中學物理實驗中的小制作

余少敏

摘 要：本文介紹力的平行四邊形模型、“粉瓶”、滿偏電位器、日光燈電路示教板四種中學物理實驗中的小制作。

關鍵詞：實驗教學；自制教具；新課程標準；培養興趣

實驗是物理的基礎，實驗教學是物理教學的中心環節。實驗能夠幫助學生建立正確的物理概念，加深對物理規律的理解，得到鮮明而深刻的印象，提高分析問題能力和動手能力，所以重視實驗教學十分必要。而實驗中的小制作是實驗教學中不可缺的組成部分。現介紹一些實驗中的小制作，以期拋磚引玉。

1 力的平行四邊形模型

力的矢量性，對于剛步入高一年的同學是知識的難點，而力平行四邊形法則是力的矢量性的運算法則，是抽象的知識點，如何把抽象的化為直觀的，易于同學理解的呢？在學習該知識點時，我們提出了這個要求？經過努力，同學們制作了模型，顯得直觀、實用。

力的平行四邊形模型如圖1所示，四邊AB、BC、CD、AD是等長的薄膠合板條或細木條，點A、B、C、D可用鐵釘鉚著，可以活動。AE是細長木條，在AE中間劃一個細長槽，點C在該槽上可以移動，點C的移動帶動了B、D點的移動，構成了一個平行四邊形模型。

在學習該知識點時，利用這個模型，學生直觀看到：C點在木條AE上的移動，AC隨著夾角∠BAD變小而變長，隨著夾角變大而變短。能很好幫助學生對兩分力一定時，合力隨著夾角變大而變小，隨著夾角變小而變大這一知識的理解和記憶。

這一模型可改制成AC兩點固定不動，B點和D點可分別在AF，CI和AG，CH上移動（如圖2），通過演示，可直觀看到：AC長短不變，當夾角變大時，AB和AD分別在AF和AG上變長（相應的對邊CD、CB也變長）；當夾角變小時，AB、AD分別在AF和AG上變短（相應的對邊CD、CB也變短）。從而驗證了當合力一定時，兩分力隨著夾角變大而變大，隨著夾角變小而變小。這與上面相反的結論，是學生難以理解，且易忘卻的知識，通過這一模型，使這一知識變得活龍活現記憶在腦中。

2 “粉瓶”

《用油膜法估測分子的大小》實驗，其原理是通過撒在單分子油膜上的爽身粉在不平衡表面張力作用下向外運動，顯示出油酸的膜面。如果測知一滴油酸的體積（V）及膜面面積（S），則單分子層的厚度（L）=V/S可求。此時L的值就是分子直徑d的大小。此實驗能否成功的一個關鍵點是撒在水面上的爽身粉應均勻，粉層要薄。為了達到實驗中粉層均勻分布的要求，我們動員同學集思廣義，來為這個實驗制作了一個“粉瓶”。

材料：塑料牙簽瓶（百貨店可買到），白沙布塊（10cm×10cm）

制作：（1）如圖3所示，牙簽瓶可分為上、下兩部分，上部分為瓶帽，下部分為瓶體，可裝入爽身粉。

（2）把牙簽瓶的瓶帽旋下，用小鋼鋸鋸掉拱起部分（拱帽），留下了有螺紋的圓環。

（3）用白沙布蒙住瓶體口，用圓環旋緊白沙布，這樣一個“粉瓶”就制作完成了。如圖4。

使用時，在“粉瓶”中裝入爽身粉，由于白沙布縫細且均勻，撒出的爽身粉就能在水面上形成均勻的薄層。

本實驗可以在水面的中央部位撒爽身粉，使粉自動擴散至均勻，這是由于以下兩種因素所致：①加粉后水的表面張力系數變小，水將粉粒拉開；②粉粒之間的排斥。這樣做，比將粉平均撒在水面上的實驗效果要好。

物理實驗中的小制作可以更好地提高實驗的效果。如果讓學生共同參與進來，不僅能提高學習物理的興趣，也能鍛煉學生的科技制作能力。

3 滿偏電位器

高中物理課本把電流表改裝為伏特表的實驗對學生來說是電學部分比較復雜的一個分組實驗，而確保該實驗能否順利進行的關鍵是要能較快而又準確地調整好電流表的滿偏電流，從而測出電流表的內電阻rg 。

若按課本上如圖5，直接用0-55千歐的電位器R來調電流表的滿偏電流，很不容易，因電位器R的微小變化就會使電流表的指針發生很大偏轉，要么超過滿偏刻度，要么達不到滿偏，使人感到既費神又費時，影響了實驗的進展。經萬用表測試發現電位器R在0-10千歐之間變化特別靈敏，由電路圖5可知S2斷開，S1閉合當R突然為0時，相當于電流表直接接在電源上，很容易把表燒壞。為此，將0-22千歐的電位器R與一個33千歐左右的定值電阻R0串聯后接入電路，如圖6所示，便能很快地調到滿偏電流刻線上，效果很好，同時電阻R0又能起到保護電流表的作用。

然而對于R0與R若按圖6所示直接接入電路中，會發生電阻R0的兩端腳在幾個班級實驗后出現折斷，給實驗帶來麻煩。若把這兩電阻合二為一，將制作成一個“滿偏電位器”。

材料：實驗用的小燈座，33千歐定值電阻，22千歐電位器。

制作：（1）采購一批實驗用的小燈座。

（2）把小燈座中間的卡住小燈泡用的金屬螺座取掉，在這個位置上用電轉打一個孔。

（3）讓22千歐電位器的電阻調節柄穿過這個孔，固定在燈座底座上。

（4）如圖7所示 ，把33千歐定值電阻固定在燈座底部，焊接好其它接線，這樣一個“滿偏電阻器”就制作完成了。

4 日光燈電路示教板

日光燈電路示教板的電路如圖8所示，圖中K1、K3、K4為普通電源開關，K2為按壓開關，L為白熾燈，B為鎮流器，S為啟輝器。

示教板的材料可選用五合板或三合板，尺寸根據所選日光燈的功率大小而定。各元件布局與電路相同，白熾燈用燈頭座固定，如圖9。

講述啟輝器作用時，先從底座上旋下啟輝器。K1、K3接通，使K2接通和斷開，觀察日光燈的點燃與K2接通斷開的關系，然后安上啟輝器，接通電源觀察現象，總結出起輝器在日光燈電路中的作用及雙金屬片所處的狀態。

講述鎮流器作用時，K1接通，分別接通K3、K4，觀察到鎮流器能使日光燈點燃，而白熾燈卻不能。接通K3在日光燈點燃的狀態下，接通K4后斷開K3，觀察到日光燈正常工作。總結出鎮流器在日光燈電路中的作用一是提供瞬時高壓，二是降壓限流作用。

接通K1、K4時，觀察到白熾燈、啟輝器不斷閃爍，說明啟輝器中的雙金屬片所處的通、斷狀態。

利用示教板解答同學提出有關日光燈問題或故障，也是十分方便的。

新課程標準中對物理實驗教學的要求：必須將學習重點從過分強調知識的傳授和積累向知識的探究轉化，將學習過程從知識的被動接受向知識的主動獲取轉化[1 ]。這就要求物理教師開展好實驗探究教學，讓學生親身體驗實驗的過程，培養他們的學習興趣。然而，現在有些新課程中的教學內容就不是現成的教學儀器所能解決的，確實需要教師在教學過程中不斷摸索自制一些更實用、更能體現新課程教學目標的實驗教具。正因此，在新課程下，自制教具也是一種提高實驗教學效果的有效手段，值得我們在教學中加以培養、重視。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.全日制義務教育物理課程標準[S].北京：首都師范大學出版社，2011.