物理演示實驗與自制教具

潘海良

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1002-7661（2014）07-0035-02

實驗是物理學(xué)的基礎(chǔ)。演示實驗在中學(xué)物理教學(xué)中占有非常重要的地位，它是學(xué)生建立物理概念、認識物理過程、掌握物理規(guī)律的基礎(chǔ)，也是驗證理論的唯一依據(jù)，并在培養(yǎng)學(xué)生研究科學(xué)的方法和辯證唯物主義教育中起到重要作用。因此，根據(jù)教學(xué)中的實際問題，精心設(shè)計一些演示實驗，是幫助學(xué)生釋疑解惑的有效手段，也是提高教學(xué)質(zhì)量的重要途徑。

要使演示實驗發(fā)揮最佳效果，筆者想從演示實驗的設(shè)計和自制教具兩方面談一些看法，與各位同行交流、商榷。

一、演示實驗的設(shè)計

1.精心設(shè)計針對性實驗，幫助學(xué)生解決疑點

學(xué)生在學(xué)習(xí)物理時，往往在某些地方遇到困難，其中的原因之一就是對有關(guān)內(nèi)容的實際情況缺乏感性認識，電磁學(xué)部分更是如此。這就妨礙了對問題的細致分析和深入認識，感到不好捉摸，因而產(chǎn)生困難。如“合磁通”概念，就是學(xué)習(xí)中的一個疑難點。設(shè)計如圖l所示的演示實驗，采用輸出不對稱波形的可控硅整流源（實驗室用來給蓄電池充電的整流電源），這可使線圈L（100～100匝）接收后不以整流就能直接使示教電表偏轉(zhuǎn)。實驗中若在單根直導(dǎo)線中通以0. 5～1A的脈沖直流電，并讓線圈處在靠近直導(dǎo)線的位置，就能使加接微電流放大器的示教電表到滿偏，適當(dāng)調(diào)節(jié)線圈L的位置，當(dāng)L的中心與直導(dǎo)線重合時，電流表指針回到中間的零位置，即此位置通過線圈的合磁通為零。此實驗指針變化幅度大，對比明顯，并且實驗器材容易解決，有效地幫助學(xué)生理解合磁通的概念。

2.精心設(shè)計引導(dǎo)性實驗，幫助學(xué)生掌握規(guī)律

中學(xué)物理不少規(guī)律是通過實驗總結(jié)出來的，但是其中有些內(nèi)容，從提出課題到進行典型實驗，直到導(dǎo)出結(jié)論，中間思維跨度大，需要教師對學(xué)生的認識過程作必要的引導(dǎo)，甚至還要增加些有引導(dǎo)性的實驗來啟迪學(xué)生的思維，促使學(xué)生理解和掌握規(guī)律。如學(xué)生在初中時學(xué)過：閉合電路中一部分導(dǎo)體在切割磁感線時就會有電流產(chǎn)生。而高中則要求學(xué)生理解產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是：穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化。為了讓學(xué)生順利地掌握和理解這一規(guī)律，設(shè)計如圖2所示。

實驗證明：導(dǎo)線雖然切割磁感線但不一定能產(chǎn)生感應(yīng)電流。實驗中為了效果明顯，在示教電表上加接微電流放大器，將一根絕緣長直導(dǎo)線對折后接到放大器上，實驗時讓對折導(dǎo)線作切割磁感線運動，電流表指針幾乎不動，但當(dāng)對折導(dǎo)線拉開后再切割磁感線時，指針有較大偏轉(zhuǎn)。比較兩次實驗結(jié)果，學(xué)生很容易理解感應(yīng)電流產(chǎn)生的根本條件。

3.精心設(shè)計驗證性實驗，幫助學(xué)生理解結(jié)論

在物理學(xué)的研究中，僅依靠邏輯和數(shù)學(xué)方法得到結(jié)果是不充分的，還必須經(jīng)過實踐的檢驗才是可靠的。例如為了驗證曰光燈導(dǎo)通鎮(zhèn)流器時產(chǎn)生一個瞬間高壓，雖然這里也可以用數(shù)學(xué)的推導(dǎo)來說明，但學(xué)生并不一定信服。設(shè)計如圖3所示的實驗，圖中日光燈鎮(zhèn)流器，電源為一節(jié)干電池。讓同學(xué)用雙手捏住鎮(zhèn)流器兩端，當(dāng)開關(guān)斷開的瞬間，學(xué)生明顯感覺被電擊了一下（對人是安全的）。學(xué)生通過親身體驗不僅加深了對自感的理解，也對書本上的結(jié)論確信無疑。

二、自制教具的基本要素

1.有科學(xué)性和創(chuàng)造性。所有實驗的設(shè)計必須遵循科學(xué)原理，不能為了達到目的，人為地設(shè)計有悖于科學(xué)性的實驗。

2.力求簡明、形象、生動。只要演示實驗的科學(xué)性強，現(xiàn)象明顯，越簡單越好。著名的奧斯特實驗只用一根通電直導(dǎo)線和一枚磁針，相當(dāng)簡單，卻能證明通電導(dǎo)體周圍存在磁場。

3.確保成功、明顯直觀。演示實驗應(yīng)使全班學(xué)生看清相應(yīng)的物理現(xiàn)象和過程。因此設(shè)計時應(yīng)注意實驗現(xiàn)象要明顯直觀，確保成功。

4.增強趣味，適當(dāng)設(shè)疑。設(shè)計趣味性強的實驗，創(chuàng)造良好的物理環(huán)境，可以極大地調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而產(chǎn)生好奇心，激發(fā)巨大的學(xué)習(xí)動力。趣味性實驗主要是“新、奇、趣”。學(xué)起于思，思源于疑，疑中涉難，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性思維，營造一個向未知世界探索的環(huán)境。

總之，要做好演示實驗，單憑儀器生產(chǎn)廠家提供的器材是遠遠不能滿足教學(xué)需求的。這就需要廣大物理教師自己動手，挖掘身邊的生活資源，精心設(shè)計，親自制作，千方百計創(chuàng)造條件，盡可能利用自制教具使學(xué)生見到一些直觀形象，明顯生動的物理實驗，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。

（責(zé)任編輯 劉凌芝）endprint