巧用二极管做创新性实验

摘要：结合物理实验的教学功能，介绍几个巧用二极管的创新性物理实验及其设计与制作方法。

关键词：二极管；创新性；实验

中图分类号：G633.7 文献标识码：A文章编号：1003-6148(2009)5(S)-0054-2

展示设计新颖、构思巧妙的实验教具，让学生亲身经历具有创新性的实验设计与操作过程，使他们体验科学探究的乐趣，达到以“理解驱动，科学方法启迪”为导向的教育理念，这是我们物理教育工作者努力追求的方向。而要阐述这些实验的构思，就要领会设计者的匠心。比如以下巧妙利用二极管进行设计和制作的几个创新性物理实验，其中实验留给学生的印象会远远超出知识性的内容。

1 简单巧妙的交流市电演示器

由于尚未见到很直观地演示交流市电特性的实验装置，若采用指针式电表或类似的仪器的方法显然是失效的，因为电表的指针摆动是跟不上50Hz的变化电流的。应该敏锐地意识到存在的问题，抓住不放并扎扎实实地钻研下去。为此，我们考虑能否用具有单向导电性的发光二极管来演示，采用了一种正确的研究方法，并且考虑到效果、原理、结构（成本），设计了独特、新颖的实验方案（图1）。

此电路把两只不同颜色的发光二极管（设为一红一绿）并联后再串联分压电阻接入220V的交流市电中。通电后，手拿两发光二极管快速移动，将看到红－绿－红－绿……的顺序排列，这就很好地说明了交流电方向变化的特性。这样用两只普通二极管的简单实验装置巧妙地显示了交流的特性，实验装置精巧实效且富创新思维，实验方法也简单得出奇，却精彩得令人叫绝。

2 古怪的串联灯泡

驱动探究是一个人的好奇心、求知欲、兴趣，或是要理解所观察到的现象、要解决问题的热情。当学习者注意到一些令他们感兴趣、觉得惊奇或者有疑问的现象时，就开始了探究的过程。而那些现象对于他们来说可能是完全陌生的或是用他们以前的经验和现有的知识所无法说明的。现采用图2所示电路进行说明。

在此电路中，如把四个二极管用黑纸片盖住做成四个暗箱，使整个电路只看见是两只灯泡和两只电键都是串联的。可在实验中却发现闭合K1时只看见L1亮而L2不亮，而闭合K2时只看见L2亮而L1不亮，这跟以前所学的普通的串联电路极不相同，显得异常古怪。因此，引起好奇从而激发探究，并着力猜测暗箱里到底暗藏何种神奇器件。这种电路利于探究并具趣味启发性，可配合物理课堂教学。而且利用这几只二极管就能达到这般神奇的效果，不得不欣赏这种简单而巧妙的创新性作法。

3 神奇美观的数码门牌

“坛坛罐罐当仪器、拼拼凑凑做实验”这句话说的不单单是一个解决实验设备的问题，而是一种重要的教学思想。它告诉学生，物理学就在你身边，物理实验来源于生活，并不神秘，我们可以用身边的许多东西自己动手去做，亲自体验其中的乐趣。如采用图3所示电路。

此电路中，220V交流电经全波整流、滤波后变成直流电供给由七只发光二极管串联组成的七段数码管，FU起安全保护作用，D起稳压作用，整个电路十分简洁高效。该电路的独特之处是数码管的译码方式：七段数码管各显示段由发光二极管串联组成，采用特殊排列的串联顺序可以简化译码，短路某些发光二极管，使其不发光，而另一些保持发光，就可显示0-9十个阿拉伯数字。如在图中短路7、8两点显示数码“0”；短路3、8两点显示数码“1”； 短路2、4两点显示数码“2”，以此类推。这种电路数码可人为控制，这也是学生感兴趣的另一部分，对于激发学生的学习兴趣也有不可忽视的作用。这种简单而巧妙的创新性装置完全可以作为一件很好的物理教具，使我们的教学内容更生动、更丰富。

4 结论

学生在学校学习的有限时间里，不是记住的知识越多越好，而是通过自己的努力，能从教材中、从老师那儿获得属于自己的知识。如经历设计与制作以上巧用二极管的创新性实验，不仅经济、简便，而且趣味性强、赋予启发性，还带给我们一种智慧的熏陶和享受。同时，我们可能也会有这样的经验：对于某件事情的认识，听到的不如看到的，而看到的总不如亲身经历的。因此，教师应多为学生创设这种凝结创新思维的实验，更多地让学生参与其中的设计与制作，使科学探究和技术创新活动形成一种有时代特色的物理教育模式，对物理教育现代化发展具有较高的理论价值和实践意义。

参考文献：

［1］ 黄显吞.物理教学中低成本高智慧的实验设计探讨［J］.百色学院学报,2003.（6）：33-36

［2］刘伟. 发光二极管在电磁学实验中的应用［J］.安阳大学学报,2003.（6）：32-34

(栏目编辑王柏庐)