巧用“ 手 ” 做物理实验

李 瑞

用“手”做物理实验,既方便,又可增添乐趣.在物理教学中,只要教师细心挖掘,会发现很多物理知识、规律可通过“手”来演示,这不但可以增强学生的感性认识,而且能充分发挥学生的主动性,收到非常好的教学效果.下面笔者整理一些实例,展示用“手”做实验的魅力.

一、力学

1. 演示物体的运动:拿出一支长铅笔,然后用向前平伸的两食指水平地支持住它的两端,当两食指慢慢地向里靠扰的过程中,铅笔将会怎样运动?

结论:铅笔在手指上一会儿向左,一会儿向右平移,当两手指挨到一起时铅笔停止运动.

2. 演示惯性现象:用右手掌平托橡皮,整体向上运动,突然用左手掌挡住右手掌运动,观察橡皮如何运动?

结论:由于惯性,橡皮继续向上运动.

3. 演示牛顿第三定律:左食指顶右食指,两只手指都有感觉,稍加一点力,两只手指都会弯曲.这表明,力的作用是相互的.

4. 演示滑动摩擦力:伸出右手,让手掌大拇指根部与桌面接触,并在桌面上来回擦动,观察手掌肌肉的情况.现象表明滑动摩擦力的大小跟正压力、接触面的粗糙程度有关;还可说明滑动摩擦力的方向规律.

5. 演示静摩擦力:用左手掌把右手掌压在桌面上,然后顺着桌面拉或推右手掌,会明显地感到有一个阻碍右手掌起动的力.如果左手掌对右手掌的压力越大,顺着桌面拉或推右手掌,使它刚要发生运动时,会感到阻碍右手掌的力也越大.

6. 演示压强:先用指尖肉体部分压手掌,再用手指指甲压手掌,两次用力相同的情况下,比较手掌的感觉.可说明压强大小在相同作用力的情况下与作用面积间的关系.

7. 演示杠杆原理:用手来提东西,从而说明手臂涉及到的杠杆知识——支点、力臂等.

8. 演示力的分解:每两个学生一组,在原座位上,一人右手(或左手)叉腰,另一人向下拉他的肘部(如右图),然后交换,体会拉力对手臂产生的两个作用效果.这说明应该按力的实际作用效果来确定分力的方向.

二、电磁学(注意人体安全)

1. 演示静电现象:①用手指接触一下带电的验电器的金属球,箔片就会合拢,说明电荷通过人体流向大地.

②在干燥的冬天里,人体与衣服由于运动而互相摩擦产生了电荷,且人体由于皮鞋、地毯等与大地隔离,这些电荷在人体上积累逐渐增多,当手与别人手或别的物体靠近到接触时,会有放电现象发生,人就有了局部触电的感觉.

③摩擦起电:用塑料泡沫与手摩擦,极易使泡沫带负电,而且可以将吊起的乒乓球吸引得不停跳动.

2. 估测人体的电阻:用两只“手”握住欧姆表两表笔,读出其电阻.为了有明显的读数,两只手最好弄湿或与一电阻并联.

3. 模拟实验:手拉手模拟电阻的串联和并联.

4. 手在“验电笔”中的作用:使用验电笔时,手必须接触验电笔后面的金属部分,当有电时氖灯才会发光.

5. 演示烘干机的原理:在静电计的两块平行板之间插入“手”,静电计的指针会偏转,说明平行板电容器的电容随着电介质的改变而变化.

6. 判定磁场力、磁感应强度、电流、运动方向的关系:左、右手定则和安培定则.

7. 演示自感现象:如图所示,E是由4节一号干电池串联组成的6V直流电源,L为带闭合铁芯的线圈,电键K是由两根导线的裸露铜线构成.两根导线的端部剥去1～2厘米的绝缘皮,用两只手的拇指和食指捏住裸露铜线,以余下裸露铜线的搭接或分开,作为电键的接通或断开.

要求一学生用两只手分别捏住裸露铜线的A、B处,将裸露铜线的余下部分搭接好,然后迅速分开,该学生有强烈的触电感觉.表明在电键K从接通到断开瞬间,A、B之间产生了很高的电压.

还可将线圈从400匝减为100匝,在同等条件下,学生触电的感觉减弱;取掉线圈的闭合铁芯,触电的感觉几乎消失.这些说明,线圈的自感系数与线圈的匝数、是否有铁芯有关.

三、热学

1. 摩擦生热:用两只手掌互相摩擦,感觉手发热.

2. 用手判断温度不准确:在冬天里,用手分别接触铁块和木块,会感到铁块较冷,所以做出铁块的温度较低的错误判断.其实,冬天户外的铁块、木块由于跟周围环境不断发生热交换,最终它们的温度都与空气温度相同,但由于铁是热的良导体,当温度较高的手与之接触时,热量极易从手传向铁块,使手接触到铁块部分的温度在较短的时间里下降快些,而感到冷些,木块的情况正好相反,故用手判断温度是不准确的.

3. 演示蒸发现象:在手上涂一些酒精,手感觉比较凉爽,说明蒸发吸热.

4. 演示金属粘手现象:把一块铜块或铁块放入冰箱冷冻室,过一段时间后可拿出来实验观察,分别用干手和湿手触摸金属块,进行比较,将会出现手和金属物粘在一起的现象.这是因为人体温度高,但表皮温度低,且由于皮肤的传热性能差,不能使冰熔化.而从皮肤中蒸发出的水汽在金属表面迅速变成冰,这样就在手和金属物之间形成一层薄冰,将两者粘在一起.

四、光学

1. 光的衍射:紧闭手指,将食指与中指的狭缝平行对准日光灯,用眼睛透过手指缝观察,会看到狭缝周围出现彩色的衍射条纹.

2.演示光的直线传播现象:使手电筒产生光,用手做各种造型,在墙壁上出现各种动物的“影子”,表明光是沿直线传播的.

3. 演示光的折射现象:用一个透明的玻璃杯装满水,然后把一手指插入水中,会看到手指好像折断了的现象.这是光在空气和水面的交界处发生折射而造成的.

总而言之,用“手”做物理实验,不但可以让学生了解“手”的生物机能,而且可以亲身感受物理情景,从中理解物理知识,可谓一举两得.

责任编辑 罗 峰