工匠精神背景下物理實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

姚家坤 周立勇

摘 要：中國是一個(gè)傳統(tǒng)的男耕女織農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，手工業(yè)技術(shù)非常發(fā)達(dá)，出現(xiàn)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(yè)。時(shí)代發(fā)展到今天，工匠精神被賦予新的含義，而我們更需要在學(xué)習(xí)中發(fā)揚(yáng)工匠精神，本文以物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為例，展開論述。

關(guān)鍵詞：工匠精神; 物理實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào)：G633.7 ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1006-3315（2020）5-015-001

黨的十九大報(bào)告中提出“建設(shè)知識(shí)型、技能型、創(chuàng)新型勞動(dòng)者大軍，弘揚(yáng)勞模精神和工匠精神，營造勞動(dòng)光榮的社會(huì)風(fēng)尚和精益求精的敬業(yè)風(fēng)氣”。通過這一表述，我們可以看出，新時(shí)期的工匠精神不僅是對(duì)某一具體行業(yè)的技藝研究，更是一種敬業(yè)精神，那么作為一名物理教師，在平時(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中更應(yīng)該滲透工匠精神，培養(yǎng)學(xué)生的工匠精神，培養(yǎng)國之大匠。

物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，物理學(xué)的每一個(gè)微小進(jìn)步都是以科學(xué)家千百次的嘗試與鉆研為基礎(chǔ)。科學(xué)家嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的“工匠精神”應(yīng)持續(xù)發(fā)揚(yáng)。

由于部分物理教師缺乏創(chuàng)新和精益求精的精神，造成物理課的枯燥、乏味，目前已經(jīng)成為學(xué)生選修科目的雞肋。以物理實(shí)驗(yàn)為切入口，筆者提出以工匠精神研制物理實(shí)驗(yàn)，充分利用新思維、新技術(shù)、新材料對(duì)物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行升級(jí)、改造、優(yōu)化。讓物理實(shí)驗(yàn)充滿生命力，以此激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，增進(jìn)學(xué)生學(xué)好物理的內(nèi)在動(dòng)力。本文以“電流間的相互作用”和“磁現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)為例來說明。

一、“電流間的相互作用”實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

原實(shí)驗(yàn)原理是用一根豎直懸掛的黃銅彈簧，其下端的器皿內(nèi)盛有少量水銀。使彈簧的下端剛剛跟水銀表面相接觸，當(dāng)正負(fù)兩電極與低壓直流電源接通時(shí)，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(fù)循環(huán)，使彈簧不斷地上下振動(dòng)，其下端和水銀表面也不停地接觸和斷開，并產(chǎn)生電火花。

由于高溫的電火花加劇了水銀蒸發(fā)，產(chǎn)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(jīng)試驗(yàn)亦能較好地顯現(xiàn)演示效果。

改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置和以前的相比有幾點(diǎn)區(qū)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(shí)驗(yàn)室配置的直流高壓電源，置250伏檔。其過載保護(hù)電路需改動(dòng)，將保護(hù)動(dòng)作電流由0.2安提高到0.5安。

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

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

5.要求彈簧本身質(zhì)量要小，彈性好，懸掛起來時(shí)，其每相鄰的間距要小。因黃銅絲不易得到，經(jīng)試驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)中調(diào)整的要點(diǎn)是，彈簧與電解液要處于剛剛接觸的臨界狀態(tài)，插入太深則不易跳出。可先將其調(diào)到電解液表面，再用滴管加電解液作微量調(diào)節(jié)。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(dòng)，再逐步減少電阻，增大彈簧的振蕩幅度。

二、“磁現(xiàn)象”演示實(shí)驗(yàn)

（1）由于磁針的靈敏度非常高，一個(gè)微小的力矩就可以使其轉(zhuǎn)動(dòng)。所以，當(dāng)條形磁鐵稍微接磁針時(shí)，磁針就迅速轉(zhuǎn)動(dòng)至使S極與N極吸引，無論條形磁鐵怎么移動(dòng)，磁針的S極總是保持與條形磁鐵的N極相對(duì)。學(xué)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(dāng)條形磁鐵的N極迅速靠近小磁針的N極時(shí)，發(fā)生兩個(gè)磁鐵的N極相吸引。這樣一來，演示實(shí)驗(yàn)幫了倒忙。

為此，我們將實(shí)驗(yàn)做了以下改進(jìn)，實(shí)驗(yàn)效果得到明顯改善。

方法一：將兩條磁鐵固定在兩個(gè)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(yùn)動(dòng);改變磁極重新演示，可清楚看到兩車相向運(yùn)動(dòng)。繼而指導(dǎo)學(xué)生分析研究磁極間的相互作用力的性質(zhì)。

方法二：借助于彈簧秤的讀數(shù)，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(dāng)磁鐵靜止時(shí)讀出彈簧秤的示數(shù)，然后將另一磁鐵放在條形磁鐵的下方。讓學(xué)生觀察彈簧秤示數(shù)的變化，分析彈簧秤示數(shù)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(jié)論。

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

實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后，演示時(shí)增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的視聽效果。在“工匠精神”指引之下的物理學(xué)習(xí)，不僅要追求成績的高低，更重要的是要保持對(duì)于科學(xué)的熱愛，追求卓越，精益求精，做社會(huì)建設(shè)的合格工匠。

論文項(xiàng)目：本文系江蘇省連云港市職業(yè)技術(shù)教育學(xué)會(huì)2019-2020年度職業(yè)教育研究立項(xiàng)課題“中職物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中‘工匠精神培養(yǎng)的研究”（編號(hào)46）的研究成果，主持人：姚家坤、丁鳳強(qiáng)

參考文獻(xiàn)：

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[2]劉海.高中物理模型構(gòu)建教學(xué)的理論與實(shí)踐研究[D]東北師范大學(xué)，2008