電磁學(xué)創(chuàng)意制作實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐與反思

李和潤(rùn)

摘 要：在物理學(xué)科的電磁學(xué)部分有著諸多實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識(shí)，通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)中涉及到的知識(shí)，高中生才能對(duì)物理規(guī)律和物理概念形成更加清晰的認(rèn)知?；诖?，本文分析了創(chuàng)意制作實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)，研究了創(chuàng)意制作實(shí)驗(yàn)的具體實(shí)踐，最后對(duì)創(chuàng)意制作實(shí)驗(yàn)的反思進(jìn)行了分析。通過(guò)創(chuàng)意創(chuàng)作實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展，能夠讓我們利用物理知識(shí)處理物理問(wèn)題，在鞏固知識(shí)的同時(shí)，得到能力的鍛煉，對(duì)我們而言有著諸多益處。

關(guān)鍵詞：電磁學(xué);創(chuàng)意制作實(shí)驗(yàn);實(shí)驗(yàn)反思

中圖分類(lèi)號(hào)：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）02-0234-02

物理實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)科中占據(jù)重要地位，除了教材中提到的演示實(shí)驗(yàn)之外，我們還需要根據(jù)物理知識(shí)積極探索創(chuàng)意制作實(shí)驗(yàn)，通過(guò)創(chuàng)意制作實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展，對(duì)自己掌握的物理知識(shí)進(jìn)行檢驗(yàn)，還能得到多方面能力和素質(zhì)的訓(xùn)練，對(duì)我們學(xué)生有著諸多益處。因此，本文從創(chuàng)意制作實(shí)驗(yàn)出發(fā)，對(duì)實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐進(jìn)行了研究，對(duì)于物理學(xué)科的學(xué)習(xí)具有一定現(xiàn)實(shí)意義。

1 創(chuàng)意制作實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)

電磁學(xué)在物理中是一個(gè)注重實(shí)證的科學(xué)，創(chuàng)新結(jié)果都要經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證。在高中電磁學(xué)的教學(xué)中，存在很多演示實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)有著很多通用性特征，但是由于演示實(shí)驗(yàn)有著固定的實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)材料以及實(shí)驗(yàn)結(jié)論，學(xué)生很容易就出現(xiàn)厭倦感。創(chuàng)意制作實(shí)驗(yàn)則明顯不同，需要我們自己動(dòng)腦進(jìn)行思考，在自己的思路下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)和同學(xué)的討論之后，親自進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。這樣的實(shí)驗(yàn)有著諸多樂(lè)趣，讓我們產(chǎn)生強(qiáng)烈的探索欲望，同時(shí)對(duì)我們能力的提升也有著重要的影響。通過(guò)創(chuàng)意制作實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，我們能夠?qū)ξ锢碇R(shí)進(jìn)行鞏固，還能更深入的理解電磁現(xiàn)象。同時(shí)能夠?qū)?dòng)手能力和實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)進(jìn)行培養(yǎng)，得到創(chuàng)新能力的訓(xùn)練。同學(xué)們?cè)趧?chuàng)意制作實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)自己的思考和實(shí)踐，能夠有效提高物理學(xué)習(xí)的興趣，有效的提高自己的物理素養(yǎng)和物理能力。

2 電磁學(xué)創(chuàng)意制作實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐

由于電磁學(xué)創(chuàng)意制作實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展，能夠激發(fā)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的興趣，對(duì)學(xué)生探究能力和觀察能力進(jìn)行有效的培養(yǎng)，所以通過(guò)這種方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，可以幫助我們更有效的鞏固物理知識(shí)，還能增長(zhǎng)多方面的能力。以同學(xué)提出的自制教具的實(shí)驗(yàn)主題為例，小組成員需要分工進(jìn)行合作，按照如下步驟進(jìn)行實(shí)施：

2.1 明確設(shè)計(jì)要求

在電磁學(xué)中，自制教具要滿(mǎn)足三個(gè)要求：（1）要遵照電磁場(chǎng)的理論進(jìn)行制作，在制作過(guò)程中能夠呈現(xiàn)電磁學(xué)規(guī)律和概念，讓實(shí)驗(yàn)原理滿(mǎn)足教學(xué)要求。在課堂上使用教具的時(shí)候，教具的原理能夠被其他同學(xué)所接受，且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也是滿(mǎn)足電磁學(xué)規(guī)律[1]。（2）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象需要以直觀的形式呈現(xiàn)出來(lái)，如燈泡明暗的變化以及物體運(yùn)動(dòng)受力情況，能夠讓同學(xué)們理解其中的聯(lián)系。（3）使用的零件要方便獲得，且成本較低。在制作過(guò)程中，我們需要盡量使用回收用品，從身邊的材料中選擇常見(jiàn)材料。

2.2 確定制作方法

在制作實(shí)驗(yàn)之前，我們需要了解實(shí)驗(yàn)制作的幾種常見(jiàn)方法。（1）仿制方法，根據(jù)原本實(shí)驗(yàn)儀器的工作原理，進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，讓實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以得到更加直觀的呈現(xiàn)。例如：我們可以根據(jù)法拉第線圈對(duì)電磁感應(yīng)儀器進(jìn)行改進(jìn)，讓儀器更加靈敏，提高儀器的使用效果。（2）改進(jìn)替代的方法，在實(shí)驗(yàn)儀器中比較特殊的工具使用生活中比較常見(jiàn)的器具進(jìn)行替代，這樣實(shí)驗(yàn)可以更具生活性，讓我們和物理實(shí)驗(yàn)之間的距離得到縮短，在生活中我們也可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探索。例如：在三棱鏡實(shí)驗(yàn)中，使用裝水玻璃杯來(lái)取代三棱鏡的使用，從而可以觀測(cè)到分光現(xiàn)象，這樣我們只需要拿家里最常見(jiàn)的玻璃杯和水就可以觀測(cè)到分光現(xiàn)象。（3）儀器組合方法，使用功能比較單一的教具進(jìn)行組裝，讓教具獲得更多的功能[2]。例如：使用DIS數(shù)據(jù)采集功能的傳感器和線圈、磁場(chǎng)組合起來(lái)，對(duì)數(shù)據(jù)定量分析之后可以總結(jié)出磁通量和受力的情況，這樣我們對(duì)于法拉第電磁感應(yīng)定律可以更加了解。

2.3 創(chuàng)意制作實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐

例如：在旋轉(zhuǎn)液體的實(shí)驗(yàn)中，我們能夠通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)觀察液體的旋轉(zhuǎn)方向，對(duì)粒子受力作用進(jìn)行觀察，觀察帶電粒子。我們通過(guò)分析通電導(dǎo)線處于磁場(chǎng)中所受到的力，能夠得出粒子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。我們?cè)谶M(jìn)行創(chuàng)意制作實(shí)驗(yàn)之前，要先做好準(zhǔn)備。首先要準(zhǔn)備一個(gè)塑料圓盒、一個(gè)方形強(qiáng)磁鐵、一個(gè)學(xué)生電源、一個(gè)玻璃棒、一個(gè)固體膠、一張砂紙、100g硫酸銅晶體以及導(dǎo)線等。然后制定出制作步驟：（1）在塑料盒內(nèi)部貼一層錫紙，使用砂紙將銅絲氧化部分打磨好，在錫紙上固定銅絲作為接線柱，使用S形接觸，擴(kuò)大銅絲和錫紙導(dǎo)電面積。（2）在內(nèi)部貼錫紙覆蓋銅絲，提高導(dǎo)電效果。（3）在中心位置固定另一根銅絲作接線柱。在制作過(guò)程中需要重視對(duì)制作步驟的記錄，并將遇到的困難記錄下來(lái)。

在完成裝置的制作之后，可以進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證裝置的有效性。首先可以在塑料盒中倒入一定量的溫水，水的高度不能超過(guò)錫紙高度，倒入硫酸銅晶體之后進(jìn)行充分的攪拌，讓硫酸銅得到完全溶解。將一塊高強(qiáng)度的磁鐵的S極向上放在塑料盒之下，將接線柱和電源連接起來(lái)，通電之后對(duì)塑料盒裝置中的液體進(jìn)行觀察。逐漸調(diào)整電源電壓，都對(duì)液體運(yùn)動(dòng)情況繼續(xù)觀察，分析實(shí)驗(yàn)的原理。將磁鐵的兩級(jí)進(jìn)行調(diào)換，再次調(diào)換電源的兩極，對(duì)液體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行觀察，同時(shí)經(jīng)過(guò)分析對(duì)變化原因進(jìn)行解釋?？梢园l(fā)現(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我們需要使用物理實(shí)驗(yàn)方法和物理知識(shí)去研究實(shí)驗(yàn)。在訓(xùn)練自己動(dòng)手能力的過(guò)程中，可以訓(xùn)練總結(jié)分析能力以及物理思維。

在創(chuàng)意制作實(shí)驗(yàn)的最后，需要簡(jiǎn)單的撰寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)總結(jié)，尤其需要對(duì)制作實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)。如在制作實(shí)驗(yàn)之前需要對(duì)銅絲進(jìn)行認(rèn)真的打磨，要檢查好銅絲和錫紙之間的接觸，避免導(dǎo)電性能對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。實(shí)驗(yàn)要使用高強(qiáng)度的磁場(chǎng)，才更容易看到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，因此需要選擇使用高強(qiáng)磁鐵。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的實(shí)驗(yàn)之后，錫紙會(huì)出現(xiàn)受到腐蝕的跡象，電極上會(huì)逐漸析出藍(lán)色固體。因此，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的時(shí)間十分有限，需要在有限時(shí)間里對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行全面的觀察。在這個(gè)創(chuàng)意制作實(shí)驗(yàn)中，所使用的全部材料都是生活中常見(jiàn)的器具，使用塑料盒取代了玻璃皿，使用硫酸銅取代鹽水，使用方形磁鐵取代專(zhuān)業(yè)U形磁鐵，使用銅絲和錫紙取代環(huán)形電極，這樣所帶來(lái)的實(shí)驗(yàn)效果更加明顯。

3 電磁學(xué)創(chuàng)意制作實(shí)驗(yàn)的反思

在創(chuàng)意制作實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，我們需要將遇到的問(wèn)題記錄下來(lái)，在實(shí)驗(yàn)之后可以請(qǐng)教老師或者其他同學(xué)探討。如在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)電磁實(shí)驗(yàn)需要具備大面積、高強(qiáng)度的勻強(qiáng)磁場(chǎng)或者是電場(chǎng)，很多電磁實(shí)驗(yàn)對(duì)于磁場(chǎng)和電壓有著高強(qiáng)度的要求，但是大部分實(shí)驗(yàn)材料并不能達(dá)到這個(gè)要求[3]。在一些電磁實(shí)驗(yàn)中需要使用到高電壓，所以創(chuàng)意制作實(shí)驗(yàn)具備一定的危險(xiǎn)性。創(chuàng)意制作實(shí)驗(yàn)是將電磁學(xué)物理抽象知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹庇^現(xiàn)象，讓我們自己對(duì)抽象知識(shí)更加理解。在制作過(guò)程中會(huì)遇到諸多問(wèn)題，需要我們可以在保證安全的情況下進(jìn)行大膽的探索;需要在物理知識(shí)的支持下，不畏懼失敗，勇于嘗試。

電磁學(xué)創(chuàng)意制作實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行需要從生活出發(fā)，要在學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)以及生活現(xiàn)象中積極尋找問(wèn)題，通過(guò)制作實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展能夠解決問(wèn)題，從而我們能夠?qū)㈦姶盼锢碇R(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)聯(lián)系起來(lái)，能夠提高應(yīng)用物理知識(shí)處理生活問(wèn)題的能力。作為高中生，我們?cè)趯W(xué)習(xí)物理的過(guò)程中，要始終保持著自己的主觀能動(dòng)性，需要始終保持積極探索的精神。在產(chǎn)生新的想法的時(shí)候，要和同學(xué)、教師進(jìn)行積極交流溝通，并將合理想法落實(shí)到動(dòng)手操作上，建立一個(gè)實(shí)踐探究的科學(xué)氛圍。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文基于創(chuàng)意制作實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)，對(duì)創(chuàng)意制作實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐進(jìn)行了研究。在電磁學(xué)的制作實(shí)驗(yàn)中，首先需要明確設(shè)計(jì)要求，其次要了解制作方法，最后進(jìn)行制作實(shí)驗(yàn)。在制作實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，需要重視電磁學(xué)規(guī)律的應(yīng)用，讓抽象知識(shí)轉(zhuǎn)化為形象的現(xiàn)象，通過(guò)直觀的觀察，學(xué)習(xí)物理知識(shí)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，需要將自己的問(wèn)題和經(jīng)驗(yàn)記錄下來(lái)，在實(shí)驗(yàn)之后和其他同學(xué)互相分享。

參考文獻(xiàn)

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