淺談“摩擦生熱”教具的制作和應(yīng)用

吳通

[摘要]在“農(nóng)村義務(wù)教育薄弱學(xué)校的改造計(jì)劃”中，自治區(qū)黨委、政府和廣西教育廳為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施提供了物質(zhì)保障。但是，并不是所有的物理實(shí)驗(yàn)都配備了實(shí)驗(yàn)器材?！澳Σ辽鸁帷笔浅踔形锢怼秲?nèi)能》這節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)，很多學(xué)生不太理解。在物理教學(xué)中，可利用各種資源自制使用方便、容易操作、實(shí)驗(yàn)效果明顯的教具。

[關(guān)鍵詞]教具；摩擦生熱；實(shí)驗(yàn)

[中圖分類號(hào)]G633.7 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1674-6058（2017）05-0075-02

《內(nèi)能》是人教版九年級(jí)物理第十三章的教學(xué)內(nèi)容，通過(guò)學(xué)習(xí)，學(xué)生知道改變物體內(nèi)能的方法有“熱傳遞”和“做功”。以往的教學(xué)中，在學(xué)習(xí)《內(nèi)能》這節(jié)課后，大部分學(xué)生僅僅會(huì)背“摩擦生熱”，但真正理解并接受的學(xué)生非常少。怎樣解決這個(gè)問(wèn)題？應(yīng)用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)容易突破這個(gè)教學(xué)難點(diǎn)。按照《初中物理教學(xué)儀器配備目錄》的要求，初中物理實(shí)驗(yàn)室并沒(méi)有配備相關(guān)的“摩擦生熱”實(shí)驗(yàn)器材。利用自制的“摩擦生熱”教具可成功演示相關(guān)實(shí)驗(yàn)，解決這個(gè)問(wèn)題。在“摩擦生熱”這個(gè)知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)中，該教具的成功演示起到了非常重要的作用。為了充分發(fā)揮演示實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的作用，讓學(xué)生深刻理解“摩擦生熱”時(shí)溫度升高，內(nèi)能增加，本人結(jié)合多年的實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，不斷反思、總結(jié)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室資源和生活中的廢棄物品，自制了使用方便、操作簡(jiǎn)單、效果明顯的“摩擦生熱”教具。

一、教具的制作和使用

（一）所需材料及工具

制作材料及工具：小木箱、塑料盤、砂紙、小電機(jī)、熱敏電阻、溫度演示器、配套開(kāi)關(guān)、電池盒、干電池、導(dǎo)線、玻璃膠、螺絲、電鉆、刻度尺、電烙鐵。

主要制作材料的來(lái)源：塑料轉(zhuǎn)盤是電風(fēng)扇損壞后的風(fēng)葉，鋸掉風(fēng)葉剩下中間的塑料盤；小電機(jī)和配套開(kāi)關(guān)也是電風(fēng)扇所用的配件；熱敏電阻和溫度演示器是家用燃?xì)鉄崴餮菔緹崴疁囟鹊呐浼?/p>

（二）組裝步驟、制作方法

1.用電鉆在小木箱正面的正中間鉆出直徑20mm的小孔（安裝電機(jī)用），在小木箱正面的正上方鉆出規(guī)格為50 mm×28 mm長(zhǎng)方形孔（安裝溫度演示器用）。

2.在小木箱側(cè)面合適的位置鉆出電源總開(kāi)關(guān)孔、電機(jī)擋位開(kāi)關(guān)孔（電風(fēng)扇的調(diào)速器）、溫度演示器開(kāi)關(guān)孔。

3.用螺絲把電機(jī)裝在木箱的里面，轉(zhuǎn)軸在小孔上露出，并用螺絲把塑料轉(zhuǎn)盤擰緊在電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，用玻璃膠把砂紙粘牢在塑料轉(zhuǎn)盤上。

4.用螺絲把電池盒固定在木箱內(nèi)部并裝上電池，用玻璃膠把溫度演示器和各種開(kāi)關(guān)粘牢在相應(yīng)的位置，把電池盒、熱敏電阻和溫度演示器的電線連接好。

5.用電烙鐵把相應(yīng)的電源線焊接好。

6.在相應(yīng)的位置上貼好“溫度開(kāi)關(guān)”“電源開(kāi)關(guān)”、“0擋”、“慢擋”、“快擋”的標(biāo)簽。

（三）教具裝置圖（圖1）

（四）實(shí)驗(yàn)步驟

1.將本教具放置在水平桌面上，向?qū)W生介紹本教具的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)。

2.把“溫度開(kāi)關(guān)”按鈕向上按，用“溫度演示器”演示“熱敏電阻”未摩擦做功前的溫度，并記下溫度。

3.插上電源插頭，向上按下“電源”開(kāi)關(guān)。

4.把調(diào)速開(kāi)關(guān)從“0擋”擰到“慢擋”，小電機(jī)接通電源帶動(dòng)塑料轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，使熱敏電阻與轉(zhuǎn)盤摩擦，溫度演示器演示的溫度越來(lái)越高，達(dá)到一定值時(shí)，會(huì)穩(wěn)定下來(lái)，并記下此時(shí)的溫度。

5.再把電機(jī)開(kāi)關(guān)從“慢擋”擰到“快擋”，溫度演示器演示的溫度會(huì)上升更高，最后溫度也會(huì)穩(wěn)定在一個(gè)數(shù)值上，并記下此時(shí)的溫度。

6.使用結(jié)束后，關(guān)閉所有開(kāi)關(guān)，拔下電源線即可。

二、自制“摩擦生熱”教具后的反思

（一）自制教具要有針對(duì)性

自制教具從設(shè)計(jì)到完成制作需要花費(fèi)很多精力和時(shí)間，所以教具的制作不能隨心所欲、朝三暮四，要針對(duì)物理教學(xué)中的重點(diǎn)、難點(diǎn)和需要解決的知識(shí)點(diǎn)。摩擦生熱是《內(nèi)能》這節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)，這個(gè)知識(shí)點(diǎn)非常抽象，學(xué)生很難理解。本教具就是要把抽象的物理知識(shí)，轉(zhuǎn)化為可以用眼睛看到的物理現(xiàn)象，把物理知識(shí)形象化和具體化。

（二）自制教具要利于提高教學(xué)效率

物理教師動(dòng)手設(shè)計(jì)、制作的教具并運(yùn)用在物理課堂教學(xué)中，目的就是為了使教師上課上得輕松、愉快，學(xué)生學(xué)得扎實(shí)、透徹，提高教學(xué)效率。比如，教師可以在物理課堂上用“摩擦生熱”教具做演示實(shí)驗(yàn)，也可以請(qǐng)一些學(xué)生到講臺(tái)上實(shí)驗(yàn)，教師一邊指導(dǎo)他們操作，一邊引導(dǎo)他們觀察，并把觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄下來(lái)，然后進(jìn)行思考和分析。比如，讓學(xué)生把觀察到的第一次、第二次、第三次的溫度記錄下來(lái)，并進(jìn)行比較。第二次的溫度比第一次的溫度高，為什么？因?yàn)榈谝淮螌?shí)驗(yàn)時(shí)熱敏電阻不摩擦，溫度是室內(nèi)溫度，而第二次實(shí)驗(yàn)時(shí)，熱敏電阻與塑料盤摩擦做功，內(nèi)能增加，同時(shí)溫度上升。比較第二次和第三次的溫度，第三次的溫度比第二次的溫度高，為什么？因?yàn)榈谌螌?shí)驗(yàn)時(shí)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的速度比第二次的大，克服摩擦做的功比第二次的多，內(nèi)能增加比第二次的多，溫度上升就會(huì)比第二次高。學(xué)生親手實(shí)驗(yàn)探究物理的奧秘，同時(shí)完成了實(shí)驗(yàn)操作，他們會(huì)有一種成就感，這樣自然而然就調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性，讓學(xué)生真正理解并接受“摩擦生熱”是“兩物體相互摩擦產(chǎn)生熱量，溫度上升”，而不像以前只會(huì)背“摩擦生熱”，根本不知道“摩擦生熱”是什么意思。

（三）自制教具要有利于激發(fā)教師參與教改的積極性

教具的制作過(guò)程就是教師鉆研教材、研究教學(xué)、研制或改進(jìn)儀器的過(guò)程。農(nóng)村義務(wù)教育薄弱學(xué)校改造計(jì)劃開(kāi)始后，學(xué)校抽調(diào)我到物理實(shí)驗(yàn)室擔(dān)任專職物理實(shí)驗(yàn)教師，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)之余，本人自制了很多教具。其中，在2011年秋季學(xué)期的公開(kāi)課上用“摩擦生熱”教具進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，課堂氣氛非?；钴S，學(xué)生學(xué)得很輕松，對(duì)“摩擦生熱”這個(gè)知識(shí)點(diǎn)理解透徹、牢固，獲得了聽(tīng)課教師和領(lǐng)導(dǎo)的一致好評(píng)。多次參加廣西教育廳舉辦的教具評(píng)比活動(dòng)，每次都獲得獎(jiǎng)勵(lì)，其中“摩擦生熱”教具獲得了縣特等獎(jiǎng)和市一等獎(jiǎng)。物理教師們發(fā)現(xiàn)：用自制教具進(jìn)行教學(xué)，教師講得輕松，學(xué)生學(xué)得容易，這是一舉多得的好事。物理教師鉆研教材、研究教法、研制和改進(jìn)儀器的激情被激發(fā)起來(lái)?，F(xiàn)在我們學(xué)校物理儀器室要用兩個(gè)儀器柜才能裝得下物理教師自制的教具。在師生的共同努力下，我們學(xué)校每年畢業(yè)班的中考實(shí)驗(yàn)操作考試合格率都為百分之百。

（四）自制教具在應(yīng)用中要不斷地完善和改進(jìn)

教具制作完成后，把它應(yīng)用于教學(xué)中，還需不斷地總結(jié)和反思，發(fā)現(xiàn)不足并進(jìn)行改進(jìn)，才能使自制教具更好地為教學(xué)服務(wù)。本教具的小木箱需要有一定的動(dòng)手能力才能把它做得方正、美觀。木箱里面的電子配件由低壓部分（32作電壓3 V）和高壓部分（32作電壓220 V）組成。兩部分電路相互獨(dú)立，導(dǎo)線很多，要把線路焊接好，需要一定的電器維修技能。這個(gè)教具的內(nèi)部電路比較復(fù)雜，初中生電學(xué)知識(shí)還比較膚淺，不適合推給廣大初中生自己動(dòng)手制作。如果能把低壓部分和高壓部分組合在電路板上，把各種機(jī)械開(kāi)關(guān)換成電子感應(yīng)開(kāi)關(guān)，進(jìn)行生產(chǎn)并配備到學(xué)校，本教具是可以作為學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)使用的。

總之，在講授《內(nèi)能》時(shí)，通過(guò)自制教具的應(yīng)用，使學(xué)生對(duì)“摩擦生熱”這個(gè)知識(shí)點(diǎn)有了更直觀的認(rèn)識(shí)。在課后，與本章有關(guān)的練習(xí)及考查中，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)“摩擦生熱”這個(gè)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握，與之前的教學(xué)相比有了更深刻的理解。這與物理課堂上用自制教具演示實(shí)驗(yàn)的成功是分不開(kāi)的。把實(shí)驗(yàn)室的資源充分利用起來(lái)，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的需要和現(xiàn)有條件自制教具，并將其運(yùn)用在課堂教學(xué)中，不但可以活躍課堂氣氛，提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，而且還會(huì)收到非常好的教學(xué)效果。

（責(zé)任編輯 易志毅）