巧妙自制實驗 提高課堂效率

潘炳鋒

摘 要：物理是一門以實驗為基礎的學科， 物理實驗的目的就是通過實驗觀察和實驗手段，使同學們有效地掌握基礎物理知識，掌握初步的實驗技能和培養動手能力。在初中物理知識中，光學和電學是學生學習的重點和難點之一。

關鍵詞：實驗；提高；課堂效率

中圖分類號：G632 文獻標識碼：B 文章編號：1002-7661（2015）08-291-02

物理是一門以實驗為基礎的學科，物理實驗的目的就是通過實驗觀察和實驗手段，使同學們有效地掌握基礎物理知識，掌握初步的實驗技能和培養動手能力。在初中物理知識中，光學和電學是學生學習的重點和難點之一。在光學和電學知識的教學中，我們教師應該充分運用光學和電學實驗器材，演示實驗或學生實驗，促進學生的理解，增強學生的記憶，提高學生的學習效率。另外，做好光學和電學探究實驗還能使學生了解基本實驗儀器的構造、原理，學會實驗儀器的使用方法；鞏固和強化所學過的理論知識，驗證物理規律，探求新的知識；培養學生獨立的實驗操作能力和探究能力。在教師指導下，學生親自操作、測定，得出結論，無疑是培養與鍛煉同學們動手能力的好的機會，更能有效地發揮同學們的主觀能動性，開發其創造才能。

一、現階段初中物理教學中光的折射、光的反射探究實驗中普遍存在的問題

當前，在講解光的反射和折射知識時，存在著下列問題：（1）實驗器材匱乏，設備陳舊。平時我們做光的反射和折射演示實驗時，由于沒有得心應手的實驗器材，往往要花費不少時間準備平面鏡、玻璃缸、紅色或藍色墨水、激光筆、量角器、白紙等等，耗費了教師不少精力和時間。（2）實驗操作比較復雜。由于實驗器材的匱乏，老師學生操作實驗時比較麻煩，特別是做光的折射演示實驗時，老師既要拿著激光小手電，又要制造煙霧或背景，以便學生能觀察到入射光線和折射光線，另外還要指出法線，比較入射角和折射角的大小關系，教師都要手忙腳亂，更不用說學生探究了。（3）實驗效果不太理想。由于干凈的空氣中不能顯示激光的傳播路徑，若玻璃缸中的墨水色澤不合適的話，折射光線也不易看清，因此實驗效果往往很不理想。（4）教師演示實驗多，學生探究實驗少。正是由于缺少方便易用的實驗器材，因此光學和電學實驗一般以教師演示的居多，學生探究的極少。正是由于上述原因，當前中學物理中迫切需要一套簡單易用的光學和電學實驗器材，便于學生對光的反射和折射進行探究。因此，我就設計并自制了一套光的反射和折射探究實驗器材。

二、自制光學教具的原理、操作方法、特點及注意事項

1、原理圖（如右圖）

2、操作方法：

（1）光的反射。使一束激光射向透明容器的底部（平面鏡）上，調整好透明容器的位置，使得入射點恰好在圓弧形的圓心上，學生能觀察到入射光線、反射光線、法線（已標），并根據底面上的刻度讀出入射角和反射角的大小。

將激光小電筒沿圓弧形軌道移動，即改變入射角的大小，學生能清楚的觀察到反射角的大小變化情況以及反射角、入射角的大小關系。

調整入射點的位置至底板邊緣處，用另一底板接收反射光線，并轉動另一底板，即可證明入射光線、反射光線、法線在同一平面內。

（2）光的折射。將實驗容器的下半部分裝滿淺藍色墨水，上半部分吹入白色煙霧，將整個容器封閉好，固定在刻度板上，并使激光斜射到空氣和墨水的分界面上，學生觀察入射光線和折射光線，比較入射角和折射角的大小。移動激光手電筒，觀察入射光線改變時，折射角和入射角的大小及變化。移動激光，使光線垂直射到空氣和水面的分界面上時，觀察折射光線和入射光線的方向，并比較入射角和折射角的大小。

（3）光通過玻璃磚時的光路實驗。將透明容器換成玻璃磚，重復上述步驟，可觀察到光通過玻璃磚的光路。

3、器材特點。（1）結構簡單，造型美觀（2）光路清晰，效果逼真（3）操作簡單，方便易用（4）觀察持久，操作性強（5）節省耗材，便于保存。

三、自制電學教具，完成多種電學實驗

在我們校園里，經常會看到電工師傅從教室里換下來的廢舊日光燈管。我利用日光燈管兩頭的廢舊燈芯，它能很方便的完成初中三個電學實驗。

器材：干電池2節（帶電源盒），分別從40瓦和20瓦的廢舊日光燈管中取出的與燈腳連著、未斷的燈絲兩只，已斷燈絲的燈腳一只，預先短路的燈腳一只，2.5V燈泡一只，日光燈燈座2只，電流表一只，開關K，導線若干，火柴（或者探針式溫度計）。

1、用小燈泡和廢舊日光燈的燈絲演示導體的電阻與溫度的關系

實驗方法：（1）將裝有小燈泡的日光燈腳插在日光燈座A上，將有日光燈絲的燈腳插在燈座B上，則小燈泡與日光燈絲組成串聯電路。閉合開關K，注意觀察小燈泡的亮度；（2）將火柴點燃，加熱日光燈燈絲B，觀察小燈泡的亮度有何變化？（看到它逐漸變暗，這表明日光燈燈絲的電阻隨溫度的升高而增大。）；（3）將火柴從日光燈燈絲下移走，停止對日光燈燈絲加熱，看到小燈泡又會變亮。這說明日光燈燈絲的電阻隨溫度的降低而減小；（4）若燈泡亮度變化不明顯，也可在電路中再串聯一個靈敏電流表，則效果更佳。

2、用兩只廢舊日光燈的燈絲演示焦耳定律。蘇科版物理9年級下冊《電功與電熱》章節中“探究影響熱效應的因素”實驗中，課本上設計的實驗取材不太容易，制作起來也不太方便，平時教師上課探究時要么用其它等同效果的實驗替代，要么就根本不做，僅僅口頭上講實驗。正是有上述原因，我利用廢舊日光燈里的燈絲設計并制作了焦耳定律簡易演示儀，較好的解決了這一問題。

實驗方法：1、實驗裝置如圖所示。將20W和40W的兩個燈絲分別插入兩個燈座中，兩個燈座預先串聯好并通過開關接到電源上，將兩根相同的火柴棒分別放在兩根燈絲上；2、接通電源，并開始記時間，仔細觀察火柴棒的燃燒情況，觀察到20W的電熱絲上的火柴先燃燒。（最好用探針式溫度計插入線圈中，能直觀的看出溫度的高低，即燈絲放熱的多少）；3、通過上述實驗得出結論：當導體中電流相同時，通電導體產生的熱量與導體的電阻有關，電阻越大，導體產生的熱量越多；4、研究導體產生熱量與電流的關系時，應將A燈座短路，而將40W的燈絲插入B燈座中，分別改變電源電壓（即改變電流），分別記錄下火柴頭從冷卻狀態到開始燃燒的時間；5、分析并得出結論：當導體電阻相同時，通電導體產生的熱量與電流有關，電流越大，產生熱量越多；6、分析家用40瓦的燈泡時，用手摸燈泡在通電半分鐘和一分鐘時所感覺到的發熱程度，這時你能得出什么結論？（導體產生熱量還與通電時間有關，當導體中的電流和電阻相同時，通電時間越長，導體產生的熱量越多。

以上自制教具取材容易，電路簡單，制作也極其方便，經筆者實踐證明，實驗穩定，效果明顯，成功率高，實驗用時少，課堂效率高。