自制教具在物理教學(xué)中的作用

姚良炬

摘 要：各中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室的儀器配備雖然比較齊全，但仍然滿足不了各種不同版本物理教材教學(xué)的需要，自制教具填補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)儀器的空缺，在教學(xué)中起到了不可估量的作用。同時(shí)，自制教具能培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手動(dòng)腦能力，對(duì)學(xué)生科技創(chuàng)新能力起到了很好的導(dǎo)向作用。

關(guān)鍵詞：自制教具；教學(xué)；作用

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2017）4-0016-3

近些年來，在各級(jí)教育技術(shù)裝備管理部門的關(guān)心、支持下，實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)越來越規(guī)范配套，實(shí)驗(yàn)儀器得到補(bǔ)充和完善，對(duì)中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)起到了重要作用。然而，由于全省各地所選用的物理教材版本有六七種之多，各個(gè)版本上的實(shí)驗(yàn)探究內(nèi)容、分組實(shí)驗(yàn)、演示實(shí)驗(yàn)、小實(shí)驗(yàn)等不統(tǒng)一，實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)儀器仍然不能滿足教學(xué)的需要，有些實(shí)驗(yàn)儀器缺乏，有些實(shí)驗(yàn)儀器不配套，要想完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)，各物理老師仍需要自己動(dòng)手，自制、研制、仿制、改造一些與課本內(nèi)容相一致的實(shí)驗(yàn)器材，才能完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)，滿足不同層次學(xué)生的需求，使物理教學(xué)由淺入深，更直觀、易懂。

下面筆者將近幾年來根據(jù)教學(xué)的需要，自制的一些教具儀器略列幾例，請(qǐng)同行們斟酌參考指正。

1 分子力放大模型演示儀

1.1 儀器特點(diǎn)及用途

（1）特點(diǎn)：本教具借助宏觀現(xiàn)象來模擬演示微觀的分子間作用力的情況，使微觀現(xiàn)象宏觀化，模擬現(xiàn)象更為科學(xué)、直觀、生動(dòng)、有趣。

（2）用途：本教具可模擬演示以下微觀現(xiàn)象。

（r0為分子之間的平衡距離，d表示分子間的實(shí)際距離）

①當(dāng)d=r0時(shí)，分子間作用力是：引力=斥力；

②當(dāng)d>r0時(shí)，分子間的作用力表現(xiàn)為：引力；

③當(dāng)d

1.2 制作材料

直徑為100 mm的鋁合金球2個(gè)；長約150 mm、螺旋直徑約為20 mm適當(dāng)強(qiáng)度的彈簧1條；小掛鉤2個(gè)；長約40 cm的橡皮筋1條。

1.3 制作方法

（1）用氬氖氣點(diǎn)焊機(jī)先將兩小掛鉤焊在兩球上。

（2）再將小掛鉤置于彈簧兩端的中心處，用點(diǎn)焊機(jī)將彈簧兩端與球焊牢。

（3）用鑷子從彈簧間隙處將橡皮筋穿于兩端小掛鉤上，并將橡皮筋拉緊在適當(dāng)距離打結(jié)固定。

1.4 說明及使用方法

（1）說明：兩小球表示兩個(gè)分子，小球用彈簧和橡皮筋連在一起，兩球間有一定距離（即為平衡位置時(shí)的距離r0），彈簧是被壓縮的，橡皮筋是被拉長的，這個(gè)模型相當(dāng)于分子間既有引力又有斥力。當(dāng)彈簧的彈力等于橡皮筋的拉力時(shí)，兩個(gè)分子各自處于自己的平衡位置，當(dāng)它們之間的距離增大時(shí)，彈簧的彈力減小，橡皮筋的拉力增大，表示分子間顯示出引力。當(dāng)它們之間的距離減小時(shí)，彈簧的彈力增大，而橡皮筋的拉力減小，表示它們之間顯示出斥力。但不管是哪種情況，引力與斥力總是同時(shí)存在的，只不過有時(shí)表現(xiàn)為引力，有時(shí)表現(xiàn)為斥力，這個(gè)模型可幫助我們理解這種關(guān)系。

（2）使用方法：

①將本教具放置在水平桌面上，此時(shí)兩球處于靜止?fàn)顟B(tài)（即為平衡位置，d=r0，引力=斥力）；

②用兩只手將兩球向外拉伸，這時(shí)彈簧被放松，橡皮筋拉長（即：d>r0，分子力表現(xiàn)為引力）；

③用兩只手將兩球向內(nèi)壓，使彈簧壓縮，這時(shí)橡皮筋恢復(fù)原長，分子間距離變小（即d

2 惠斯通電橋平衡示教板

2.1 儀器特點(diǎn)及用途

如圖2所示，本教具用于惠斯通電橋平衡的原理教學(xué)，改變了使用傳統(tǒng)的靈敏電流計(jì)指示，而使用發(fā)光二極管指示，使教學(xué)過程更簡單、直觀。

2.2 制作材料

50 cm×80 cm木板1塊，定值電阻10 Ω1只，5 Ω1只，24 Ω2只，100 Ω3只，8050三極管2只，Lm324集成塊1只，導(dǎo)線若干，滑動(dòng)變阻器20 Ω1只，開關(guān)1個(gè)，1.5 V電池3節(jié)及配套電池盒，未知電阻3只，紅色發(fā)光二極管2只，綠色發(fā)光二極管1只，鋼條1根。

2.3 制作方法

按圖2用螺絲將器材固定在木板上的適當(dāng)位置，用導(dǎo)線連接好后，即可通電實(shí)驗(yàn)，無需調(diào)整。

2.4 說明及使用方法

接上未知電阻后，接通開關(guān)通電，就會(huì)有一只紅色發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，如果左邊紅燈亮，滑動(dòng)頭就應(yīng)向下移；右燈亮，滑動(dòng)頭就應(yīng)向上移。左、右燈都不亮?xí)r，中間的綠燈必然點(diǎn)亮，說明此時(shí)電橋處于平衡狀態(tài)。

電橋平衡時(shí)，從左邊指針指示的位置知道滑動(dòng)觸頭將變阻器分為兩部分，根據(jù)兩部分阻值所成的比例，可以計(jì)算出未知電阻的阻值，由公式：

3 三影儀

3.1 儀器特點(diǎn)及用途

如圖3所示，本教具用來演示放成直角的兩個(gè)平面鏡之間的物體成3個(gè)虛像的情況。

通過該儀器的演示，使學(xué)生直觀、明了地知道，在互成90度角的兩個(gè)平面鏡之間的物體可以成三個(gè)像的情況和原理。

3.2 制作材料

長36 cm、寬18 cm的平面鏡2塊，半徑為17 cm、圓心角為90度的扇形平面鏡2塊，對(duì)應(yīng)尺寸的1 cm厚的木板框架。

3.3 制作方法

（1）將兩塊長36 cm、寬18 cm的平面鏡鑲嵌在木板框架中；

（2）再將兩個(gè)扇形平面鏡用玻璃膠貼在木框上下兩端；

（3）外面用淡黃色油漆漆一遍。

3.4 說明及使用方法

將物體放在兩互相垂直的平面鏡間任何一處，便可以觀察到3個(gè)正立等大的虛像。非常直觀、實(shí)用、有趣，深受學(xué)生的歡迎。

4 多影儀

4.1 儀器的特點(diǎn)和用途

如圖4所示，本教具用來演示放在平行放置的兩個(gè)平面鏡之間的物體可成多個(gè)像的實(shí)驗(yàn)，使教學(xué)過程更直觀、生動(dòng)、形象，簡化了教學(xué)過程。

4.2 制作材料

木板制成的長35 cm、寬21 cm、高18 cm的密封暗箱1個(gè)，2塊長18 cm、寬15 cm的平面鏡、電池盒（2節(jié)干電池）、帶有長桿的小燈座、小燈泡（2.5 V）、細(xì)導(dǎo)線若干、小擲刀轉(zhuǎn)換開關(guān)1個(gè)。

4.3 制作方法

（1）先制作一個(gè)35×21×18 cm3的暗箱；

（2）將兩塊18×15 cm2的平面鏡平行放置在暗箱里，且兩鏡間距18 cm；

（3）安裝好兩節(jié)干電池的電池盒，固定好空心長桿小燈座，并連接好線路，安裝好電池與小燈泡。

（4）在距箱底10 cm、高兩邊各7.5 cm處，鉆兩個(gè)間距5 cm、直徑為10 mm的觀察孔。

4.4 說明及使用方法

（1）說明：由于處在兩個(gè)平行平面鏡之間的物體，通過第一個(gè)鏡面成的像又成為第二個(gè)鏡面的物，第二個(gè)鏡成像后又成為第一個(gè)鏡面的物。這樣反復(fù)成像，就會(huì)形成無數(shù)個(gè)像。

（2）使用方法：

①將該演示儀盒蓋打開，閉合開關(guān)，小燈泡發(fā)光，然后蓋嚴(yán)盒蓋；

②兩眼正對(duì)觀察孔即可觀察到無數(shù)個(gè)發(fā)光的小燈泡像。

5 磁懸浮原理演示儀

5.1 作品的特點(diǎn)及用途

（1）特點(diǎn)：該教具直觀明了，制作簡便，造價(jià)低廉，演示效果明顯，便于攜帶。

（2）用途：可以用來演示同名磁極互相排斥和磁懸浮列車的基本原理。

5.2 制作材料

兩個(gè)環(huán)形永磁鐵和一段直徑為12 cm的圓木。

5.3 制作方法

（1）把圓木制成一個(gè)底面積為11 cm×11 cm、高為8 cm左右的柱體。

（2）柱體上方制一個(gè)直徑為11 cm的木圓環(huán)。

（3）木圓環(huán)中間帶一個(gè)直徑為6.5 cm、高為20 cm的木芯。

（4）把一個(gè)永磁體N極朝上（或S極朝上），另一個(gè)N極朝下（或S極朝下）放置。

5.4 使用方法

（1）演示同名磁極互相排斥

用手將上面一塊環(huán)形磁鐵用力向下壓，由于同名磁極互相排斥，即使用很大的力，兩同名磁極也很難靠近。

（2）演示磁懸浮列車懸浮原理

用手轉(zhuǎn)動(dòng)懸浮在上面的那塊環(huán)形磁鐵，磁鐵就以中間木芯為軸旋轉(zhuǎn)起來，較真實(shí)地說明磁懸浮列車的原理。

以上列舉的這些儀器教具，都是自己動(dòng)手根據(jù)教學(xué)需要而制作的。大部分使用身邊常見的物品。造價(jià)低廉，變廢為寶，學(xué)生一看就能理解其作用原理。對(duì)實(shí)驗(yàn)室中的儀器空缺是一個(gè)很好的補(bǔ)充，還能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和創(chuàng)新精神，對(duì)學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦能力的培養(yǎng)起到很好的導(dǎo)向作用。對(duì)物理教學(xué)起到了促進(jìn)作用。

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（欄目編輯 趙保鋼）