“光具座”用途拓展實(shí)例三則

韓獨(dú)石

(白銀市教育局《韓獨(dú)石工作室》 甘肅 白銀 730700)

采用通用技術(shù)的設(shè)計(jì)理念，將繼承與創(chuàng)新結(jié)合，挖掘校本教育資源，拓寬現(xiàn)有教學(xué)儀器“光具座”用途而組成的創(chuàng)新性低成本教具，其開發(fā)成本低，教學(xué)效果好，能啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維意識、培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生動(dòng)腦、動(dòng)手的能力，符合新課改理念.該套教具的設(shè)計(jì)、制作及使用過程，是通用技術(shù)實(shí)踐與物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)融合實(shí)施的過程，所以，也是促成學(xué)生將知識與能力、過程與方法結(jié)合，提升情感態(tài)度與價(jià)值觀的過程.筆者與部分學(xué)生先后用“光具座”組裝了10多種教具，其中“測定金屬絲電阻率固定架”發(fā)表過專文[1]，這里再介紹三種.

1 勻速直線運(yùn)動(dòng)模擬演示器

1.1 教具裝置圖(圖1)

圖1 勻速直線運(yùn)動(dòng)模擬演示器

1.2 特點(diǎn)和用途

(1)特點(diǎn)

1)采用通用技術(shù)設(shè)計(jì)理念將電學(xué)儀器改裝成力學(xué)實(shí)驗(yàn)教具，制作、組裝容易，結(jié)構(gòu)簡單、新穎.

2)巧用光具座上的固有刻度尺，計(jì)量玻璃管內(nèi)氣泡在相等時(shí)段的位移比較準(zhǔn)確；配用電子節(jié)拍器計(jì)時(shí)較為準(zhǔn)確，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)趣味性，無疑提高了實(shí)驗(yàn)效果.

(2)用途

適于2004年后的人教版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書《物理·必修1》第二章“勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究”有關(guān)勻變速直線運(yùn)動(dòng)內(nèi)容的教學(xué)，還適于做研究液體在密封玻璃管內(nèi)流動(dòng)時(shí)的受力情況等興趣實(shí)驗(yàn).

1.3 制作器材

光具座1個(gè)，長1 000 mm外徑2 mm玻璃管1根，2號橡膠塞2個(gè)，橡皮筋及淡紅水若干；電子節(jié)拍器1個(gè).

1.4 制作方法

(1) 將一個(gè)2號橡膠塞塞入玻璃管一端，給管內(nèi)裝滿淡紅水后慢慢將另一個(gè)橡膠塞塞入玻璃管另一管口(在管口側(cè)壁夾一個(gè)小注射器針頭排氣)，使玻璃管平置時(shí)內(nèi)有一個(gè)黃豆粒大的氣泡.

(2) 如圖1所示，將光具座上的4個(gè)滑塊滑到大致等距離位置處，把制好的紅水玻璃管平置于一排滑塊的一側(cè)，然后用數(shù)個(gè)橡皮筋通過滑塊將玻璃管固定在光具座上.

1.5 使用方法

(1) 將教具右端墊高，使氣泡向右移動(dòng)的速度約達(dá)10～15 mm/s.

(2) 用手將教具左端抬高，讓玻璃管內(nèi)氣泡移到左端，在放下左端的同時(shí)，打開電子節(jié)拍器開始鳴叫(將鳴叫頻率調(diào)到最低).

(3) 一個(gè)學(xué)生手拿彩筆，當(dāng)電子節(jié)拍器每鳴叫5次時(shí)，迅速在與氣泡對齊的刻度尺位置處輕點(diǎn)一痕跡，共點(diǎn)約5～10次為宜.

(4) 另一個(gè)學(xué)生用筆記錄，氣泡每停一次，迅速將氣泡在刻度尺上的刻度數(shù)記錄下來.

(5) 兩人配合重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)3次后，對照記錄計(jì)算出每鳴叫1次氣泡移動(dòng)的距離，然后，將3次的對應(yīng)時(shí)段的間距平均，發(fā)現(xiàn)每個(gè)鳴叫時(shí)段的間距大致相等.證明氣泡大致做勻速直線運(yùn)動(dòng).

2 琴弦上的駐波演示器

2.1 教具裝置圖(圖2)

圖2 琴弦上的駐波演示器

2.2 特點(diǎn)和用途

(1)特點(diǎn)

1)教具組裝所用器材少，組裝工藝簡單，可隨堂邊組裝邊實(shí)驗(yàn)，以鍛煉學(xué)生動(dòng)手能力和加強(qiáng)對駐波概念的理解.

2)運(yùn)用光具座多個(gè)滑塊能在雙軌桿上自由滑動(dòng)特點(diǎn)組裝的琴弦上的駐波演示器，比用斜面小車配用斜面板組裝的該教具有教具移動(dòng)方便的優(yōu)點(diǎn) .

(2)用途

2005年6月人教版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書《物理·選修3-4》第12章“機(jī)械波”學(xué)完后，用于選做“琴弦上的駐波”興趣實(shí)驗(yàn).

2.3 制作器材

光具座1個(gè)，光具座附件插桿2個(gè)，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器1個(gè)，尖劈(自制)2個(gè)，重物盒(約30 g)1個(gè)，絲綸線繩(鞋匠處有賣的)1 m.

2.4 制作方法

(1) 自制尖劈：將約50 mm*20 mm*10 mm木條的兩個(gè)小面上面削成尖劈狀，下面中心鉆一個(gè)小孔，再將附件插桿插入小孔作為尖劈柄桿.

(2) 自制重物盒：給一個(gè)小塑料瓶內(nèi)裝約30 g沙子，瓶蓋中央扎一個(gè)小孔，將一端打結(jié)的絲綸線繩由下而上穿入后，蓋好瓶蓋.

(3) 組裝：如圖2所示，在光具座左端用一個(gè)滑塊將電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器順著固定，將插著兩尖劈的兩滑塊一個(gè)居中作“碼子”不固定，另一個(gè)滑到最右端固定.再將一頭懸掛重物盒的絲綸線繩的另一頭拴在電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的振動(dòng)簧片條端頭，線繩(琴弦)懸空且重物盒懸吊于光具座右端.

2.5 使用方法

(1)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接通4～6 V交流電后，簧片條在振動(dòng)的同時(shí)帶動(dòng)拉直的絲綸線繩同時(shí)振動(dòng)，琴弦(線繩)上會發(fā)生神奇的駐波現(xiàn)象.

(2) 用手扶著懸掛的重物,通過壓下或提起的方式調(diào)整絲綸線繩的松緊程度時(shí)，琴弦(線繩)上的駐波波幅會明顯發(fā)生變化.

(3) 滑動(dòng)撐弦碼子，改變其距振源位置時(shí)，琴弦上的駐波波節(jié)也會隨著變化.

3 微小形變演示器

3.1 教具裝置圖(圖3)

圖3 微小形變演示器

3.2 特點(diǎn)和用途

(1)特點(diǎn)

1)實(shí)驗(yàn)物體長度調(diào)整范圍大，光斑閃動(dòng)幅度大，學(xué)生感興趣，實(shí)驗(yàn)效果好.

2)運(yùn)用了光的反射原理，實(shí)驗(yàn)掌握物體微小變化知識，一舉兩得.

3)這一自制教具的設(shè)計(jì)，是發(fā)散性思維在教具研制中的運(yùn)用，對學(xué)生的創(chuàng)新方法能起到潛移默化的作用.

(2)用途

采用多種方法做“物質(zhì)的微小變化”實(shí)驗(yàn)時(shí)用.

3.3 制作器材

光具座1個(gè)，光具座附件插桿4個(gè)，毛玻璃屏插卡2塊，鐵質(zhì)屏1個(gè)， 300 mm直尺1把，100 mm*60 mm平面玻璃鏡2塊，激光筆(裝在筆套內(nèi))1個(gè).

3.4 制作方法

(1)將3根插桿旋在玻璃屏插卡和鐵質(zhì)屏的螺孔內(nèi)固定，兩玻璃平面鏡插入玻璃屏插卡內(nèi)，將內(nèi)裝激光筆的筆套吸貼于鐵質(zhì)屏上.

(2) 按圖3所示，將直尺豎安在一插桿上且插入光具座左端的固定插孔內(nèi)用頂絲固定，再由左向右依次在3個(gè)滑塊上按一次反光鏡(較高)、二次反光鏡(高)、磁吸激光筆套的鐵質(zhì)屏(低)的順序，插裝固定這些光具座附件.注意兩反射鏡的鏡面必須相對，將直尺提到最高位置固定.

3.5 使用方法

(1) 將圖3所示的裝置進(jìn)行調(diào)試：把激光筆較深插入筆套內(nèi)，開關(guān)按鈕被筆套內(nèi)壁壓迫后發(fā)出一束強(qiáng)光，調(diào)整激光筆的斜度,讓光束射到一次反光鏡面上.

(2) 同時(shí)調(diào)整一次反光鏡、二次反光鏡、豎立刻度尺的高度和方向，使激光投射斑點(diǎn)由一次反光鏡反射到二次反光鏡后,再反射到豎立刻度尺的中央位置.

(3) 用手在光具座兩滑軌桿中部輕輕反復(fù)下壓，就可看到豎立刻度尺中央位置的激光斑點(diǎn)較大幅度地上下閃動(dòng)，但兩滑軌桿幾乎看不到有彎曲的變化.

參考文獻(xiàn)

1 韓獨(dú)石. 組裝金屬絲電阻率測定固定架. 物理教學(xué)探討，2009(2)：56