自制物理教具的生動范例

實驗教學離不開教具。教具在教學中是展現知識（原理）產生、演變過程、實現信息傳遞與交換的載體，同時也是促進認知的媒體。自制教具，作為一個過程，是師生動手動腦的一項創造性的活動，有助于提高師生的創新精神與實踐能力。作為一種器具，則成為教具大家庭的重要組成部分，在教學中發揮著不可低估的作用。它既能為直觀教學提供條件，增強實驗教學效果，又能開拓、更新和豐富教具，填補現行教學儀器的不足，推進教學改革和新課程的實施。

筆者根據多年來自制教具和應用的實踐，對自制物理教具的方式、方法和材料的利用，有了一些粗淺的認識和體會。

1 立足于改進實驗，提高裝置的科學性和準確性而自制教具

現行高中物理教材中，“通、斷電自感現象實驗”是一個重點、難點實驗。教材中對該實驗的設計雖有易于演示的特點，然而卻存在三點不足：一是分兩個電路來演示，易使學生發生錯覺，似乎通電自感與斷電自感是發生在不同的電路中；二是在斷電自感實驗中，若線圈L的自感系數不夠大，則斷電時線圈產生的自感電動勢與自感電流過小，不會使小燈泡發生比原電流更強的亮光，自感現象就看不出來；三是這兩個實驗裝置都不能顯示自感電動勢（或感生電流）的方向。針對以上問題，筆者在確保效果明顯且不失科學性的前提下，對該演示實驗進行了改進并自制了“通、斷電自感現象演示器”。［1］經過物理教師多次在課堂反復演示，證明實驗教學效果很好。原理結構圖如圖1所示。

該自制教具的特點是：①取材方便，利用學校實驗室現有器材。②制作精巧，美觀實用，操作簡單，現象明顯直觀。③兼用傳統的小燈泡和具有單向導電性的發光二極管，不僅可以用來演示自感現象通電和斷電時的兩種情況，而是更能表示自感現象產生時，所產生的感應電流方向。正是具備了這些特點，使實驗裝置更加科學合理，提高了實驗的準確性，增強了實驗教學效果，在教學應用方面有極大的推廣價值。

2 立足于對實驗室現有儀器缺陷的彌補而自制教具

新課標九年級物理教材（北師大版）第十一章第五節“絕緣體變導體”實驗是通過圖2所示的教具來演示的。該實驗效果較好，但不易操作，并且安全性較差（該實驗使用220V交流電源）。

筆者在分析現有儀器設計中的缺點或實驗中潛在的不安全因素的基礎上，對該實驗儀器進行了有針對性的改進。將該實驗改為如圖3的教具在低電壓下來演示。

用音樂卡片里的音樂集成塊來替代電燈泡，用三節干電池替代交流220V電源，并且選用玻璃泡較小的廢燈泡里的玻璃心柱（這種玻璃心柱較小，實驗效果更好），用酒精燈給玻璃心柱加熱30s左右，音樂卡就響起了悅耳的音樂聲，達到了很好的實驗效果。

3 通過開發新實驗，自主研制新教具

現成的實驗裝置往往不能滿足教學的需要。課本上還有許多內容沒有現成的儀器配備做實驗，學生缺乏感性認識，內容顯得枯燥乏味。真是“千言萬語道不清，不看實驗難分明”。為此可開發一些新的實驗，制作一些新的教具。

八年級物理新教材（北師大版）第八章第七節中對“飛機為什么能飛上天”一節，由于沒有實驗，學生很難理解，為此筆者研制了一臺“飛機為什么能飛上天”的演示器。［2］

該演示器是用長方體型的發泡塑料銼成機翼斷面的形狀（圖4），在風扇對著機翼吹風時，該機翼會受到升力的作用而慢慢上升。具體制作方法可參考文獻［2］。

4 科學選用實驗裝置的主要材料

選用什么樣的材料，對自制教具的實驗效果影響很大。如果制作材料選得好，實驗效果就會得到充分的體現。

在高中物理實驗教學中，“電流間的相互作用力實驗”是一個難點實驗，中學物理實驗室里沒有現成的儀器，自制的儀器往往實驗現象不明顯，甚至實驗不成功，很多學校的物理教師往往不做該實驗。該實驗成功的關鍵在于：通電平行直導線的質量要小、平行、有一定彈性，并且必須通以大電流。筆者選用多種材料，經過反復實驗，最終選用屏蔽空心網狀線代替普通導線（從根本上解決了平行直導線材料的選用問題），成功研制了一臺簡易“電流間相互作用力演示器”。［3］

該演示器制作簡單，成本低，操作容易，實驗現象非常明顯，在我校實驗教學中應用，深受師生們的歡迎。

5 化繁為簡，以簡馭繁

“一項演示實驗，使用的材料越簡單，學生就越熟悉，就越想透徹地獲得所驗證的結果”（麥克斯韋）。演示實驗宜簡不宜繁，過于復雜的實驗裝置還會分散學生的注意力，不易抓住事物的本質，也不易鼓勵學生自己動手做實驗。

用激光指示器做微小形變的實驗，可以取得很好的效果。用一個中號票夾夾住激光筆，桌上放兩平面鏡，調整角度使光線經兩次反射后照于天花板。當用力壓桌面時，桌子發生了微小形變，由于平面鏡的光杠桿作用，對形變進行了兩次放大，演示效果相當明顯，達到以簡馭繁的效果。

6 就地取材，充分利用廢舊物品

筆者在研究實驗、自制教具時，十分注重就地取材，講求廢舊物的利用。這不單節約了資金，降低了成本，易于推廣，更是在自制教具過程中，滲透了能源意識、環保意識和創新教育，讓學生潛移默化，提升科學素養和人文素質。同時，由于取材為學生所熟悉，更能激發學生的興趣，調動學生參與教（學）具制作的熱情。

綜上所述，不管采取何種方式開展教具制作活動，其基本出發點應該是教學需要，其根本目的在于增強實驗教學效果，同時要兼顧經濟原則。師生自己設計、自己制作教（學）具，將成為實驗教學的有機組成部分，具有廣闊的創造空間和強大的生命力。

參考文獻：

［1］夏彪.通、斷電自感現象演示實驗的改進.《教學儀器與實驗》.2006年第4期

［2］夏彪.自制“飛機為什么能飛上開”的演示器.《實驗教學與儀器》.2006年第4期

［3］夏彪.自制簡易電流間相互作用力演示儀.《教學儀器與實驗》.2007年第4期

(欄目編輯王柏廬)