唐子璇
在很多學生的眼中,物理是一門較難掌握的學科,如果缺少對相關實驗的操作與理解,學起來會覺得更難。
通過調查,我發現一些中學的物理實驗教學存在缺陷。比如硬件設施不齊全、教師攜帶實驗器材極不方便、難以組織所有學生到實驗室操作、學校實驗室未能隨時開放等。
為解決上述問題,我設計了一個數字化便攜式實驗柜。
一、結構組成
數字化便攜式實驗柜主要由柜體、交直數字顯示實驗電源、電流表、電壓表、多孔電插板、學生實驗平臺、多種實驗組合體展示平臺等組成。
柜體主體用鋁合金型材、木制大芯免漆板及萬向輪制作。柜體分三層,柜門由兩塊磁性白板用活動鉸鏈連接組成,展開后尺寸為1 200×800mm,可滿足演示實驗要求。
實驗電源釆用專業廠家生產的數字實驗電源,提供0V至30V交直電流電壓輸出。外殼采用ABS工程材料,核心部件采用優質環形變壓器,電路采用單片機控制技術。
數字實驗電源帶2個數碼管,能顯示交流電壓、交流電流、直流電壓、直流電流。可提供220V交流電,即插即用,還能承受瞬時沖擊電流。設短路、過載快速保護,過載時蜂鳴報警,有獨立的輸出開關,安全適用。
兩根升降活動桿用于固定活動磁性白板和做各種支撐實驗。
活動透明蓋板和學生實驗平臺均釆用透明有機玻璃板制作,適用于做各種靜電實驗提供平臺,也方便師生看清柜內的實驗器材。
演示實驗板用兩根升降桿固定,主要用于教師做課堂教學演示實驗,操作簡便。
二、實驗附件
1.電學實驗附件
本儀器可供教師在投影機上演示通電導線在磁場中的受力情況,讓學生掌握安培力的產生原理,安培力與電流方向、磁場方向之間的關系,還能驗證左手定則。
2.力光實驗附件
如圖所示,演示實驗板根據中學物理教材力學演示實驗的基本要求,吸取了線路實驗板的特點和長處,同時在每塊線路實驗板上安裝4個強磁體,可吸附在磁性白板上。
力光實驗器材可拫據教學要求,配備如實驗底板、大三角支板、緊固銷、塑料吊環、平拋導軌、斜拋導軌、重錘等。
三、操作與演示
使用時,打開柜蓋鎖,翻開折疊前上蓋,往上拉至豎直位置,插入固定槽,翻蓋形成一塊演示板,可做各種實驗演示。相關的演示數據可在演示板上端的顯示屏上顯示,方便學生實時掌握實驗結果。
柜內有三層組合體柜,包括力學類和電學類等各種相關的實驗器具,可隨時拿出做相關的實驗。除了在課堂內進行實驗操作之外,如果對相關知識點掌握不牢,還可在課余時間反復進行實驗。
四、創新點
1.通過調查中學實驗室建設與實驗教學中普遍存在的問題,結合教學與實驗的實際情況進行設計,讓農村學校也可正常開展實驗教學,實現實驗常態化。
2.教師在教室做實驗時無需大費周章地搬器材,學生在課余時間也可以反復進行實驗,真正理解所學知識。
本作品可視為教室里的實驗室,功能齊全,方便高效,成本低,易普及,市場需求量大,應用前景好。(指導老師:唐迎華)