué)生觀察入射光線和折射光線，比較入射角和折射角的大小。移動(dòng)激光手電筒，觀察入射光線改變時(shí)，折射角和入射角的大小及變化。移動(dòng)激光，使光線垂直射到空氣和水面的分界面上時(shí)，觀察折射光線和入射光線的方向，并比較入射角和折射角的大小。

（3）光通過(guò)玻璃磚時(shí)的光路實(shí)驗(yàn)。將透明容器換成玻璃磚，重復(fù)上述步驟，可觀察到光通過(guò)玻璃磚的光路。

3、器材特點(diǎn)。（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造型美觀（2）光路清晰，效果逼真（3）操作簡(jiǎn)單，方便易用（4）觀察持久，操作性強(qiáng)（5）節(jié)省耗材，便于保存。

三、自制電學(xué)教具，完成多種電學(xué)實(shí)驗(yàn)

在我們校園里，經(jīng)常會(huì)看到電工師傅從教室里換下來(lái)的廢舊日光燈管。我利用日光燈管兩頭的廢舊燈芯，它能很方便的完成初中三個(gè)電學(xué)實(shí)驗(yàn)。

器材：干電池2節(jié)（帶電源盒），分別從40瓦和20瓦的廢舊日光燈管中取出的與燈腳連著、未斷的燈絲兩只，已斷燈絲的燈腳一只，預(yù)先短路的燈腳一只，2.5V燈泡一只，日光燈燈座2只，電流表一只，開(kāi)關(guān)K，導(dǎo)線若干，火柴（或者探針式溫度計(jì)）。

1、用小燈泡和廢舊日光燈的燈絲演示導(dǎo)體的電阻與溫度的關(guān)系

實(shí)驗(yàn)方法：（1）將裝有小燈泡的日光燈腳插在日光燈座A上，將有日光燈絲的燈腳插在燈座B上，則小燈泡與日光燈絲組成串聯(lián)電路。閉合開(kāi)關(guān)K，注意觀察小燈泡的亮度；（2）將火柴點(diǎn)燃，加熱日光燈燈絲B，觀察小燈泡的亮度有何變化？（看到它逐漸變暗，這表明日光燈燈絲的電阻隨溫度的升高而增大。）；（3）將火柴從日光燈燈絲下移走，停止對(duì)日光燈燈絲加熱，看到小燈泡又會(huì)變亮。這說(shuō)明日光燈燈絲的電阻隨溫度的降低而減??；（4）若燈泡亮度變化不明顯，也可在電路中再串聯(lián)一個(gè)靈敏電流表，則效果更佳。

2、用兩只廢舊日光燈的燈絲演示焦耳定律。蘇科版物理9年級(jí)下冊(cè)《電功與電熱》章節(jié)中“探究影響熱效應(yīng)的因素”實(shí)驗(yàn)中，課本上設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)取材不太容易，制作起來(lái)也不太方便，平時(shí)教師上課探究時(shí)要么用其它等同效果的實(shí)驗(yàn)替代，要么就根本不做，僅僅口頭上講實(shí)驗(yàn)。正是有上述原因，我利用廢舊日光燈里的燈絲設(shè)計(jì)并制作了焦耳定律簡(jiǎn)易演示儀，較好的解決了這一問(wèn)題。

實(shí)驗(yàn)方法：1、實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。將20W和40W的兩個(gè)燈絲分別插入兩個(gè)燈座中，兩個(gè)燈座預(yù)先串聯(lián)好并通過(guò)開(kāi)關(guān)接到電源上，將兩根相同的火柴棒分別放在兩根燈絲上；2、接通電源，并開(kāi)始記時(shí)間，仔細(xì)觀察火柴棒的燃燒情況，觀察到20W的電熱絲上的火柴先燃燒。（最好用探針式溫度計(jì)插入線圈中，能直觀的看出溫度的高低，即燈絲放熱的多少）；3、通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論：當(dāng)導(dǎo)體中電流相同時(shí)，通電導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與導(dǎo)體的電阻有關(guān)，電阻越大，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多；4、研究導(dǎo)體產(chǎn)生熱量與電流的關(guān)系時(shí)，應(yīng)將A燈座短路，而將40W的燈絲插入B燈座中，分別改變電源電壓（即改變電流），分別記錄下火柴頭從冷卻狀態(tài)到開(kāi)始燃燒的時(shí)間；5、分析并得出結(jié)論：當(dāng)導(dǎo)體電阻相同時(shí)，通電導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流有關(guān)，電流越大，產(chǎn)生熱量越多；6、分析家用40瓦的燈泡時(shí)，用手摸燈泡在通電半分鐘和一分鐘時(shí)所感覺(jué)到的發(fā)熱程度，這時(shí)你能得出什么結(jié)論？（導(dǎo)體產(chǎn)生熱量還與通電時(shí)間有關(guān)，當(dāng)導(dǎo)體中的電流和電阻相同時(shí)，通電時(shí)間越長(zhǎng)，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量越多。

以上自制教具取材容易，電路簡(jiǎn)單，制作也極其方便，經(jīng)筆者實(shí)踐證明，實(shí)驗(yàn)穩(wěn)定，效果明顯，成功率高，實(shí)驗(yàn)用時(shí)少，課堂效率高。