初中物理低成本实验开发与应用的实践与思考

唐修虎

(盐城市明达中学 江苏 盐城 224002)

为满足快速发展的课程改革需要，在实验器材方面急需作出努力.在数量上补充器材不足，在功能上改进与完善，开发新实验填补实验空白，这成为广大教师与实验室工作人员迫切需要解决的问题.而解决这一问题的有效捷径就是开发低成本实验.

1 低成本实验开发与应用实例

1.1 实验的替代与改进

1.1.1 探究运动物体动能大小的影响因素

课本实验设计：将小车从斜面上释放，撞击水平面上木块.通过观察木块被推动的距离远近来推知撞击前运动小车的动能大小[苏科版《物理》九(上)].该实验的难点在于探究小车的动能与其质量关系时，要在改变小车质量的同时，控制小车在撞击前的速度相同.课本上提供的“信息快递”是“不同质量的小车从斜面同一高度释放，到达水平面上的初速度相同”.但学生没有相关感性认识，故而对此难以理解.如能用实验展现出，则该难点迎刃而解.

改进方案：用实验室配备的盒装金属圆柱体代替小车，用长方块玻璃做成斜面，将外形相同的铜、铁两个圆柱体(不同质量),用直尺挡在玻璃钭面的同一高度处，同时释放，发现两者同时滚到水平面上.这表明两者到达水平面的初速度相同.实验时用泡沫塑料块代替木块，这样被推动得既远又醒目.该实验在器材选择上，利用了盒装铜铁铝三个圆柱体，同外形同体积不同质量，使变量控制更精确，又能进一步强化学生对铜铁铝密度差别的感性认识.

实验现象显著，尤其是实现了对实验难点的突破.后续反馈检测表明，学生掌握得很好.

1.1.2 探究物体重力势能大小的影响因素

课本上的实验设计是采用模拟“打桩”的办法：将质量不同的木块从不同高度释放,去撞击位于沙坑内的小凳.通过观察凳腿被打入沙内的深度来推知被举高的木块重力势能的大小.该设计器材准备较麻烦，操作不便，前后被打入沙内的深度比较起来存在困难，且因木块落下时“没准”，常砸偏，极易砸坏器材.

实验改进:装置如图1所示.用透明塑料片卷成圆筒并用透明胶带缠绕定形.实验时，将外形相同内径略小于塑料圆筒的铜、铝圆柱体从同样高的两个圆筒的上口沿筒内释放(不同质量、同一高度)，撞击下方的牙签；取其中的一金属圆柱体从较低的圆筒口释放(同质量、不同高度)，撞击下方的牙签.比较三支牙签被打入泡沫块中的深度，确定释放前重力势能的大小.实验取材方便，效果显著，一目了然，课堂上学生反映热烈.

图1

1.2 填补实验空白

1.2.1 静电除尘演示装置

静电的典型应用之一是静电除尘.静电除尘技术广泛应用于现代工业生产中，在治理粉尘污染中，其技术成熟、效果显著.而在物理教学中没有理想的实验与之配合.笔者利用日常材料制作的“静电除尘演示实验装置”能有效地满足教学要求.

制作:如图2所示.取无色透明雪碧瓶，用电烙铁割去瓶底，在瓶身顶部用电烙铁烙上几个洞，作为烟囱口.取一更大的雪碧瓶，用电烙铁割下底部，将割下的大雪碧瓶底部倒置于小瓶底，用自行车辐条将两者固定.在大雪碧瓶底部和侧壁上烙上几个洞.上部的洞作出烟口，下部孔作进气口.用铜丝或用易拉罐剪成的薄条在瓶外壁上绕几圈并留下它的一端作接线柱，再用透明胶布将它们固定在瓶外壁.

实验时，将蚊香点燃、放于桌面，将装置罩在蚊香上方，将接线柱1、2分别与静电起电机的两极相连.当蚊香烟从“烟囱口”缕缕冒出时，启动静电起电机，只见烟雾弥漫的“烟囱”内立即变得洁净透明——静电除尘.

图2

1.2.2 汽油机做功冲程演示装置

图3

实验时，用注射器吸取少量酒精，向瓶内滴入0.5ml，塞上橡皮塞，晃动瓶使酒精充分挥发.此时瓶内弥漫着酒精与空气混合气体，相当于四冲程汽油机完成吸气冲程.

压动打火机，只见瓶内气体立刻燃烧，伴着一声巨响，带着火光的燃气将塞子“叭”地击出.实验效果非常明显.真实再现汽油机在做功冲程中的声、光与力，学生印象深刻.此时，教师可适时拓展提问：“在加油站内都贴有一些警示语，你能说出几条？为什么？”借此，学生可深刻理解加油站张贴的警示语“严禁烟火”的意义.使学生提高安全意识,同时告诫学生，此实验不能盲目模仿.

此实验在夜晚或黑暗背景下演示，效果更好.为安全考虑，所用瓶容积不能过大，滴入酒精量不能多，塞子不能塞得太紧，点火时，瓶口不能对着师生.在装置上，可进一步改进，将打火机的燃料利用输液器的塑料细管通过针头导入瓶内，做成了专用演示装置.

2 低成本实验开发与应用的意义

低成本实验的开发与应用，既可有效弥补教学所需，又具有现成实验器材所难以承载的独特的教育价值，取材方便、成本低廉,制作简便、动手动脑,参与互动、接近生活，启发思维、培养能力等诸多意义.正如南京师范大学刘炳升教授所说：“成本比较低廉，吸引学生参与、给学生更多动手动脑机会，有利于渗透创造性的教育”、“体现教育现代化的思想精髓”.