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摘 要:物理学是一门实验性学科,实验是物理教学的基础,必须认识到实验教学的重要意义,从而提高工作责任感,想方设法进行实验改进和创新,通过改进实验装置,提高实验效果,才能达到实验教学的要求。
关键词:初中物理 实验准备 思考改进
物理是一门以观察和实验为基础的学科,实验教学是物理教学中的重要内容。初中物理教学是学生进入物理知识宝库的入门和启蒙,是培养学生学习物理兴趣,具有初步观察事物、分析问题、解决问题能力的关键。
准备实验是实验员的职责,如何才能做到按教材规定的实验内容准备实验,首先实验员要有高度的工作责任感,努力钻研学习,提高专业技术水平,学会实验设计,发挥实验员对实验仪器和实验操作比较熟识、熟练的优点,大力开展实验改进和实验创新,才能有效地辅助教师搞好物理实验教学工作。
一、改进实验,方便操作
在演示“光是怎样传播的”的实验中,光在空气中的传播,要求在暗室里演示,但课室和实验室环境都不能满足实验要求,通常教师都采用在空气中喷洒空气清新剂之类来作传播介质,但不够稳定和持久。改进的方法是:如图1,利用一种轻木质的酒类包装盒子,尺寸约27cm×13cm×11cm,在其正面中间处开一个观察窗口约12cm×6cm,用透明胶片粘贴,在盒子里面的一端装一个挂钩,用长尾夹夹着一段蚊香,两头伸出约2cm,点燃后放在挂钩处,在另一端的中间开一个直径与激光手电筒相近的照射孔,在上课前把蚊香点燃后合上盖子,在课堂上,任何时间里都可以演示。
光的传播演示盒的优点是:1.盒子里的空气足可以燃烧蚊香;2.因为盒子比较密封,烟雾保留持久。(注:在第一届广州市初中物理自制教具、实验改进比赛中荣获广州市三等奖)
在研究“通电螺线管的极性和电流方向之间的关系”的实验中,应用安培定则判断通电螺线管的极性和电流方向的关系时,有不少学生面对课本的平面图比较难把握电流的方向,因为螺线管的缠绕方式和电流方向的变化组合,不能正确按照“让四指指向螺线管中电流的方向”的要求摆出手形,遇到了学习障碍,改进的方法是:制作一个螺线管立体模型,如图2,利用废弃了的数码速印机版纸筒,在上面粘贴一块与纸筒一样长,宽15mm,厚度0.3mm镀锌板,用一根绿色的电线缠绕在纸筒上成螺线管状,在纸筒的两端约在3cm处做一个扣子,用螺丝把电线固定,电线的两端伸出固定处约20cm,再在电线伸出10cm处,用0.3mm厚的镀锌板取约2cm长包裹在电线上,用红色的胶片做2个箭头和2块写上S、N磁极,再用小磁铁粘贴在胶片背面,将箭头吸在电线伸出处的镀锌板上,表示电流的方向,磁极吸在纸筒两端的镀锌板上,表示螺线管两端磁场的极性。学生通过用右手握螺线管立体模型,让四指指向螺线管中电流的方向,判断螺线管的N极就很容易掌握。
螺线管立体模型优点是:1.拨动箭头可随意改变电流方向;2.可以随意改变磁极来判断电流的方向;3.学生通过课间反复练习,很快掌握了要领。
二、实验创新,激发兴趣
在演示“磁场对通电导线的作用”的实验中,按课本图9.6-2所示,把线圈放在磁场里,接通电源,线圈转动到平衡位置时,会受到异性磁极相吸而贴紧磁铁,效果不太理想,改进方法是:如图3,用透明胶片制作一个线框,在框子底部中间插入一根外径3mm,长度比框边长3mm金属管子,固定在框子里,作为线框的定位孔,在线框的凹槽里绕线圈,在蹄形磁铁里面的底部用一小块木板做一个平面,用粘胶固定,再用一根直径2.5mm圆形金属杆垂直插入平面的中心处固定,作为线框的定位轴,把线框插入定位轴上,接通电源,线框在定位轴上扭转到平衡位置时,不能继续转动,线框不会被磁体吸引向一边。
改进后实验装置优点是:当线框转到平衡位置时,不能继续转动,用手拨动线框可以感受到线框的两边受力大小相等,但受力方向相反。(注:在第一届广州市初中物理自制教具、实验改进比赛中荣获广州市三等奖)
学生通过“通电导线在磁场中受到力”和“通电线圈在磁场中扭转”的实验,了解电动机的简单工作原理,认识了电动机的基本构造,但对换向器的构造和作用,据教师反映学生很难明白,而实验室只有小型电动机模型,不容易观察和理解,因此,在原有“通电线圈在磁场中扭转”的装置上,通过加上换向器、电刷等构件,组成一台磁悬浮电动机。具体方法是:如图4,用U085蹄形磁铁做电动机定子,在蹄形磁铁里面放图4的底部用木板做一个平面,平面与蹄形磁铁垂直固定,在平面的中心处钻一个孔,直径5.1mm,作为转子的轴孔;用木板10cm×7cm×1cm做一个底座,固定蹄形磁铁;在蹄形磁铁的开口处用木板做一个定位活动连接,再用木板9cm×9cm×1.2cm对称固定在连接板上,作为操作平台,在木板中心处开孔钻穿,直径18mm,再在木板一边两个角位置钻直径5mm孔,截两根长度10cm,直径5mm铜棒,一头板牙,插入木板上用螺母紧固,套进电刷作为接线柱;利用旧扬声器的磁铁,直径约5cm,可根据磁悬浮高度来定,直径大用2块,较小的用3块,直径大小一样,在2块磁铁的内孔用胶板填充固定,厚度与磁体相同;在一块磁体的胶板上找出圆心钻孔,直径16.1mm,粘贴在平台上,要求上下圆心一定要垂直;在另一块磁体的胶板上找出圆心钻孔,直径4mm,板5mm螺纹,再在中心孔两边钻直径2.5mm的孔,用来引线到换向器;截一段45mm长,直径30mm木质的圆柱体,钻中心孔,直径5.1mm,要求内外圆要保持同心,在旁边钻直径2.5mm孔,用来引线到另一端,用0.5mm厚铜片剪两块T形状,用来包裹在圆柱体上,用粘胶贴紧,两个圆环接口用锡焊接,圆柱体形成了上下各一个圆环,中间两个半环的换向器;截20cm长,直径5mm铜棒,一头板牙约7cm长,作为电动机的转动轴,再截一段20mm长,直径16mm铜质圆柱体,钻直径5mm中心孔,要求内外圆要保持同心,在中心孔两边各钻直径2.5mm孔作引线孔,再在外圆中间做一个直径3mm定位螺丝,要将螺丝头沉入圆柱体,作为轴套,套在转动轴上,调整好位置拧紧定位螺丝;将已做好的线框上下垂直钻直径5mm中心孔,套入转动轴上,调整好位置用粘胶固定,作为电动机的转子,在线框凹槽上绕线,引出线改用多股细的胶皮线,将一对引线穿过轴套,将另一块磁体拧入有螺纹的转动轴上,注意检查上下磁体的极性要相对,将两条引线穿过磁体胶板的两个孔,再将其中一条引线穿过换向器,先把一个螺母拧至磁体上面,再将换向器套入转动轴,上下引线用锡焊接在换向器上,然后用螺母拧紧固定,组装完成后注意检查各个位置是否正确,按压一下转子,看看磁悬浮是否适当,调整电刷松紧度,用手转动转子,转动是否轻松,检查好后,接通电源,电动机就可以连续旋转。
磁悬浮直流电动机的优点是:1.利用同名磁极的相互作用,把整个转子承托起来,减小摩擦力,降低了机械能耗,所以用两节干电池就可以转动了;2.用两个圆环可以完成课本P81页,图9.6-5的三个演示实验;3.因为磁悬浮电动机的结构形式与前面的实验比较紧凑,能直观地观察到在两个圆环的状态下,通电线圈在磁场中扭转;在换向器的作用下,当线圈转过平衡位置时,能自动改变线圈中的电流方向,从而使线圈的受力方向一致,使电动机飞快旋转,学生容易理解,有良好的演示效果。(注:在第一届广州市初中物理自制教具比赛、实验改进比赛中荣获广州市一等奖)
总之,在准备实验工作中,要发挥实验员自身的优点,进行实验改进和实验创新,才能提高实验效果,开齐、开足、开好实验课,才能满足实验教学的要求,有效地辅助教师搞好实验教学。
作者单位:广州市第五中学
关键词:初中物理 实验准备 思考改进
物理是一门以观察和实验为基础的学科,实验教学是物理教学中的重要内容。初中物理教学是学生进入物理知识宝库的入门和启蒙,是培养学生学习物理兴趣,具有初步观察事物、分析问题、解决问题能力的关键。
准备实验是实验员的职责,如何才能做到按教材规定的实验内容准备实验,首先实验员要有高度的工作责任感,努力钻研学习,提高专业技术水平,学会实验设计,发挥实验员对实验仪器和实验操作比较熟识、熟练的优点,大力开展实验改进和实验创新,才能有效地辅助教师搞好物理实验教学工作。
一、改进实验,方便操作
在演示“光是怎样传播的”的实验中,光在空气中的传播,要求在暗室里演示,但课室和实验室环境都不能满足实验要求,通常教师都采用在空气中喷洒空气清新剂之类来作传播介质,但不够稳定和持久。改进的方法是:如图1,利用一种轻木质的酒类包装盒子,尺寸约27cm×13cm×11cm,在其正面中间处开一个观察窗口约12cm×6cm,用透明胶片粘贴,在盒子里面的一端装一个挂钩,用长尾夹夹着一段蚊香,两头伸出约2cm,点燃后放在挂钩处,在另一端的中间开一个直径与激光手电筒相近的照射孔,在上课前把蚊香点燃后合上盖子,在课堂上,任何时间里都可以演示。
光的传播演示盒的优点是:1.盒子里的空气足可以燃烧蚊香;2.因为盒子比较密封,烟雾保留持久。(注:在第一届广州市初中物理自制教具、实验改进比赛中荣获广州市三等奖)
在研究“通电螺线管的极性和电流方向之间的关系”的实验中,应用安培定则判断通电螺线管的极性和电流方向的关系时,有不少学生面对课本的平面图比较难把握电流的方向,因为螺线管的缠绕方式和电流方向的变化组合,不能正确按照“让四指指向螺线管中电流的方向”的要求摆出手形,遇到了学习障碍,改进的方法是:制作一个螺线管立体模型,如图2,利用废弃了的数码速印机版纸筒,在上面粘贴一块与纸筒一样长,宽15mm,厚度0.3mm镀锌板,用一根绿色的电线缠绕在纸筒上成螺线管状,在纸筒的两端约在3cm处做一个扣子,用螺丝把电线固定,电线的两端伸出固定处约20cm,再在电线伸出10cm处,用0.3mm厚的镀锌板取约2cm长包裹在电线上,用红色的胶片做2个箭头和2块写上S、N磁极,再用小磁铁粘贴在胶片背面,将箭头吸在电线伸出处的镀锌板上,表示电流的方向,磁极吸在纸筒两端的镀锌板上,表示螺线管两端磁场的极性。学生通过用右手握螺线管立体模型,让四指指向螺线管中电流的方向,判断螺线管的N极就很容易掌握。
螺线管立体模型优点是:1.拨动箭头可随意改变电流方向;2.可以随意改变磁极来判断电流的方向;3.学生通过课间反复练习,很快掌握了要领。
二、实验创新,激发兴趣
在演示“磁场对通电导线的作用”的实验中,按课本图9.6-2所示,把线圈放在磁场里,接通电源,线圈转动到平衡位置时,会受到异性磁极相吸而贴紧磁铁,效果不太理想,改进方法是:如图3,用透明胶片制作一个线框,在框子底部中间插入一根外径3mm,长度比框边长3mm金属管子,固定在框子里,作为线框的定位孔,在线框的凹槽里绕线圈,在蹄形磁铁里面的底部用一小块木板做一个平面,用粘胶固定,再用一根直径2.5mm圆形金属杆垂直插入平面的中心处固定,作为线框的定位轴,把线框插入定位轴上,接通电源,线框在定位轴上扭转到平衡位置时,不能继续转动,线框不会被磁体吸引向一边。
改进后实验装置优点是:当线框转到平衡位置时,不能继续转动,用手拨动线框可以感受到线框的两边受力大小相等,但受力方向相反。(注:在第一届广州市初中物理自制教具、实验改进比赛中荣获广州市三等奖)
学生通过“通电导线在磁场中受到力”和“通电线圈在磁场中扭转”的实验,了解电动机的简单工作原理,认识了电动机的基本构造,但对换向器的构造和作用,据教师反映学生很难明白,而实验室只有小型电动机模型,不容易观察和理解,因此,在原有“通电线圈在磁场中扭转”的装置上,通过加上换向器、电刷等构件,组成一台磁悬浮电动机。具体方法是:如图4,用U085蹄形磁铁做电动机定子,在蹄形磁铁里面放图4的底部用木板做一个平面,平面与蹄形磁铁垂直固定,在平面的中心处钻一个孔,直径5.1mm,作为转子的轴孔;用木板10cm×7cm×1cm做一个底座,固定蹄形磁铁;在蹄形磁铁的开口处用木板做一个定位活动连接,再用木板9cm×9cm×1.2cm对称固定在连接板上,作为操作平台,在木板中心处开孔钻穿,直径18mm,再在木板一边两个角位置钻直径5mm孔,截两根长度10cm,直径5mm铜棒,一头板牙,插入木板上用螺母紧固,套进电刷作为接线柱;利用旧扬声器的磁铁,直径约5cm,可根据磁悬浮高度来定,直径大用2块,较小的用3块,直径大小一样,在2块磁铁的内孔用胶板填充固定,厚度与磁体相同;在一块磁体的胶板上找出圆心钻孔,直径16.1mm,粘贴在平台上,要求上下圆心一定要垂直;在另一块磁体的胶板上找出圆心钻孔,直径4mm,板5mm螺纹,再在中心孔两边钻直径2.5mm的孔,用来引线到换向器;截一段45mm长,直径30mm木质的圆柱体,钻中心孔,直径5.1mm,要求内外圆要保持同心,在旁边钻直径2.5mm孔,用来引线到另一端,用0.5mm厚铜片剪两块T形状,用来包裹在圆柱体上,用粘胶贴紧,两个圆环接口用锡焊接,圆柱体形成了上下各一个圆环,中间两个半环的换向器;截20cm长,直径5mm铜棒,一头板牙约7cm长,作为电动机的转动轴,再截一段20mm长,直径16mm铜质圆柱体,钻直径5mm中心孔,要求内外圆要保持同心,在中心孔两边各钻直径2.5mm孔作引线孔,再在外圆中间做一个直径3mm定位螺丝,要将螺丝头沉入圆柱体,作为轴套,套在转动轴上,调整好位置拧紧定位螺丝;将已做好的线框上下垂直钻直径5mm中心孔,套入转动轴上,调整好位置用粘胶固定,作为电动机的转子,在线框凹槽上绕线,引出线改用多股细的胶皮线,将一对引线穿过轴套,将另一块磁体拧入有螺纹的转动轴上,注意检查上下磁体的极性要相对,将两条引线穿过磁体胶板的两个孔,再将其中一条引线穿过换向器,先把一个螺母拧至磁体上面,再将换向器套入转动轴,上下引线用锡焊接在换向器上,然后用螺母拧紧固定,组装完成后注意检查各个位置是否正确,按压一下转子,看看磁悬浮是否适当,调整电刷松紧度,用手转动转子,转动是否轻松,检查好后,接通电源,电动机就可以连续旋转。
磁悬浮直流电动机的优点是:1.利用同名磁极的相互作用,把整个转子承托起来,减小摩擦力,降低了机械能耗,所以用两节干电池就可以转动了;2.用两个圆环可以完成课本P81页,图9.6-5的三个演示实验;3.因为磁悬浮电动机的结构形式与前面的实验比较紧凑,能直观地观察到在两个圆环的状态下,通电线圈在磁场中扭转;在换向器的作用下,当线圈转过平衡位置时,能自动改变线圈中的电流方向,从而使线圈的受力方向一致,使电动机飞快旋转,学生容易理解,有良好的演示效果。(注:在第一届广州市初中物理自制教具比赛、实验改进比赛中荣获广州市一等奖)
总之,在准备实验工作中,要发挥实验员自身的优点,进行实验改进和实验创新,才能提高实验效果,开齐、开足、开好实验课,才能满足实验教学的要求,有效地辅助教师搞好实验教学。
作者单位:广州市第五中学