運用生活現(xiàn)象做物理實驗

劉文震

根據(jù)新課程教學(xué)理念，在物理課堂教學(xué)方式上更加注重探究與體驗，根據(jù)教材的知識內(nèi)容，巧妙利用生活中的素材，培養(yǎng)學(xué)生的物理思維能力，使概念和規(guī)律在探究中習(xí)得，在動手中養(yǎng)成能力，在辨析中完善思維，而“渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動”這一節(jié)的內(nèi)容就為學(xué)生進(jìn)行物理來源提供了很好的素材。盡管學(xué)生學(xué)習(xí)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，對現(xiàn)實生活中渦流現(xiàn)象也并不陌生，但由于很難從直觀觀察和感受渦流的形成，只停留在教材文本和教師的講述中，為了讓學(xué)生更形象、更直觀地掌握渦流的形成，筆者利用生活中常見的物品，指導(dǎo)學(xué)生動手設(shè)計了一些小實驗，運用到課堂教學(xué)中，獲得了較好的教學(xué)效果。

用電磁爐引入新課

巧妙利用生活中的一些物品來設(shè)計、開發(fā)適合學(xué)生認(rèn)知水平的物理小實驗，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，豐富實驗教學(xué)內(nèi)容和手段，加深學(xué)生對物理知識的認(rèn)識和理解，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。人教版高中《物理》選修3-2在《電磁感應(yīng)》一章安排了“渦流” 的學(xué)習(xí)，而沒有設(shè)計有關(guān)渦流的演示實驗。筆者借助生活中常見的電磁爐，設(shè)計了利用電磁爐點亮沒有電源的小燈泡和水中的二極管兩個小實驗，激發(fā)學(xué)生的學(xué)生興趣。

實驗1：沒有電池，你能讓燈泡發(fā)光嗎？ 所需材料：電磁爐、小燈泡、節(jié)能燈泡、漆包線。實驗方法：①將漆包線卷成一圈（或者一般的帶塑料絕緣皮的導(dǎo)線也可以），與小燈泡連上。將做好的線圈放到電磁爐上，打開開關(guān)，小燈泡就會每隔數(shù)秒閃爍一次。②將漆包線纏20圈左右，與5瓦的節(jié)能燈泡連接。同樣將做好的線圈放在電磁爐上，也會與小燈泡相同的閃亮。

實驗2：沒有電池，你能讓水中的二極管發(fā)光嗎？ 所需材料：二極管、漆包線、帶鐵芯的線圈（實驗室用來演示電磁感應(yīng)現(xiàn)象的線圈即可）、燒杯。實驗方法：將二極管與纏有20圈左右的線圈連接上。將裸露的金屬部分用防水膠帶纏上，以防止水進(jìn)入。將帶二極管的線圈放入燒杯的水中，將此燒杯置于內(nèi)有鐵芯的線圈上。將此線圈通上20伏左右的交流電，會看到線圈沉到底部，二極管閃亮。而且如果一會兒通交流電，一會兒又?jǐn)嗟簦蜁吹剿械木€圈沉沉浮浮的樣子。

學(xué)生知道電磁爐是在日常生活中經(jīng)常使用到的工具，是利用線圈的感應(yīng)電流來加熱飯鍋的。但利用這個感應(yīng)電流點亮小燈泡及節(jié)能燈泡，確是學(xué)生在平時不曾見到的，可以極大地激發(fā)學(xué)生了解電磁爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)的興趣，順利引入所要學(xué)習(xí)的知識——渦流的形成。

通過前面點亮小燈泡的實驗得知，導(dǎo)體中有渦流時會發(fā)熱，說明渦流像其他電流一樣也具有熱效應(yīng)。渦流的熱效應(yīng)在生活、生產(chǎn)中有重要的應(yīng)用，如電磁爐、真空冶煉爐都是利用渦流的熱效應(yīng)來工作的，筆者借助電磁爐設(shè)計了一個加熱鋁箔的實驗來說明渦流加熱的特點，效果很明顯。

實驗3：利用電磁爐，加熱鋁箔 所需材料：電磁爐、鋁箔（家庭廚房用的即可）、木筷子。實驗方法：剪一塊鋁箔，用木筷子夾起在電磁爐上晃動，就會看到，鋁箔被加熱后，在某一部分產(chǎn)生火花繼而燃燒起來的現(xiàn)象。

通過分析鋁箔的燃燒，可以帶領(lǐng)學(xué)生分析，如何利用或防止渦流的熱效應(yīng)，并進(jìn)而讓學(xué)生猜想：使用電磁爐時所用的鍋都是鐵質(zhì)或不銹鋼的，不能使用鋁制或銅制的鍋，加深利用學(xué)到的物理知識解釋生活中的常見現(xiàn)象的能力。

電磁爐演示電磁阻尼

電磁阻尼現(xiàn)象源于電磁感應(yīng)原理，由于閉合導(dǎo)體所穿透的磁通量發(fā)生變化，閉合導(dǎo)體會產(chǎn)生感應(yīng)電流，這一電流所產(chǎn)生的磁場會阻礙兩者的相對運動。電磁阻尼現(xiàn)象廣泛應(yīng)用于需要穩(wěn)定摩擦力以及制動力的場合，比如電表、電磁制動機械等，但由于實驗室演示這類現(xiàn)象的儀器比較少，現(xiàn)象不明顯，原理也不易解釋，造成學(xué)生對電磁阻尼這類實際應(yīng)用問題理解困難。因此，筆者利用電磁爐設(shè)計了一個效果非常顯著的鋁箔懸停的小實驗完全避開這些問題。

實驗4：利用電磁爐，鋁箔空中懸停。所需材料：電磁爐、鋁箔、圓筒（保鮮膜的芯即可）。實驗方法：把鋁箔切成圓形，中心開個孔。把保鮮膜的芯放在電磁爐的中央。讓鋁箔的孔穿過保鮮膜的芯，也放在電磁爐上。打開電磁爐的開關(guān)，鋁箔就會立即浮起來，漂浮在半空中。

利用偏轉(zhuǎn)線圈，演示電磁驅(qū)動

課本上，電磁驅(qū)動實驗是將一個鋁框放在梯形磁鐵的兩個磁極間，可以繞固定軸自由轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動磁鐵觀察到鋁框能緩慢的轉(zhuǎn)動起來，但實驗效果不明顯，而且缺乏趣味性，對學(xué)生吸引力不大，筆者借助實驗室淘汰下來的老式示波管上的偏轉(zhuǎn)線圈，制做了一臺電磁驅(qū)動儀器，實驗儀效果不僅直觀而且比原來有了顯著改善，同時可以利用這個裝置設(shè)計趣味性很強的電磁驅(qū)動實驗。

實驗5：利用舊電視或?qū)嶒炇抑械睦吓f示波器中取出的偏轉(zhuǎn)線圈制作旋轉(zhuǎn)磁場，讓小鐵球旋轉(zhuǎn)。所需材料：偏轉(zhuǎn)線圈（從廢棄的電視機上拆卸），電容器（220伏，200微法）、學(xué)生電源、導(dǎo)線、接線柱、小鐵球（直徑1厘米左右的小球），光滑的塑料圓盤。

實驗方法：①裝置組裝，如圖一所示，從廢棄的陰極射線管上，拆下偏轉(zhuǎn)線圈，裝在如花盆形狀的陶瓷罐里，將2個線圈相對放置，安裝好。如圖二所示，與其他的材料一起，安裝在長30厘米左右的正方形板子上，為了抑制線圈發(fā)熱，把交流電壓降至10伏。偏轉(zhuǎn)線圈的2個線圈即使不動，由于微弱的感應(yīng)電阻差的影響，流動的電流也會產(chǎn)生相位差形成轉(zhuǎn)動的磁場，但由于已將此相位差調(diào)為了90度，所以只能給一側(cè)的線圈施加200微法的電容器。用它可以得到頻率為50赫茲的旋轉(zhuǎn)磁場。同時旋轉(zhuǎn)的方向是可變的，用導(dǎo)線和接線柱與另一側(cè)的線圈連接，就能使極性發(fā)生逆轉(zhuǎn)。②在偏轉(zhuǎn)線圈的上面放置光滑的塑料圓盤，往盤中放入小鐵球，就可以觀察小鐵球發(fā)生旋轉(zhuǎn)。當(dāng)然為了吸引學(xué)生的注意力也可以在圓盤上放置其他一些金屬物，在金屬物上粘貼卡通圖片，觀察它們的旋轉(zhuǎn)。

綜上所述，在物理教學(xué)中如果能利用生活中常見的物品，設(shè)計出效果明顯、操作簡單的小實驗，不僅可以調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時也能活躍課堂氣氛，讓學(xué)生知道物理來自生活。