物理實(shí)驗(yàn)儀器的準(zhǔn)備與使用

■堵亞娟

物理學(xué)是以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，融合人類的理性思維發(fā)展起來的基礎(chǔ)學(xué)科。今天，作為物理學(xué)兩大主線的理論物理和實(shí)驗(yàn)物理，其勢(shì)交錯(cuò)發(fā)展，無論是哈勃望遠(yuǎn)鏡觀察的宇宙圖景、歐洲的核子對(duì)撞實(shí)驗(yàn)，還是北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)上的每一個(gè)實(shí)驗(yàn)新發(fā)現(xiàn)，都在令人激動(dòng)地修正乃至改寫業(yè)已存在的物理圖景，實(shí)驗(yàn)物理學(xué)正日益以其成果和魅力吸引越來越多的目光。明天的物理人才和各個(gè)應(yīng)用學(xué)科的人才，就得通過今天的實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)，因?yàn)橥ㄟ^物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行科學(xué)探究是學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)和培養(yǎng)能力的重要途徑，而組織學(xué)生實(shí)驗(yàn)所取得的教學(xué)效果很大程度上取決于實(shí)驗(yàn)所需儀器的認(rèn)真有效準(zhǔn)備與合理使用。筆者就平時(shí)物理教學(xué)關(guān)于儀器準(zhǔn)備與使用的一些經(jīng)驗(yàn)整理出來，供同仁斧正。

1 組織學(xué)生實(shí)驗(yàn)前，儀器的準(zhǔn)備要重視檢查

準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)儀器時(shí)，首先要檢查儀器的數(shù)量是否能按照實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生分組情況配備充足，盡可能使得每組學(xué)生人數(shù)少一點(diǎn)兒，以增加每位學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，這就要求儀器的成套發(fā)放量較大；其次要認(rèn)真檢查儀器質(zhì)量，這要求準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)的教師不僅從外觀看儀器有無破損，更要通過自己的經(jīng)驗(yàn)或檢測(cè)儀器判斷實(shí)驗(yàn)所用的儀器性能有無問題，因?yàn)樵趯W(xué)生實(shí)驗(yàn)開始前進(jìn)行維修，教師有充足的時(shí)間和空間，否則，學(xué)生實(shí)驗(yàn)中途儀器出現(xiàn)問題，學(xué)生實(shí)驗(yàn)勢(shì)必被迫終止，造成教學(xué)安排混論，教學(xué)組織困難，浪費(fèi)教學(xué)時(shí)空與學(xué)生學(xué)習(xí)資源，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率低下。

比如測(cè)量密度的實(shí)驗(yàn)中，依次要觀察天平的各個(gè)零件、砝碼盒砝碼和鑷子、量筒的杯口和刻度……是否符合儀器的規(guī)格和使用的質(zhì)量規(guī)范，一旦發(fā)現(xiàn)砝碼有破損、生銹，量筒或量杯的刻度出現(xiàn)磨損，量筒破損等，就要及時(shí)更換配齊。

2 學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中，儀器的放置要有序

組織學(xué)生實(shí)驗(yàn)前，教師就應(yīng)該開展實(shí)驗(yàn)前的規(guī)范教育，要求學(xué)生每次實(shí)驗(yàn)都要認(rèn)真按照規(guī)范步驟觀察、操作儀器。而要做到這一點(diǎn)，首先就要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)儀器要科學(xué)、規(guī)范、有序放置和排列，放置要本著安全、規(guī)范、方便操作檢查和觀察的原則。比如：電學(xué)實(shí)驗(yàn)中開關(guān)、滑動(dòng)變阻器一般要放在靠近操作者的位置，便于學(xué)生操作；電壓表、電流表的表盤必須正對(duì)面向操作者，以便于觀察和讀數(shù)；導(dǎo)線以及元件的連接必須直觀，以便檢察電路。這里特別要提醒學(xué)生注意，實(shí)驗(yàn)中使用照明電源時(shí)，注意所有的接頭金屬部分不能裸露。儀器的有序放置，還可以防止在使用液體實(shí)驗(yàn)的過程中碰倒容器，造成液體污染儀器或者有害液體腐蝕人體，造成人身傷害。再如測(cè)量密度時(shí)，盛有液體的量筒放置的位置就要注意在人的手臂不易直接碰倒的位置，以免打壞量筒，或者液體濺濕天平和砝碼，造成儀器銹蝕。

3 實(shí)驗(yàn)方案實(shí)施中，儀器的選擇要恰當(dāng)

在實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案的過程中，選擇規(guī)格恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)儀器，既能保護(hù)儀器，又能讓實(shí)驗(yàn)順利、安全地進(jìn)行，減少學(xué)生探究過程中的障礙。如用彈簧測(cè)力計(jì)、橡皮帽、注射器、細(xì)繩估測(cè)大氣壓強(qiáng)的數(shù)值時(shí)，注射器的活塞面積必須很小，最好是醫(yī)學(xué)用的皮試注射器，否則對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力就會(huì)超過其量程使實(shí)驗(yàn)無法進(jìn)行。另外，注射器材料要是塑料的，防止因?yàn)椴Ａ茡p傷害學(xué)生。特別值得注意的是，電學(xué)實(shí)驗(yàn)一定要注意選擇的儀器量程與實(shí)驗(yàn)中的被測(cè)電流、電壓等電學(xué)量是否適配，否則損壞儀器，造成較高的經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)帶來一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。

4 儀器使用過程中，操作要規(guī)范

進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)規(guī)范化的操作是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵條件之一，使用儀器時(shí)要按照其使用規(guī)則進(jìn)行操作，做到準(zhǔn)確、安全、可靠，以培養(yǎng)學(xué)生良好的操作技能和操作習(xí)慣。如用天平測(cè)鐵塊質(zhì)量的操作規(guī)范主要是：把天平放在水平臺(tái)上，游碼移到標(biāo)尺左端的零刻線處，調(diào)節(jié)衡梁螺母使橫梁平衡，被測(cè)鐵塊放左盤，砝碼放右盤，用鑷子從大到小加減砝碼等。使用溫度計(jì)測(cè)液體溫度時(shí)，溫度計(jì)要保留在被測(cè)液體中，不要碰到容器底和容器壁，溫度計(jì)的玻璃泡要與被測(cè)液體充分接觸，待示數(shù)穩(wěn)定后再讀數(shù)，且視線要與溫度計(jì)的液柱上表面相平。電學(xué)實(shí)驗(yàn)用的儀表連接時(shí)，接線柱的正反連接要正確，量程選擇要正確，滑動(dòng)變阻器接入電路時(shí)滑片要放在最大阻值位置，電路連接好后要采取瞬時(shí)通電的方法檢查電路，以保護(hù)各電路元件。

5 觀察儀器要細(xì)致

對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行觀察或閱讀使用說明書，理解儀器或工具的名稱、用途，掌握其使用方法，是物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的重要途徑。通常測(cè)量工具和儀表都有零刻線、量程、分度值等，在觀察這些儀器時(shí)，要首先觀察這些信息，便于讀數(shù)或保護(hù)實(shí)驗(yàn)儀器。如用量筒測(cè)量鐵塊的體積，在觀察水面的位置時(shí)視線要與量筒里的凹液面相平，再結(jié)合量筒的分度值進(jìn)行讀數(shù)；用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量力時(shí)，由于不同彈簧測(cè)力計(jì)的分度值、量程不同，讀數(shù)前要先確定彈簧測(cè)力計(jì)的量程和分度值，才能正確地讀出它的示數(shù)，同時(shí)防止所測(cè)的力超過彈簧測(cè)力計(jì)的量程而損壞它。

6 教育學(xué)生善始善終，安全、完整實(shí)施好實(shí)驗(yàn)的全部流程

相當(dāng)多的學(xué)生進(jìn)實(shí)驗(yàn)室具有好奇心理，而沒有注意到實(shí)驗(yàn)的安全要求。因此，教師每次實(shí)驗(yàn)前都要充分考慮儀器的安全性能，防止損壞儀器，甚至給學(xué)生帶來傷害，造成教學(xué)安全事故。如演示內(nèi)能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)換時(shí)，要用到空氣壓縮引火儀，事前要充分檢查該裝置鋼化玻璃的強(qiáng)度是否可靠，可以在課堂外先行實(shí)驗(yàn)，以免在課堂上爆炸而傷害學(xué)生；安裝家庭電路時(shí)，要先教給學(xué)生一些安全用電的知識(shí)，實(shí)驗(yàn)時(shí)所用的老虎鉗的塑料外套絕緣性能要好，防止因?yàn)槭直系慕^緣塑料老化或破損造成觸電事故。

實(shí)驗(yàn)的規(guī)范性中不應(yīng)忽視實(shí)驗(yàn)的操作步驟的完整性。一些細(xì)節(jié)性的步驟要求學(xué)生養(yǎng)成習(xí)慣執(zhí)行，如實(shí)驗(yàn)完畢，應(yīng)該切斷水源、電源，各種可能造成污染的實(shí)驗(yàn)材料妥善處理好，所有的器材必須清理、包裝好，按照儀器保管規(guī)范放置好，接受教師的檢查，儀器、材料等絕不應(yīng)散落在實(shí)驗(yàn)桌面上，良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣才會(huì)造就一流的科技人才。■