自制教具展開(kāi)初中物理生活化教學(xué)

陳士海 唐建華

摘 要：由于生活環(huán)境或時(shí)間成本的原因，初中生在物理學(xué)習(xí)中往往不能做到理論與實(shí)際相結(jié)合，對(duì)于物理知識(shí)在生活中的應(yīng)用大多來(lái)自于課本介紹，其他知之甚少.本文以蘇科版九年級(jí)物理“電磁轉(zhuǎn)換”知識(shí)為基礎(chǔ)，制作了揚(yáng)聲器和話(huà)筒兩個(gè)演示裝置，幫助學(xué)生探索生活和物理的聯(lián)系，拓展知識(shí)層面，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展.

關(guān)鍵詞：生活物理;電磁轉(zhuǎn)換;揚(yáng)聲器;話(huà)筒

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1008-4134（2021）18-0035-03

作者簡(jiǎn)介：陳士海（1991-），男，江蘇鹽城人，本科，中學(xué)二級(jí)教師，研究方向：初中物理課程教學(xué);

唐建華（1980-），男，江蘇如東人，本科，中學(xué)高級(jí)教師，研究方向：翻轉(zhuǎn)課堂及實(shí)驗(yàn)教學(xué).

初中物理相關(guān)知識(shí)和生活現(xiàn)象的聯(lián)系是十分緊密的，課程標(biāo)準(zhǔn)中也提到物理學(xué)習(xí)要“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”，在日常教學(xué)中，如果我們能夠依托生活現(xiàn)象展開(kāi)物理教學(xué)，不僅能使傳統(tǒng)課堂變得生動(dòng)，也能抓住學(xué)生的關(guān)注點(diǎn)，促使他們主動(dòng)學(xué)習(xí)，積極思考，進(jìn)而能夠提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)[1].而演示實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中具有重要的意義[2]，教師可以利用演示實(shí)驗(yàn)來(lái)完成上述目的，通過(guò)制作一些實(shí)驗(yàn)教具再現(xiàn)物理知識(shí)在生活中的具體應(yīng)用，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解.

蘇科版中學(xué)物理九年級(jí)第十六章主要講授“電磁轉(zhuǎn)換”.其中第1節(jié)“磁體與磁場(chǎng)”為基礎(chǔ)知識(shí)，學(xué)生在小學(xué)科學(xué)課中已有涉獵，接受起來(lái)相對(duì)較快.第2節(jié)至第5節(jié)依托電磁相關(guān)知識(shí)展開(kāi)教學(xué)，學(xué)生了解完電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)后，關(guān)于“電磁轉(zhuǎn)換”的其他生活應(yīng)用知道的并不多，所以部分同學(xué)對(duì)本章的學(xué)習(xí)停留在基礎(chǔ)概念的套用上，碰到生活類(lèi)相關(guān)練習(xí)往往不知其意，例如，我們唱卡拉OK時(shí)要用到話(huà)筒，如圖1所示是動(dòng)圈式話(huà)筒結(jié)構(gòu)示意圖，其工作原理是

A.電流周?chē)嬖诖艌?chǎng)

B.電磁感應(yīng)

C.磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體有力的作用

D.機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能

大部分學(xué)生選擇C選項(xiàng)，不能理解正確答案B選項(xiàng).所以在單元復(fù)習(xí)階段，本文設(shè)計(jì)了揚(yáng)聲器和話(huà)筒這兩個(gè)教具，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)生活中“電磁轉(zhuǎn)換”的應(yīng)用實(shí)例，增加知識(shí)儲(chǔ)備，同時(shí)利用實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究能力[3]，發(fā)展其核心素養(yǎng)[4]，也提升物理課的學(xué)習(xí)效率.

1 準(zhǔn)備材料

在選取材料上，首先想到材料要易取易得，學(xué)生平時(shí)經(jīng)常接觸A4紙，但是沒(méi)有想到紙可以唱歌，所以本文選取了A4紙作為發(fā)聲體，同時(shí)還有教室的黑板，另外準(zhǔn)備0.3mm線(xiàn)徑銅絲和方形線(xiàn)圈做通電導(dǎo)體，紐扣形強(qiáng)磁提供磁場(chǎng)，3.5mm音頻接頭連接手機(jī)（如圖2所示）.

經(jīng)過(guò)初步嘗試后，我們發(fā)現(xiàn)手機(jī)輸出的電流強(qiáng)度較小，導(dǎo)致發(fā)出的聲音太小，于是增加了一個(gè)功率放大器（如圖3所示），這樣使實(shí)驗(yàn)效果非常明顯.在制作話(huà)筒時(shí)，為了避免聲音由電腦麥克風(fēng)輸入，不能證明制作的話(huà)筒具有實(shí)際作用，筆者準(zhǔn)備了獨(dú)立聲卡（如圖4所示），讓聲音只通過(guò)聲卡通道輸入電腦，保證了實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性.

以上材料在生活中易見(jiàn)易得，制作過(guò)程簡(jiǎn)單不復(fù)雜，學(xué)生在經(jīng)歷過(guò)這節(jié)課后，如果感興趣也可以自己重復(fù)本文的實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)動(dòng)手能力，趣味性十足.

2 實(shí)驗(yàn)原理

2.1 揚(yáng)聲器制作原理

根據(jù)磁場(chǎng)對(duì)電流有力的作用，將銅絲制成線(xiàn)圈固定在A(yíng)4紙上，再置于強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)，接入手機(jī)播放音樂(lè)，此時(shí)線(xiàn)圈內(nèi)通有持續(xù)變化的電流，能夠受力運(yùn)動(dòng)，再帶動(dòng)A4紙振動(dòng)進(jìn)而推動(dòng)空氣發(fā)聲.若增大通過(guò)的電流或更換磁性更強(qiáng)的磁體，發(fā)聲效果更明顯.

2.2 話(huà)筒制作原理

根據(jù)課文知道電磁感應(yīng)原理，將上述A4紙中的線(xiàn)圈接入麥克風(fēng)插口，再置于強(qiáng)磁場(chǎng)中，正對(duì)著線(xiàn)圈中間大聲說(shuō)一段文字，聲波推動(dòng)部分線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生相應(yīng)大小的感應(yīng)電流，電腦端接收到特定形式的電流，經(jīng)過(guò)處理記錄了聲音.

3 制作過(guò)程及展示

3.1 揚(yáng)聲器的制作及展示

將A4紙平鋪，量好尺寸，裁剪成18×18cm大小的紙片，在紙面上均勻貼上雙面膠，再將直徑為0.3mm銅絲從紙面?zhèn)冗呴_(kāi)始一圈一圈繞成圓形，形成一系列的同心圓線(xiàn)圈，最后引出兩根導(dǎo)線(xiàn)至紙外，將其中一根焊接至3.5mm音頻接頭的左聲道或者右聲道，另一根焊接至地線(xiàn)（如圖5所示）.

將音頻接頭插入手機(jī)，將A4紙稍微整理平整，并將強(qiáng)磁貼近放置于線(xiàn)圈中間（如圖6所示），這時(shí)打開(kāi)音樂(lè)播放器，我們可以聽(tīng)到微弱的音樂(lè)聲，證明了我們制作的揚(yáng)聲器是成功的.接下來(lái)的問(wèn)題在于如何增大電流或者提供更大的磁場(chǎng)讓揚(yáng)聲器的發(fā)聲更加明顯，鑒于我們已經(jīng)使用了強(qiáng)磁，所以我們將手機(jī)接入功率放大器的輸入端，輸出端連接線(xiàn)圈，打開(kāi)音樂(lè)后緩緩增大音量，會(huì)發(fā)現(xiàn)A4紙發(fā)出聲音和正常揚(yáng)聲器一樣清晰有力，全班同學(xué)可以很清楚地聽(tīng)到音樂(lè)聲.讓強(qiáng)磁遠(yuǎn)離線(xiàn)圈，這時(shí)聽(tīng)到音樂(lè)聲漸漸消失，再靠近線(xiàn)圈，音樂(lè)聲逐漸增大，證明了通電線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中才能受到力的作用，電流增大，受到力的作用更明顯.

在實(shí)際課堂上，這個(gè)階段是學(xué)生最驚嘆的時(shí)候，原本的課文中只是介紹了“磁場(chǎng)對(duì)電流有力的作用，運(yùn)用于電動(dòng)機(jī)”，學(xué)生很少會(huì)想到生活中的揚(yáng)聲器也是基于這個(gè)原理制成的，同時(shí)我們利用準(zhǔn)備的方形線(xiàn)圈增加了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，將強(qiáng)磁吸引在教室的黑板上，方形線(xiàn)圈連接功率放大器的輸出端，適當(dāng)增大功放的音量后，打開(kāi)音樂(lè)用手拿緊線(xiàn)圈（如圖7所示），做成一個(gè)動(dòng)鐵式揚(yáng)聲器.我們聽(tīng)到黑板播放的音樂(lè)，相比之前的聲音而言，此時(shí)的音樂(lè)顯得低沉一些，響度也小一點(diǎn)，這個(gè)操作再一次將課堂推上了高潮，學(xué)生直呼太神奇了.演示完兩個(gè)實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情明顯上來(lái)了，教師順勢(shì)回顧并討論了生活中“電磁鐵”“電磁繼電器”“電動(dòng)機(jī)”的工作原理，加深學(xué)生對(duì)于“電磁轉(zhuǎn)換”相關(guān)內(nèi)容的認(rèn)識(shí).

3.2 話(huà)筒的制作及展示

實(shí)際上將上文揚(yáng)聲器逆向使用就得到了話(huà)筒，只是有一個(gè)問(wèn)題需要注意，在展示時(shí)需要關(guān)閉電腦麥克風(fēng)，同時(shí)選擇音頻輸入通道為線(xiàn)圈，確保輸入的聲音由我們制作的話(huà)筒產(chǎn)生.為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本文在CamtasiaStudio 6錄屏軟件中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)展示，將3.5mm音頻接頭插入獨(dú)立聲卡，聲卡名稱(chēng)為XOX KX-2，將獨(dú)立聲卡接入電腦，打開(kāi)軟件后選擇錄制按鈕，在錄制界面上選擇錄制通道為獨(dú)立聲卡，通道選擇及整體連接示意圖如圖8所示，將線(xiàn)圈中心置于強(qiáng)磁上方并貼近強(qiáng)磁，拉緊A4紙，對(duì)著線(xiàn)圈大聲說(shuō)話(huà)，為了能夠顯示錄音效果，將線(xiàn)圈遠(yuǎn)離強(qiáng)磁后再次大聲說(shuō)話(huà)，再將線(xiàn)圈恢復(fù)到原位置大聲說(shuō)話(huà).播放錄制好的文件，聽(tīng)到剛剛說(shuō)話(huà)的內(nèi)容，在整個(gè)文件中，開(kāi)頭和結(jié)尾顯示音頻波形，中間時(shí)段，音頻是沒(méi)有明顯波形的（如圖9所示），證明線(xiàn)圈只有在磁場(chǎng)中做切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)才能產(chǎn)生感應(yīng)電流.

在課堂教學(xué)里，學(xué)生還沉浸在神奇的揚(yáng)聲器實(shí)驗(yàn)中，這時(shí)發(fā)現(xiàn)揚(yáng)聲器搖身一變成為了話(huà)筒，進(jìn)而又將課堂氛圍推上了高潮.在平時(shí)的習(xí)題中我們經(jīng)常將“電動(dòng)機(jī)”和“發(fā)電機(jī)”進(jìn)行對(duì)比，知道他們的結(jié)構(gòu)基本相似，那么根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)的演示，學(xué)生又知道了揚(yáng)聲器和話(huà)筒的結(jié)構(gòu)也是相似的，當(dāng)然在現(xiàn)實(shí)生活中他們的構(gòu)造遠(yuǎn)比這個(gè)復(fù)雜，我們希望通過(guò)這樣的實(shí)驗(yàn)演示及介紹，能夠讓學(xué)生更加深刻地理解“電磁轉(zhuǎn)換”，同時(shí)將生活和物理相結(jié)合，拓寬學(xué)生的知識(shí)層面，并且讓他們知道生活和物理的聯(lián)系很緊密.

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于初中物理教學(xué)而言，實(shí)驗(yàn)教學(xué)很重要，但是在日常校際交流中發(fā)現(xiàn)我們做的往往不夠多.有一些實(shí)驗(yàn)可能由于器材的缺乏，我們常會(huì)采用觀(guān)看視頻的方式進(jìn)行教學(xué)，而有一些實(shí)驗(yàn)教具制作起來(lái)有難度，教師可能放棄制作教具.例如上文中制作話(huà)筒時(shí)，我們嘗試多次沒(méi)有成功，最后分析原因并改進(jìn)實(shí)驗(yàn)才達(dá)到目的.對(duì)于實(shí)驗(yàn)，如果我們一直采用觀(guān)看實(shí)驗(yàn)、少做實(shí)驗(yàn)或者不做實(shí)驗(yàn)的方式，學(xué)生的體驗(yàn)度會(huì)比較差，部分同學(xué)也許看完視頻、學(xué)完課本后很快就忘了，不利于知識(shí)的深度掌握.所以不管學(xué)生的分組實(shí)驗(yàn)還是演示實(shí)驗(yàn)，有必要多做，創(chuàng)新著做.

在日常課堂中，我們也應(yīng)該滲透、講授物理知識(shí)在生活中的應(yīng)用，讓學(xué)生回憶生活中哪些地方用到我們學(xué)習(xí)的內(nèi)容，如何用已學(xué)的知識(shí)解釋這些應(yīng)用的原理.經(jīng)過(guò)這樣的訓(xùn)練，使學(xué)生能夠?qū)⒗碚摵蛯?shí)際相結(jié)合，提升自己的綜合素養(yǎng).而我們作為老師可以盡可能的制作相關(guān)的教具，幫助學(xué)生理解課本知識(shí)如何應(yīng)用于生活，一方面能夠增加課堂的趣味性，拓寬學(xué)生知識(shí)面;另一方面也期待能通過(guò)這種方式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓他們?cè)趯W(xué)習(xí)物理這條路上走的更遠(yuǎn).

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（收稿日期：2021-06-03）