初中物理实验安全之管见

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  前一段时间,笔者有幸到城区一所中学听初中物理研讨公开课,内容是《欧姆定律的应用》.在做测小灯泡的电阻实验时,实验桌上所给的器材是电池盒(两节干电池)、小灯泡(标有“2.5 V 0.3 A”字样)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线等.学生分组实验后,教师请一组学生汇报数据,在投影上打出结果如下表.分析表中数据,得出灯泡的电阻不是一个定值,而是随电压的增大而增大,原因是灯丝电阻与温度有关的结论.乍看上去,并没有什么,仔细想想有几个疑问:(1)灯泡的额定电压是2.5 V,教师展示的最大电压为1.3 V,灯泡在几乎不发光的情况下测得的电阻,能得出灯泡电阻与温度有关这么重要的结论吗?(2)为什么放着实验桌上先进的学生稳压电源不用,而偏用旧的两节干电池做电源呢?(3)电压表、电流表指针偏转角度这么小,教师却把测量的数据作为理论分析的重要依据,这让学生在以后的误差和图像学习中会不会带来负面影响呢?
  这些疑问归结起来就是教师怕学生在实验过程中烧坏灯泡,不敢提供电压较大的电源,哪怕是三节干电池串联,目的是为了实验的安全.
  所谓安全就是不出事故.比如行车安全、游泳安全、生产安全等.而物理实验安全就是确保实验正常进行不出现伤害生命和造成财产损失的事故.安全责任大如天,实验安全的重要性是不容置疑的,必须要深入人心的.但教师可以在可控条件下,让学生放开手脚,充分发挥仪器的最佳性能,提高实验的效率,促进知识的学习.
  第一,教师要创新教学手段,努力展示不安全实验的后果,消除神秘感.小孩都怕鬼,因为大人在哄吓小孩时常说:别哭,鬼来了.而人长大了为什么不怕鬼呢,因为人长大后就知道,这世上并没有什么鬼存在就不怕了,小孩害怕是对鬼有神秘感.在物理实验中,短路的危害是很大的.电路短路将造成电流过大,烧坏电源,甚至引起火灾.在教学时,老师会通过演示用导线并联在一节干电池两端,电池发热损坏;或用内置式熔丝(额定电流为1 A)熔断演示短路的实验来说明.并反复强调短路危险.但学生对此感悟并不深刻,反而会发出疑问:在家庭电路中发生短路到底会怎样呢?俗话说:耳听为虚,眼见为实.笔者为此做了一个有趣的实验:在一个长30 cm宽40 cm的小木板上,安装了拉线开关、灯座、熔断器(保险盒)用导线串联起来,接入插头,装上一只40 W的白炽灯泡.特别注意将熔丝一端接好,另一端用螺丝刀轻轻地按住贴在螺钉上.拉起开关灯亮,断开开关.再用一根导线接在白炽灯的两端,将灯泡短路.然后人稍微远离拉起细线闭合开关,这时急促的“啪”的声音响起同时伴随耀眼的蓝光及白烟升起.现场的惊讶声响成一片.这个实验演示的是家庭电路火线和零线的短路,操作时有一定的危险,但只要将熔丝轻轻贴在螺钉上造成接触不良,就会由于电阻过大,电流产生的热烧坏木板上的熔丝,不会烧坏教学楼层的熔丝,更不会是导线.实验证明是安全的.它揭示了短路的实质,学生哪怕忘光了几乎所有的物理知识,也会记得在生活中安全用电,将受益终生.类似的还有演示气压增大液体的沸点升高的实验等.
  第二,教师应指导学生认真学习实验规则,养成良好的操作习惯,提高技能确保实验安全进行.在每次实验前,让学生认真学习注意事项,思考实验步骤,鼓励他们积极动手完成各项要求.尤其督促怕动手或动手能力差的学生.如做“伏安法测电阻”分组实验前,提醒同学们注意电流表、电压表的正、负接线柱和量程的选择;连接时开关要断开,闭合开关前滑片要放在变阻器的阻值最大处,再按步骤完成实验内容.学生实验时教师及时检查发现错误并给予帮助.再如用测电笔辨别火线和零线时,只要避开笔尖金属体,除了用手指接触笔尾金属体外,用下巴、额头、手臂等都能使氖管发光.在探究影响电流热效应的因素时,苏科版物理教材上是用电热丝加热煤油观察温度计的示数来比较电流产生的热量多少,这个过程较长,现象不容易演示,可以改为用放在密封烧瓶内的电热丝加热空气推动压强计U型管的红色液柱,根据U型管两边液面的高度差来判断电流产生的热量的多少,效果非常明显,时间大为缩短.有人落水了,大多数人围观,其中有些人不是不救,而是不会游泳,怕白搭性命.同样只要学生理解正确的实验方法,掌握实验的本领,何愁完不成任务,此所谓“艺高人胆大”也.
  第三,引导学生主动犯“错”或教师主动示“错”,体现实验失败的价值,提高防范不安全实验的意识.做任何事都可能经历失败.俗话说“失败是成功之母”,不经历失败怎么能够成功,不经历小挫折怎么才能避免大失败.爱迪生发明灯丝历经上千次失败的实验,最终获得成功.同样,在教学实验操作时,学生每次都能不出差错地完成,固然是好事,但容易产生麻痹思想,以为做任何事都能顺利.所以教师应有意识让学生观察失败的现象,帮助学生提高警惕.如演示用滑动变阻器改变电阻两端电压时,可以稍微加大电源电压,让变阻器上冒烟并发出刺鼻的气味,观察电流过大会烧坏电阻元件的现象;如展示一根木条,把中间支起来,在两边放较重的钩码,木条折断,说明天平称量物体质量时不能超过最大量程.另外展示拉直的弹簧、烧坏电阻使指针不动的电流表,胀破玻璃泡的温度计等等.以上做法都能使学生看到实验犯错误的后果,体会到失败的滋味,激发努力学习的兴趣,增强实验成功的成就感.
  第四,多途径收集资料,用反面事例说明安全的重要性,从学生时代起就绷紧“安全”的弦.有的不安全事故是不能在学习时体现到的,但在社会生活中时时发生,报纸、网络、电视中经常出现,让人从中吸取血的教训.如讲速度内容时,出示校车的车祸图片,了解速度过大的危害;讲解如何避雷时,展示被雷劈过的大树,讲述有人被雷击而亡的故事;讲如何防止高压触电时,引用有人在钓鱼时被高压电击而丢命的例子和报纸上刊登有人醉酒后向高压电小便而死的新闻.对于引发世界轰动的热点事件,更具有吸引学生眼球的作用.如用激光小电筒做光学实验时,激光决不能对准人的眼睛,可联系中国的激光武器击毁废弃的气象卫星的例子;由于细小的疏忽而引起巨大灾难的美国“哥伦比亚”号和“挑战者”航天飞机失事的例子等.这些事件生动却扣人心弦,能起到不用言教却感同身受的作用.
  总之,物理实验的教学,不仅仅是帮助学生掌握所学的知识,更重要的是让他们在以后的社会生活和工作中,树立责任感,增强防范意识,避免出现技术事故,提高应对突发事件的能力.增强敬畏之心,认真学习,乐观向善,达到做事游刃有余的高度,从而构筑幸福人生.所以,在测小灯泡电阻时,加大电压烧几个灯泡又如何呢?
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