工匠精神背景下物理實驗的改進

姚家坤 周立勇

摘 要：中國是一個傳統的男耕女織農業生產大國，手工業技術非常發達，出現了花匠、木匠、泥水匠、石匠、鐵匠、制衣匠等，能工巧匠遍布各行各業。時代發展到今天，工匠精神被賦予新的含義，而我們更需要在學習中發揚工匠精神，本文以物理實驗設計為例，展開論述。

關鍵詞：工匠精神; 物理實驗

中圖分類號：G633.7 ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1006-3315（2020）5-015-001

黨的十九大報告中提出“建設知識型、技能型、創新型勞動者大軍，弘揚勞模精神和工匠精神，營造勞動光榮的社會風尚和精益求精的敬業風氣”。通過這一表述，我們可以看出，新時期的工匠精神不僅是對某一具體行業的技藝研究，更是一種敬業精神，那么作為一名物理教師，在平時實驗教學中更應該滲透工匠精神，培養學生的工匠精神，培養國之大匠。

物理是一門以實驗為基礎的學科，物理學的每一個微小進步都是以科學家千百次的嘗試與鉆研為基礎。科學家嚴謹認真的“工匠精神”應持續發揚。

由于部分物理教師缺乏創新和精益求精的精神，造成物理課的枯燥、乏味，目前已經成為學生選修科目的雞肋。以物理實驗為切入口，筆者提出以工匠精神研制物理實驗，充分利用新思維、新技術、新材料對物理實驗進行升級、改造、優化。讓物理實驗充滿生命力，以此激發學生學習物理的興趣，增進學生學好物理的內在動力。本文以“電流間的相互作用”和“磁現象”實驗為例來說明。

一、“電流間的相互作用”實驗改進

原實驗原理是用一根豎直懸掛的黃銅彈簧，其下端的器皿內盛有少量水銀。使彈簧的下端剛剛跟水銀表面相接觸，當正負兩電極與低壓直流電源接通時，彈簧的相鄰圈流過同方向的電流，互相吸引，而使彈簧收縮，其下端離開水銀表面，從而使電路斷電。接著彈簧又在彈力及重力的作用下伸長，下端又與水銀接觸。如此反復循環，使彈簧不斷地上下振動，其下端和水銀表面也不停地接觸和斷開，并產生電火花。

由于高溫的電火花加劇了水銀蒸發，產生大量有毒氣體。為改變這種狀況，我們用電解液代替水銀，經試驗亦能較好地顯現演示效果。

改進后的實驗裝置和以前的相比有幾點區別：

1.用電解液代替水銀。考慮取材方便，采用食鹽水，其濃度大些好。

2.用高壓直流電源。這里用實驗室配置的直流高壓電源，置250伏檔。其過載保護電路需改動，將保護動作電流由0.2安提高到0.5安。

3.電路中串接滑動變阻器R，演示時，可通過調節R來控制電路的電流，從而改變彈簧振動的幅度，以增強觀察效果。R的取值由實驗決定，在用上述電源電壓供電時，采用兩只200歐滑動變阻器串聯，可滿足電流調整范圍的要求，使彈簧工作在最佳狀態。

4.用一小銅片插入電解液中作為一個電極，將其接至電源正極。而彈簧的上端經滑動變阻器R接至電源負極，不可接反。否則彈簧下端極易氧化。

5.要求彈簧本身質量要小，彈性好，懸掛起來時，其每相鄰的間距要小。因黃銅絲不易得到，經試驗，用直徑0.44毫米的漆包線，在直徑20毫米的圓筒上繞40匝左右，可滿足以上要求。本實驗中調整的要點是，彈簧與電解液要處于剛剛接觸的臨界狀態，插入太深則不易跳出。可先將其調到電解液表面，再用滴管加電解液作微量調節。另外，要注意在通電前先將變阻器置最大電阻位置，通電后待彈簧跳動，再逐步減少電阻，增大彈簧的振蕩幅度。

二、“磁現象”演示實驗

（1）由于磁針的靈敏度非常高，一個微小的力矩就可以使其轉動。所以，當條形磁鐵稍微接磁針時，磁針就迅速轉動至使S極與N極吸引，無論條形磁鐵怎么移動，磁針的S極總是保持與條形磁鐵的N極相對。學生從中看到的是異名磁極相吸引，而看不清楚同名磁極的排斥情況。

（2）當條形磁鐵的N極迅速靠近小磁針的N極時，發生兩個磁鐵的N極相吸引。這樣一來，演示實驗幫了倒忙。

為此，我們將實驗做了以下改進，實驗效果得到明顯改善。

方法一：將兩條磁鐵固定在兩個小車上，小車置于水平玻璃板上。先使兩車保持一定的距離，撤去外力后，可以看到：兩車向相反方向運動;改變磁極重新演示，可清楚看到兩車相向運動。繼而指導學生分析研究磁極間的相互作用力的性質。

方法二：借助于彈簧秤的讀數，觀察磁極間相互作用力的情況，在彈簧秤的下端系一條形磁鐵，當磁鐵靜止時讀出彈簧秤的示數，然后將另一磁鐵放在條形磁鐵的下方。讓學生觀察彈簧秤示數的變化，分析彈簧秤示數增大或減小的原因，從而得出同名磁極相排斥，異名磁極相吸引的結論。

方法三：將圓柱形鋼料截成短段磁塊后，做出N、S極的標志。演示同名磁極相互排斥時，將A磁塊放入試管內，取另一B磁塊置于A上，A、B兩磁塊同名磁極相對。可以發現;A、B兩磁塊有間隙出現。進而證明同名磁極間存在著斥力。

實驗改進后，演示時增強了實驗的視聽效果。在“工匠精神”指引之下的物理學習，不僅要追求成績的高低，更重要的是要保持對于科學的熱愛，追求卓越，精益求精，做社會建設的合格工匠。

論文項目：本文系江蘇省連云港市職業技術教育學會2019-2020年度職業教育研究立項課題“中職物理實驗教學中‘工匠精神培養的研究”（編號46）的研究成果，主持人：姚家坤、丁鳳強

參考文獻：

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