巧用二極管做創新性實驗

摘要：結合物理實驗的教學功能，介紹幾個巧用二極管的創新性物理實驗及其設計與制作方法。

關鍵詞：二極管；創新性；實驗

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A文章編號：1003-6148(2009)5(S)-0054-2

展示設計新穎、構思巧妙的實驗教具，讓學生親身經歷具有創新性的實驗設計與操作過程，使他們體驗科學探究的樂趣，達到以“理解驅動，科學方法啟迪”為導向的教育理念，這是我們物理教育工作者努力追求的方向。而要闡述這些實驗的構思，就要領會設計者的匠心。比如以下巧妙利用二極管進行設計和制作的幾個創新性物理實驗，其中實驗留給學生的印象會遠遠超出知識性的內容。

1 簡單巧妙的交流市電演示器

由于尚未見到很直觀地演示交流市電特性的實驗裝置，若采用指針式電表或類似的儀器的方法顯然是失效的，因為電表的指針擺動是跟不上50Hz的變化電流的。應該敏銳地意識到存在的問題，抓住不放并扎扎實實地鉆研下去。為此，我們考慮能否用具有單向導電性的發光二極管來演示，采用了一種正確的研究方法，并且考慮到效果、原理、結構（成本），設計了獨特、新穎的實驗方案（圖1）。

此電路把兩只不同顏色的發光二極管（設為一紅一綠）并聯后再串聯分壓電阻接入220V的交流市電中。通電后，手拿兩發光二極管快速移動，將看到紅－綠－紅－綠……的順序排列，這就很好地說明了交流電方向變化的特性。這樣用兩只普通二極管的簡單實驗裝置巧妙地顯示了交流的特性，實驗裝置精巧實效且富創新思維，實驗方法也簡單得出奇，卻精彩得令人叫絕。

2 古怪的串聯燈泡

驅動探究是一個人的好奇心、求知欲、興趣，或是要理解所觀察到的現象、要解決問題的熱情。當學習者注意到一些令他們感興趣、覺得驚奇或者有疑問的現象時，就開始了探究的過程。而那些現象對于他們來說可能是完全陌生的或是用他們以前的經驗和現有的知識所無法說明的。現采用圖2所示電路進行說明。

在此電路中，如把四個二極管用黑紙片蓋住做成四個暗箱，使整個電路只看見是兩只燈泡和兩只電鍵都是串聯的。可在實驗中卻發現閉合K1時只看見L1亮而L2不亮，而閉合K2時只看見L2亮而L1不亮，這跟以前所學的普通的串聯電路極不相同，顯得異常古怪。因此，引起好奇從而激發探究，并著力猜測暗箱里到底暗藏何種神奇器件。這種電路利于探究并具趣味啟發性，可配合物理課堂教學。而且利用這幾只二極管就能達到這般神奇的效果，不得不欣賞這種簡單而巧妙的創新性作法。

3 神奇美觀的數碼門牌

“壇壇罐罐當儀器、拼拼湊湊做實驗”這句話說的不單單是一個解決實驗設備的問題，而是一種重要的教學思想。它告訴學生，物理學就在你身邊，物理實驗來源于生活，并不神秘，我們可以用身邊的許多東西自己動手去做，親自體驗其中的樂趣。如采用圖3所示電路。

此電路中，220V交流電經全波整流、濾波后變成直流電供給由七只發光二極管串聯組成的七段數碼管，FU起安全保護作用，D起穩壓作用，整個電路十分簡潔高效。該電路的獨特之處是數碼管的譯碼方式：七段數碼管各顯示段由發光二極管串聯組成，采用特殊排列的串聯順序可以簡化譯碼，短路某些發光二極管，使其不發光，而另一些保持發光，就可顯示0-9十個阿拉伯數字。如在圖中短路7、8兩點顯示數碼“0”；短路3、8兩點顯示數碼“1”； 短路2、4兩點顯示數碼“2”，以此類推。這種電路數碼可人為控制，這也是學生感興趣的另一部分，對于激發學生的學習興趣也有不可忽視的作用。這種簡單而巧妙的創新性裝置完全可以作為一件很好的物理教具，使我們的教學內容更生動、更豐富。

4 結論

學生在學校學習的有限時間里，不是記住的知識越多越好，而是通過自己的努力，能從教材中、從老師那兒獲得屬于自己的知識。如經歷設計與制作以上巧用二極管的創新性實驗，不僅經濟、簡便，而且趣味性強、賦予啟發性，還帶給我們一種智慧的熏陶和享受。同時，我們可能也會有這樣的經驗：對于某件事情的認識，聽到的不如看到的，而看到的總不如親身經歷的。因此，教師應多為學生創設這種凝結創新思維的實驗，更多地讓學生參與其中的設計與制作，使科學探究和技術創新活動形成一種有時代特色的物理教育模式，對物理教育現代化發展具有較高的理論價值和實踐意義。

參考文獻：

［1］ 黃顯吞.物理教學中低成本高智慧的實驗設計探討［J］.百色學院學報,2003.（6）：33-36

［2］劉偉. 發光二極管在電磁學實驗中的應用［J］.安陽大學學報,2003.（6）：32-34

(欄目編輯王柏廬)