中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中的小制作

余少敏

摘 要：本文介紹力的平行四邊形模型、“粉瓶”、滿(mǎn)偏電位器、日光燈電路示教板四種中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中的小制作。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué)；自制教具；新課程標(biāo)準(zhǔn)；培養(yǎng)興趣

實(shí)驗(yàn)是物理的基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是物理教學(xué)的中心環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驇椭鷮W(xué)生建立正確的物理概念，加深對(duì)物理規(guī)律的理解，得到鮮明而深刻的印象，提高分析問(wèn)題能力和動(dòng)手能力，所以重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)十分必要。而實(shí)驗(yàn)中的小制作是實(shí)驗(yàn)教學(xué)中不可缺的組成部分?，F(xiàn)介紹一些實(shí)驗(yàn)中的小制作，以期拋磚引玉。

1 力的平行四邊形模型

力的矢量性，對(duì)于剛步入高一年的同學(xué)是知識(shí)的難點(diǎn)，而力平行四邊形法則是力的矢量性的運(yùn)算法則，是抽象的知識(shí)點(diǎn)，如何把抽象的化為直觀的，易于同學(xué)理解的呢？在學(xué)習(xí)該知識(shí)點(diǎn)時(shí)，我們提出了這個(gè)要求？經(jīng)過(guò)努力，同學(xué)們制作了模型，顯得直觀、實(shí)用。

力的平行四邊形模型如圖1所示，四邊AB、BC、CD、AD是等長(zhǎng)的薄膠合板條或細(xì)木條，點(diǎn)A、B、C、D可用鐵釘鉚著，可以活動(dòng)。AE是細(xì)長(zhǎng)木條，在AE中間劃一個(gè)細(xì)長(zhǎng)槽，點(diǎn)C在該槽上可以移動(dòng)，點(diǎn)C的移動(dòng)帶動(dòng)了B、D點(diǎn)的移動(dòng)，構(gòu)成了一個(gè)平行四邊形模型。

在學(xué)習(xí)該知識(shí)點(diǎn)時(shí)，利用這個(gè)模型，學(xué)生直觀看到：C點(diǎn)在木條AE上的移動(dòng)，AC隨著夾角∠BAD變小而變長(zhǎng)，隨著夾角變大而變短。能很好幫助學(xué)生對(duì)兩分力一定時(shí)，合力隨著夾角變大而變小，隨著夾角變小而變大這一知識(shí)的理解和記憶。

這一模型可改制成AC兩點(diǎn)固定不動(dòng)，B點(diǎn)和D點(diǎn)可分別在AF，CI和AG，CH上移動(dòng)（如圖2），通過(guò)演示，可直觀看到：AC長(zhǎng)短不變，當(dāng)夾角變大時(shí)，AB和AD分別在AF和AG上變長(zhǎng)（相應(yīng)的對(duì)邊CD、CB也變長(zhǎng)）；當(dāng)夾角變小時(shí)，AB、AD分別在AF和AG上變短（相應(yīng)的對(duì)邊CD、CB也變短）。從而驗(yàn)證了當(dāng)合力一定時(shí)，兩分力隨著夾角變大而變大，隨著夾角變小而變小。這與上面相反的結(jié)論，是學(xué)生難以理解，且易忘卻的知識(shí)，通過(guò)這一模型，使這一知識(shí)變得活龍活現(xiàn)記憶在腦中。

2 “粉瓶”

《用油膜法估測(cè)分子的大小》實(shí)驗(yàn)，其原理是通過(guò)撒在單分子油膜上的爽身粉在不平衡表面張力作用下向外運(yùn)動(dòng)，顯示出油酸的膜面。如果測(cè)知一滴油酸的體積（V）及膜面面積（S），則單分子層的厚度（L）=V/S可求。此時(shí)L的值就是分子直徑d的大小。此實(shí)驗(yàn)?zāi)芊癯晒Φ囊粋€(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是撒在水面上的爽身粉應(yīng)均勻，粉層要薄。為了達(dá)到實(shí)驗(yàn)中粉層均勻分布的要求，我們動(dòng)員同學(xué)集思廣義，來(lái)為這個(gè)實(shí)驗(yàn)制作了一個(gè)“粉瓶”。

材料：塑料牙簽瓶（百貨店可買(mǎi)到），白沙布?jí)K（10cm×10cm）

制作：（1）如圖3所示，牙簽瓶可分為上、下兩部分，上部分為瓶帽，下部分為瓶體，可裝入爽身粉。

（2）把牙簽瓶的瓶帽旋下，用小鋼鋸鋸掉拱起部分（拱帽），留下了有螺紋的圓環(huán)。

（3）用白沙布蒙住瓶體口，用圓環(huán)旋緊白沙布，這樣一個(gè)“粉瓶”就制作完成了。如圖4。

使用時(shí)，在“粉瓶”中裝入爽身粉，由于白沙布縫細(xì)且均勻，撒出的爽身粉就能在水面上形成均勻的薄層。

本實(shí)驗(yàn)可以在水面的中央部位撒爽身粉，使粉自動(dòng)擴(kuò)散至均勻，這是由于以下兩種因素所致：①加粉后水的表面張力系數(shù)變小，水將粉粒拉開(kāi)；②粉粒之間的排斥。這樣做，比將粉平均撒在水面上的實(shí)驗(yàn)效果要好。

物理實(shí)驗(yàn)中的小制作可以更好地提高實(shí)驗(yàn)的效果。如果讓學(xué)生共同參與進(jìn)來(lái)，不僅能提高學(xué)習(xí)物理的興趣，也能鍛煉學(xué)生的科技制作能力。

3 滿(mǎn)偏電位器

高中物理課本把電流表改裝為伏特表的實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)是電學(xué)部分比較復(fù)雜的一個(gè)分組實(shí)驗(yàn)，而確保該實(shí)驗(yàn)?zāi)芊耥樌M(jìn)行的關(guān)鍵是要能較快而又準(zhǔn)確地調(diào)整好電流表的滿(mǎn)偏電流，從而測(cè)出電流表的內(nèi)電阻rg 。

若按課本上如圖5，直接用0-55千歐的電位器R來(lái)調(diào)電流表的滿(mǎn)偏電流，很不容易，因電位器R的微小變化就會(huì)使電流表的指針發(fā)生很大偏轉(zhuǎn)，要么超過(guò)滿(mǎn)偏刻度，要么達(dá)不到滿(mǎn)偏，使人感到既費(fèi)神又費(fèi)時(shí)，影響了實(shí)驗(yàn)的進(jìn)展。經(jīng)萬(wàn)用表測(cè)試發(fā)現(xiàn)電位器R在0-10千歐之間變化特別靈敏，由電路圖5可知S2斷開(kāi)，S1閉合當(dāng)R突然為0時(shí)，相當(dāng)于電流表直接接在電源上，很容易把表燒壞。為此，將0-22千歐的電位器R與一個(gè)33千歐左右的定值電阻R0串聯(lián)后接入電路，如圖6所示，便能很快地調(diào)到滿(mǎn)偏電流刻線上，效果很好，同時(shí)電阻R0又能起到保護(hù)電流表的作用。

然而對(duì)于R0與R若按圖6所示直接接入電路中，會(huì)發(fā)生電阻R0的兩端腳在幾個(gè)班級(jí)實(shí)驗(yàn)后出現(xiàn)折斷，給實(shí)驗(yàn)帶來(lái)麻煩。若把這兩電阻合二為一，將制作成一個(gè)“滿(mǎn)偏電位器”。

材料：實(shí)驗(yàn)用的小燈座，33千歐定值電阻，22千歐電位器。

制作：（1）采購(gòu)一批實(shí)驗(yàn)用的小燈座。

（2）把小燈座中間的卡住小燈泡用的金屬螺座取掉，在這個(gè)位置上用電轉(zhuǎn)打一個(gè)孔。

（3）讓22千歐電位器的電阻調(diào)節(jié)柄穿過(guò)這個(gè)孔，固定在燈座底座上。

（4）如圖7所示 ，把33千歐定值電阻固定在燈座底部，焊接好其它接線，這樣一個(gè)“滿(mǎn)偏電阻器”就制作完成了。

4 日光燈電路示教板

日光燈電路示教板的電路如圖8所示，圖中K1、K3、K4為普通電源開(kāi)關(guān)，K2為按壓開(kāi)關(guān)，L為白熾燈，B為鎮(zhèn)流器，S為啟輝器。

示教板的材料可選用五合板或三合板，尺寸根據(jù)所選日光燈的功率大小而定。各元件布局與電路相同，白熾燈用燈頭座固定，如圖9。

講述啟輝器作用時(shí)，先從底座上旋下啟輝器。K1、K3接通，使K2接通和斷開(kāi)，觀察日光燈的點(diǎn)燃與K2接通斷開(kāi)的關(guān)系，然后安上啟輝器，接通電源觀察現(xiàn)象，總結(jié)出起輝器在日光燈電路中的作用及雙金屬片所處的狀態(tài)。

講述鎮(zhèn)流器作用時(shí)，K1接通，分別接通K3、K4，觀察到鎮(zhèn)流器能使日光燈點(diǎn)燃，而白熾燈卻不能。接通K3在日光燈點(diǎn)燃的狀態(tài)下，接通K4后斷開(kāi)K3，觀察到日光燈正常工作?？偨Y(jié)出鎮(zhèn)流器在日光燈電路中的作用一是提供瞬時(shí)高壓，二是降壓限流作用。

接通K1、K4時(shí)，觀察到白熾燈、啟輝器不斷閃爍，說(shuō)明啟輝器中的雙金屬片所處的通、斷狀態(tài)。

利用示教板解答同學(xué)提出有關(guān)日光燈問(wèn)題或故障，也是十分方便的。

新課程標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求：必須將學(xué)習(xí)重點(diǎn)從過(guò)分強(qiáng)調(diào)知識(shí)的傳授和積累向知識(shí)的探究轉(zhuǎn)化，將學(xué)習(xí)過(guò)程從知識(shí)的被動(dòng)接受向知識(shí)的主動(dòng)獲取轉(zhuǎn)化[1 ]。這就要求物理教師開(kāi)展好實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)，讓學(xué)生親身體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，培養(yǎng)他們的學(xué)習(xí)興趣。然而，現(xiàn)在有些新課程中的教學(xué)內(nèi)容就不是現(xiàn)成的教學(xué)儀器所能解決的，確實(shí)需要教師在教學(xué)過(guò)程中不斷摸索自制一些更實(shí)用、更能體現(xiàn)新課程教學(xué)目標(biāo)的實(shí)驗(yàn)教具。正因此，在新課程下，自制教具也是一種提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的有效手段，值得我們?cè)诮虒W(xué)中加以培養(yǎng)、重視。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)教育部.全日制義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：首都師范大學(xué)出版社，2011.