中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)計(jì)制作的研究與實(shí)踐

李玉飛

摘要：在中學(xué)物理教學(xué)中，物理實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)習(xí)中不可避免的環(huán)節(jié)，因?yàn)橛性S多原理知識并不是通過老師講解，學(xué)生就可以完全理解，還有很多是要通過實(shí)驗(yàn)演示來讓學(xué)生真正懂得這一原理。但是在真正物理教學(xué)中教師只注重講解這一實(shí)驗(yàn)儀器的使用方法與安全事項(xiàng)，很少會帶領(lǐng)學(xué)生去了解這一儀器的制作過程，這樣儀器制作的原理與所包含的物理知識就會被很多同學(xué)遺忘，只會死記著這一物理原理，并不知道他為什么會是這樣，學(xué)生也不能真正掌握物理實(shí)驗(yàn)儀器的精髓。教師在講解物理實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，應(yīng)該把儀器的制作過程描述一下，這一學(xué)生將會對這一物理原理印象更加深刻，

關(guān)鍵詞：中學(xué)物理;實(shí)驗(yàn)儀器;設(shè)計(jì)制作

物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，而通過物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的就是為了通過實(shí)驗(yàn)演示讓學(xué)生明白其中的物理原理，但是歸根結(jié)底來說實(shí)驗(yàn)儀器的制作才是原理的精粹。通過物理實(shí)驗(yàn)的不斷改革，實(shí)驗(yàn)儀器的設(shè)計(jì)與制作是物理原理的直觀表達(dá)，是從抽象到具體的過程。本文主要從中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)儀器的設(shè)計(jì)與制作幾個(gè)方面展開論述，希望能夠促進(jìn)學(xué)生對物理儀器的認(rèn)識與學(xué)習(xí)。

1.中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)儀器使用的現(xiàn)狀

當(dāng)今社會隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與教育事業(yè)的不斷改革，物理實(shí)驗(yàn)儀器也得到了創(chuàng)新，新型實(shí)驗(yàn)儀器代替了傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)儀器，比如我們測溫度實(shí)用的傳統(tǒng)溫度計(jì)被當(dāng)今的紅外溫度計(jì)所代替，天平、測力計(jì)等傳統(tǒng)儀器也被電子秤與傳感器所替代。由于新研發(fā)出來的這些儀器用起來更加簡單，因此被大多數(shù)教師與學(xué)生所愛戴，那些傳統(tǒng)的儀器反而被遺忘在實(shí)驗(yàn)室的角落。只能說這些新一代的實(shí)驗(yàn)儀器用起來更加方便、靈敏度高一點(diǎn)，但不能說明傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)儀器沒有了自身的價(jià)值。現(xiàn)在有許多教師與學(xué)生將實(shí)驗(yàn)儀器的意義定位在研究成果與操作使用方便上，這大大忽略了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀器的創(chuàng)造性，其物理思想也被拋到腦后。因此，我們在重視實(shí)驗(yàn)儀器的使用上更應(yīng)該關(guān)注的是它們的價(jià)值與所表達(dá)的物理思想，而不能僅僅注重它的使用與實(shí)驗(yàn)的方便。所以，物理實(shí)驗(yàn)儀器的設(shè)計(jì)與制作應(yīng)該立足于教學(xué)本質(zhì)與創(chuàng)新，要知道物理實(shí)驗(yàn)儀器的設(shè)計(jì)與制作是依賴于物理原理，其次就是技術(shù)，重點(diǎn)是要把儀器的結(jié)構(gòu)、框架、原理很好地通過實(shí)踐表達(dá)出來，將這些原理融合為一個(gè)儀器供學(xué)生與教師使用，才是物理實(shí)驗(yàn)儀器的重要意義所在。

2.中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)計(jì)與制作應(yīng)遵循的原理

2.1趣味性與原理性

中學(xué)階段的學(xué)生初次接觸到物理這一學(xué)科，因此要想學(xué)生真正掌握物理原理，興趣才是最好的老師，因此設(shè)計(jì)制作的實(shí)驗(yàn)儀器要能夠引起學(xué)生的興趣，其次就是設(shè)計(jì)制作的物理實(shí)驗(yàn)儀器有一定的原理性，通過實(shí)驗(yàn)來證明這一物理原理才是它的的意義所在。比如我們學(xué)習(xí)壓強(qiáng)這一課程時(shí)，怎樣讓學(xué)生明白受力面積的大小是是影響壓強(qiáng)的重要元素之一，要通過設(shè)計(jì)制作出來的實(shí)驗(yàn)儀器來證明出來，而不是告訴學(xué)生壓強(qiáng)的大小與受力面積有關(guān)。我們可以設(shè)計(jì)制作這樣一個(gè)儀器，將一個(gè)無蓋的木箱放置在水平桌面上，用一張白紙作為木箱的蓋子，將白紙固定好，此時(shí)平放一塊合適重量的磚塊，會看到至并沒有破，而將磚塊豎起來放在上面會發(fā)現(xiàn)它很容易就破損了。雖然這樣的實(shí)驗(yàn)儀器并不是很現(xiàn)代化，但是它既滿足了學(xué)生們的動手操作能力，同時(shí)也將實(shí)驗(yàn)原理很好地展現(xiàn)出來。因此，真正意義上的物理實(shí)驗(yàn)儀器并不是越現(xiàn)代化越好，而是讓學(xué)生對其充滿興趣的同時(shí)愿意用自己的雙手去發(fā)現(xiàn)蘊(yùn)含在其中的原理。所以，中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)儀器的設(shè)計(jì)與制作是充滿樂趣與知識的。

2.2可操作性與安全性

中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)儀器的設(shè)計(jì)與制作還要考慮的因素就是可操作性與安全性。初中階段我們就要接觸到簡單的電學(xué)知識，但是電學(xué)也需要進(jìn)行試驗(yàn)，但是電這一東西是很容易出錯(cuò)，因此在設(shè)計(jì)制作實(shí)驗(yàn)儀器的時(shí)候就要考慮其安全性。比如九年級我們在學(xué)習(xí)串并聯(lián)電路與焦耳定律時(shí)，怎么能夠證明電流相等的情況下電阻越大產(chǎn)生的熱量就會越大，就需要借助實(shí)驗(yàn)儀器來進(jìn)行驗(yàn)證。首先要準(zhǔn)備好電爐絲，取兩段瓦數(shù)不同的電爐絲在兩端涂上凡士林黏上火柴梗，先把它們串聯(lián)在電源的兩端，經(jīng)過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)電阻大的電爐絲上的火柴會先脫落下來，由此證明串聯(lián)電路在電流相等的情況下電阻越大所產(chǎn)生的熱量就會越多。再將這兩段電爐絲并聯(lián)起來，會發(fā)現(xiàn)電阻小的那一段上面的火柴會先脫落，經(jīng)過這一實(shí)驗(yàn)證明，其他條件相同的情況下，電壓相等電阻越小的產(chǎn)生的熱量就會越多。通過這一簡單的實(shí)驗(yàn)儀器就會讓這一原理得到較好的證明。物理實(shí)驗(yàn)儀器并不是越大、越先進(jìn)價(jià)值就會越高，而是可操作性、安全性、能夠引起學(xué)生的興趣、反映一定的物理原理才是物理實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)計(jì)與制作的核心。

3.設(shè)計(jì)和制作實(shí)驗(yàn)儀器的要求

3.1原理正確

在進(jìn)行中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)儀器的制作時(shí)，需要保證制作原理的正確性，從而保證實(shí)驗(yàn)效果以及物理規(guī)律的根本體現(xiàn)。在制作時(shí)需要保證原理要嚴(yán)密、合理，否則會影響實(shí)現(xiàn)結(jié)果，不僅不能說明物理現(xiàn)象，還會對實(shí)驗(yàn)安全產(chǎn)生影響。

3.2結(jié)構(gòu)簡單

物理實(shí)驗(yàn)儀器的制作需要結(jié)構(gòu)簡明，裝置容易安裝，器材簡便，取材方便，可以有效的突出設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的原理，有利于學(xué)生了解設(shè)計(jì)思想、實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)方法。保證學(xué)生不會因?yàn)閮x器的復(fù)雜性而影響對實(shí)驗(yàn)的興趣。

3.3操作簡便

物理實(shí)驗(yàn)儀器的制作，需要保證操作簡便，有利于學(xué)生一次性成功，增加學(xué)生的自信新，同時(shí)增加教師的教學(xué)效果。儀器的方便操作，可以保證學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行觀察與思考，不會因?yàn)椴僮鞯姆爆嵍绊憣W(xué)生的注意力。

3.4具有啟發(fā)性

在進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)儀器的制作時(shí)需要突出物理實(shí)質(zhì)，保證學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)不僅可以看到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，還要將物理知識與物理原理結(jié)合起來。另外，物理實(shí)驗(yàn)儀器的制作，需要讓學(xué)生理解儀器的組成部分和功能，保證學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)時(shí)進(jìn)行全方位的思考。

3.5安全性

物理實(shí)驗(yàn)具備一定的危險(xiǎn)性，在實(shí)驗(yàn)儀器的設(shè)計(jì)制作中，需要保證制作材料安全，其保密性、安全性高，消除學(xué)生因?yàn)椴僮鞑划?dāng)而造成的損傷。另外，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)儀器的設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)操作流程進(jìn)行防護(hù)設(shè)計(jì)，避免實(shí)驗(yàn)事故的發(fā)生。

4 結(jié)束語

綜上所述，筆者簡單介紹了一下目前初中物理實(shí)驗(yàn)儀器的使用現(xiàn)狀，同時(shí)也提出了設(shè)計(jì)與制作實(shí)驗(yàn)儀器的目的是什么。時(shí)代的進(jìn)入讓實(shí)驗(yàn)儀器變得更加靈敏，操作也更加簡便，傳統(tǒng)儀器也有它存在的價(jià)值與意義。但是要想我們的物理實(shí)驗(yàn)教育能夠更上一層樓，不能缺少學(xué)生們的想象力與創(chuàng)造能力，這都是值得我們所思考的。

參考文獻(xiàn)：

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[2]田成良，對中學(xué)物理儀器教學(xué)的思考[J]，物理實(shí)驗(yàn)室，2018（10）：17-22