幾個初中演示實驗的改進與優(yōu)化

余彬彬 吳茜

摘?要：物理演示實驗的改進與優(yōu)化對走出物理實驗教學(xué)困境至關(guān)重要。本文結(jié)合教材，分析了教材中“慣性”、“動圈式揚聲器”、“真空不能傳聲”三項演示實驗的不足，并對其分別做出了相應(yīng)的改進和優(yōu)化，使得實驗器材的選取更生活化，實驗現(xiàn)象更可視化。

關(guān)鍵詞：物理;演示實驗;改進;優(yōu)化

中圖分類號：G633.7文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A?文章編號：1992-7711（2020）13-015-2

中學(xué)物理演示實驗的改進與優(yōu)化一直備受一線中學(xué)物理教育工作者的關(guān)注[14]。怎樣使得演示實驗過程簡單化，實驗現(xiàn)象可視化是物理教育工作者追求的目標(biāo)[5]。這既能增強教學(xué)效果、更新和填補教學(xué)設(shè)備的不足，也能讓實驗物理教學(xué)走出困境[6]。

目前對于慣性這一個知識點的實驗教具和改進有很多[78]，但是過程都比較復(fù)雜，并不適合教學(xué)演示，同時也沒有體現(xiàn)慣性和質(zhì)量的關(guān)系。動圈式揚聲器的結(jié)構(gòu)和原理對學(xué)生而言過于抽象，雖然已有人做出了相對應(yīng)的教具[9]，但是還是不夠簡單而直觀?！罢婵詹荒軅髀暋钡膶嶒灲虒W(xué)一直是個難點，雖然教具的改進也有很多[10-11]，但是同樣達(dá)不到課堂演示的要求。

為了讓相關(guān)實驗更好的適合課堂演示，本文基于教材對“慣性”、“動圈式揚聲器”、“真空不能傳聲”這三個知識點的教具做出了改進和優(yōu)化。實驗器材的選取不僅生活化，實驗現(xiàn)象更加可視化。

一、慣性

1.實驗原理。慣性和質(zhì)量大小有關(guān)，質(zhì)量越大慣性也越大。

2.教材分析。相關(guān)內(nèi)容在蘇科版八年級下冊第九章第二節(jié)里，教師一般會做出如圖1所示的教具。讓學(xué)生判斷，當(dāng)?shù)V泉水瓶突然整體向右運動時，氣泡怎么運動？給出的解釋是：氣泡和液體都具有慣性，只是氣泡的質(zhì)量小，所以慣性要小的多，氣泡向前運動。因此，實驗難以讓學(xué)生理解和觀察，并不能讓學(xué)生清楚的認(rèn)識慣性和質(zhì)量的關(guān)系。

3.改進與優(yōu)化。在原有實驗器材的基礎(chǔ)上做出如下改進：

實驗器材：試管、水、小鐵球。

實驗操作：在試管中注滿水，水中留有氣泡，并在試管中增加一個小鐵球（小鐵球的質(zhì)量遠(yuǎn)大于氣泡）如圖2。

實驗現(xiàn)象：當(dāng)試管中的小鐵球和氣泡位置重疊時，將試管整體從靜止突然向左運動，可以明顯看到剛啟動時小鐵球運動的速度比氣泡要慢。

4.實驗評價。從初中物理對學(xué)生的要求來講，一般只要知道這個知識點就可以了，并不需要其從牛頓第二定律來解釋?？墒钦n本上也沒有相應(yīng)的慣性與質(zhì)量大小的對比實驗。此實驗基于教材，使得該實驗可視化，讓學(xué)生很好地體驗了慣性與質(zhì)量大小的關(guān)系，加深了學(xué)生的印象。

二、動圈式揚聲器

1.實驗原理。當(dāng)線圈中通入持續(xù)交變電流時，在磁場的作用下將會產(chǎn)生力的作用，使線圈不停的做往復(fù)運動。由于線圈纏繞在紙盤上，線圈會帶動紙盤一起振動，從而引起周圍空氣的振動，產(chǎn)生聲音。實質(zhì)上就是電信號轉(zhuǎn)換為聲信號。

2.教材分析。在中華人民共和國教育部制定的義務(wù)教育《物理課程標(biāo)準(zhǔn)》2011年版第19頁對這部分知識的要求是了解動圈式揚聲器的結(jié)構(gòu)和原理。動圈式揚聲器結(jié)構(gòu)的典型剖面圖，如圖3。但學(xué)生很難認(rèn)識其結(jié)構(gòu)和原理，在此基礎(chǔ)上，自制了一個簡易揚聲器。

3.改進與優(yōu)化。為了讓抽象而復(fù)雜的動圈式揚聲器簡單化、生活化、可視化，很多人都已制作出了簡易的揚聲器作為演示實驗。但是其仍然比較復(fù)雜，不易觀察。本文在他們基礎(chǔ)上，做出了更簡易直觀的動圈式揚聲器，如圖4。

實驗器材：紙杯、3.5mm立體聲插頭、釹鐵硼強磁、漆包線若干

實驗操作：①在紙杯上纏繞100匝左右的漆包線。

②將漆包線兩個接頭處的漆輕輕的刮掉并接在立體聲插頭的接線處。

③將立體聲插頭插入手機的耳機接線孔;同時，打開手機里的音樂播放器，播放某首音樂。

實驗現(xiàn)象：立體聲插頭插入手機以后，耳朵靠近紙杯可以明顯聽到手機放出的音樂。用手觸摸紙杯，也可以明顯感覺到紙杯在持續(xù)的微小振動。

4.實驗評價。動圈式揚聲器是應(yīng)用最廣的揚聲器，也是需要學(xué)生了解的知識點。但是教材上的原理圖非常的抽象，學(xué)生很難理解。這個改進創(chuàng)新的小實驗很好的解決了這個難點。實驗制作簡單，效果明顯。

三、真空不能傳聲

1.實驗原理。聲音不能在真空中傳播。

2.教材分析。相關(guān)內(nèi)容在蘇科版八年級上冊第一章第一節(jié)，探究“聲音不能在真空中傳播”時所用的實驗圖如圖5。要做成該實驗不僅需要瓶子的氣密性好，還需要抽氣機抽空氣。因此操作復(fù)雜繁瑣，實驗成本也不低。

3.改進與優(yōu)化。為了體現(xiàn)中學(xué)物理演示實驗器材生活化，操作簡單化，成本低廉化?，F(xiàn)對該實驗作出如下改進：

實驗器材：注射器、電鈴（能放進注射器的小電鈴）如圖6;

實驗操作：（1）拔出注射器活塞，打開電鈴的開關(guān)，將電鈴放入注射器中。

（2）把活塞塞進注射器，聽電鈴此時的聲音。

（3）把注射器推到底端，排除空氣然后用手指堵住注射器口。

（4）把活塞往上拉，聽電鈴此時的聲音。

實驗現(xiàn)象：沒有排除空氣時，可以清楚的聽到鈴聲。當(dāng)用手指堵住注射器口，并把活塞往上拉時空氣越來越稀薄，電鈴的聲音會越來越小。

4.實驗評價。本實驗簡單易操作，也更方便。課堂上每個學(xué)生可親手操作體驗，克服了教材上只能老師演示的困難。同時，取材容易，貼近生活，現(xiàn)象明顯，激發(fā)學(xué)生求知欲，培養(yǎng)學(xué)生探究精神。

演示實驗的改進與優(yōu)化對突破物理實驗教學(xué)困境有著至關(guān)重要的影響。本文結(jié)合教材、基于教材，分析了教材中“慣性”、“動圈式揚聲器”、“真空不能傳聲”三項演示實驗的不足，并制作出了相應(yīng)的改進教具。這些改進的實驗不僅效果明顯、取材容易，而且更廉價。用這種改進的實驗教具進行教學(xué)，更能讓物理教學(xué)走出困境。

感謝：特別感謝蘇州吳中區(qū)石湖中學(xué)徐正黃特級教師對本文中關(guān)于“慣性”改進實驗教具的幫助，同時也感謝蘇州高新區(qū)第三中學(xué)朱傳華老師對本文撰寫過程中的無私幫助和貢獻(xiàn)。

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[11]吳利文.關(guān)于“真空不能傳聲”演示實驗的改進與創(chuàng)新[J].物理教學(xué)，2015，37（9）.

（作者單位：蘇州高新區(qū)第三中學(xué)校，江蘇?蘇州215000）