自制教具創(chuàng)新演示能量的轉(zhuǎn)化

滕代安

摘 要：本文展現(xiàn)了有關(guān)能量轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)教具的制作材料、制作方法、制作過程，以及用教具創(chuàng)新演示能量轉(zhuǎn)化的諸種方法和效果，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和實(shí)驗(yàn)探究的科學(xué)精神，展現(xiàn)了教師制作教具的技能，以期激發(fā)物理教師對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)升起濃厚的興趣。

關(guān)鍵詞：自制教具；創(chuàng)新演示；能量的轉(zhuǎn)化

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2018）9-0052-2

人教版九年級(jí)物理第十四章《內(nèi)能的利用》第3節(jié)《能量的轉(zhuǎn)化和守恒》中第一個(gè)知識(shí)點(diǎn)是“能量的轉(zhuǎn)化”，教材用文字?jǐn)⑹龊臀淖謭D示的方式向?qū)W生表達(dá)了能量轉(zhuǎn)化的含義：在一定條件下，各種形式的能量是可以相互轉(zhuǎn)化的。

學(xué)生學(xué)習(xí)這個(gè)知識(shí)點(diǎn)時(shí)往往感覺茫然：能量的具體形式有哪些？是什么樣子的？在什么條件下可以轉(zhuǎn)化？是怎樣轉(zhuǎn)化的？為解決這些疑惑，加深學(xué)生對(duì)能量轉(zhuǎn)化知識(shí)的理解、記憶和應(yīng)用，筆者自制了以下教具來創(chuàng)新演示有關(guān)能量轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)。

到建材市場買一塊平整的免漆板，按黃金分割比切出一塊長1 m、寬0.618 m的長方形站板，切出一塊長1 m、寬40 cm的座板，把站板立在座板中央，對(duì)齊邊沿，用木螺絲鉚緊， 座板底下四角均裝上萬向轉(zhuǎn)角小滑輪。買一塊與站板同長寬的藍(lán)色薄鐵皮，用膠水與站板粘牢，用免漆板壓條把整塊展板的邊沿切口包住，用螺絲鉚緊，帖上 “創(chuàng)新演示能量的轉(zhuǎn)化”標(biāo)簽。站板最上邊口面的中間鉚上拉手，便于提挪。于是，整個(gè)實(shí)驗(yàn)展板就制作完成。

1 用電動(dòng)玩具鳥創(chuàng)新演示化學(xué)能→電能→動(dòng)能的轉(zhuǎn)化

如圖1，買個(gè)兒童玩具電動(dòng)鳥，打開腹部蓋板，取出電池，用兩根長約20 cm的細(xì)軟導(dǎo)線連接電池槽里的正負(fù)極，在電池槽內(nèi)填滿絕緣橡皮泥，增加鳥尾的重量，在蓋板相應(yīng)處用電烙鐵燙出兩個(gè)出線孔，拉出的導(dǎo)線的另一端接上小電夾。用兩節(jié)嵌有磁扣的電池盒裝上電池吸帖在展板上，在電池盒對(duì)接處留出的方孔里插上一根細(xì)硬的金屬桿，桿比鳥身稍長，桿端系上細(xì)線，細(xì)線吊起電動(dòng)鳥，使鳥的尾部比頭部下傾且不碰觸展板，鳥頭正對(duì)觀眾，鳥身不扭捏歪斜。最后，在金屬桿靠近電池盒插孔處的根部繞上一根V形鐵絲，把鐵絲的兩個(gè)端頭彎成鉤狀，鉤在展板上邊沿，以此增加整體吊掛器材的穩(wěn)固性。做好教具，開始演示。演示時(shí)先說明電池里的化學(xué)物質(zhì)會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，具有化學(xué)能，化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電荷形成電能，表明化學(xué)能轉(zhuǎn)化成了電能。在電池兩極接上導(dǎo)線，電動(dòng)鳥的翅膀立即扇動(dòng)起來，具有動(dòng)能，表明電池的電能轉(zhuǎn)化成了電動(dòng)鳥的動(dòng)能。把這幾個(gè)能的名稱打印在泡沫板上，泡沫板下面粘上磁扣和表示轉(zhuǎn)化方向的箭頭。演示時(shí)依次在展板上顯示相應(yīng)能量的名稱和轉(zhuǎn)化方向，這個(gè)實(shí)驗(yàn)就創(chuàng)新演示了化學(xué)能→電能→動(dòng)能的轉(zhuǎn)化過程。

2 用斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)創(chuàng)新演示化學(xué)能→光能、內(nèi)能→動(dòng)能→電能→光能的轉(zhuǎn)化

如圖2，在網(wǎng)上購置一臺(tái)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，用升降臺(tái)在展板前把發(fā)動(dòng)機(jī)升到適當(dāng)?shù)母咛?，在發(fā)動(dòng)機(jī)與升降臺(tái)之間捆放幾層折疊毛巾，以防發(fā)動(dòng)時(shí)機(jī)身被震落。備好教具，即可演示。實(shí)驗(yàn)時(shí)先點(diǎn)燃發(fā)動(dòng)機(jī)上的小酒精燈，燈芯立即燃燒起來，發(fā)生著化學(xué)反應(yīng)，表明酒精具有化學(xué)能。燃燒中的火焰會(huì)發(fā)光發(fā)熱，光具有光能，熱具有內(nèi)能，表明化學(xué)能轉(zhuǎn)化成了光能和內(nèi)能。酒精燈火焰持續(xù)烘烤發(fā)動(dòng)機(jī)的玻璃氣缸，里面的氣體受熱膨脹，推動(dòng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，活塞的連桿推動(dòng)飛輪連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，于是火焰的內(nèi)能就通過氣缸轉(zhuǎn)化成了飛輪的動(dòng)能。飛輪通過傳動(dòng)軸和皮帶把動(dòng)能轉(zhuǎn)移給發(fā)電機(jī)發(fā)出電來，表明動(dòng)能轉(zhuǎn)化成了電能。發(fā)電機(jī)的電能通過發(fā)光二極管發(fā)出光來，表明電能轉(zhuǎn)化成了光能。這個(gè)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新演示了化學(xué)能→光能、內(nèi)能→動(dòng)能→電能→光能的轉(zhuǎn)化過程。

3 用吹風(fēng)機(jī)、溫度傳感器、微型風(fēng)力發(fā)電機(jī)創(chuàng)新演示電能→動(dòng)能、內(nèi)能→風(fēng)能→動(dòng)能→電能→光能的轉(zhuǎn)化

如圖3，取一個(gè)廢舊飲水機(jī)內(nèi)頂水桶的喇叭狀支撐盤，旋掉頂棒，露出喇叭筒，直接把小型吹風(fēng)機(jī)的手柄插入筒內(nèi)，用電烙鐵在喇叭盤的下面切出一個(gè)通線窗，從窗口拉出吹風(fēng)機(jī)的電源線，插上電源，吹風(fēng)機(jī)已經(jīng)有了電能。按開關(guān)，吹風(fēng)機(jī)里的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來，有了動(dòng)能，表明電能轉(zhuǎn)化成了動(dòng)能。電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)葉片推動(dòng)空氣流動(dòng)形成風(fēng)吹出來，風(fēng)具有風(fēng)能，表明動(dòng)能轉(zhuǎn)化成了風(fēng)能。打開吹風(fēng)機(jī)的熱風(fēng)按鈕，里面的電熱絲發(fā)熱，熱傳給風(fēng)使其變成熱風(fēng)，用溫度傳感器可以明顯看到風(fēng)的溫度在升高，說明內(nèi)能在增大，表明電能轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能。在吹出的風(fēng)中放上微型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，葉片立即就轉(zhuǎn)動(dòng)起來，具有動(dòng)能，表明風(fēng)的風(fēng)能轉(zhuǎn)化成了葉片的動(dòng)能。葉片帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)出電來，葉片的動(dòng)能就轉(zhuǎn)化成了發(fā)電機(jī)的電能。發(fā)電機(jī)發(fā)出的電驅(qū)使小燈泡發(fā)光，于是發(fā)電機(jī)的電能就轉(zhuǎn)化成了小燈泡的光能。演示時(shí)在展板上貼出有磁性和指示方向的能量名稱標(biāo)牌，這個(gè)實(shí)驗(yàn)就呈現(xiàn)出了創(chuàng)新演示電能→動(dòng)能、內(nèi)能→風(fēng)能→動(dòng)能→電能→光能的轉(zhuǎn)化過程。還有一些裝置不再一一介紹。

把上述實(shí)驗(yàn)有序、集中起來共同演示能量的轉(zhuǎn)化方式和過程，氣勢宏大，內(nèi)容豐富，形式生動(dòng)，學(xué)生對(duì)能量轉(zhuǎn)化的知識(shí)內(nèi)容印象深刻，理解透徹，能激發(fā)出學(xué)習(xí)物理的興趣，培養(yǎng)出創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的科學(xué)精神和動(dòng)手制作教具進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐能力，教學(xué)效果有明顯改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]曾義.趣味物理實(shí)驗(yàn)與制作課程的開設(shè)及其體會(huì)[J].物理教學(xué)探討，2017，35（4）：58-59.