实验创新——展示知识魅力

岑浙表

(慈溪市逍林中学,浙江慈溪 315321)

作为一门以实验为基础的学科,传统的物理实验在物理教学中的地位无可替代,在学生学习物理知识的过程中,其作用远强于多媒体课件的展示.一个有创新意义的好的演示实验能为学生提供更丰富的感性材料,能更深刻地理解知识的内涵,从而更能激发学生探究物理知识的兴趣和激情.

1 旧材新用

在实验室里,常有许多久置不用或者被淘汰下来的仪器设备.但是,相当一部分可加以改造和利用,使这些装置发挥余热,旧材新用.

在讲述磁场对电流的作用时,教材及一些参考资料中所例举的演示实验例子其效果均不能令人满意,只能勉强地定性说明一些问题,对知识魅力的展现起不到应有的作用.我们可以充分挖掘现有器材设备的潜力,来很好地解决这个问题.

把洛伦兹力演示仪内的底座连同线圈整体取出,拆去射线管,就得到如图1所示的装置,它能提供一个空间足够大的近似的匀强磁场,而且,磁场的强弱和方向可通过调节线圈电流的来改变.取一根长约20 cm、直径约为3 mm左右的小铝棒,把表面仔细打磨干净;用两根长约40 cm、直径0.4 mm左右的铜漆包线连接悬挂,并组成如图2所示的结构.

图1

图2

接下来我们便可以开始精彩的实验和讲解了.在这个大而开放的空间里面.可以轻松地体验到磁场对电流的作用以及影响磁场力的因素.更可贵的是,可以用此装置来进行定量研究:当不通电时,测出标尺与悬挂点的高度,记为h,通电偏转时测出沿标尺方向的偏转距离,记为 s,则F=(图3).由此可见,导体棒所受水平方向的安培力 F与s成正比,因此,可以通过控制变量,分别来得到通入导体的电流I发生变化时F与I的关系;改变导体棒的通电长度(如图4)时F与L的关系以及改变圈中电流时F与B的关系.该实验直观明晰,操作性强,教学效果显著.

图3

图4

2 画龙点睛

实验的成败往往在于一个关键的环节,解决了这个关键问题,就会看到想象中的精彩.

图5

在讲述泊松亮斑的内容时,学生对课本介绍的内容既好奇又迷惑,也怀疑中心亮斑的真实性,而此实验的演示对很多教师来说显得困难,效果不好,关键之处就是没有一个理想的小而圆的障碍物.我们可以用大头针蘸墨汁在凹透镜中心点上一个很小的圆墨点,然后,用一个普通的激光源垂直照射该点,经过精心调整,投射到白墙上,可以非常清晰地看到衍射圆条纹,中心亮点赫然入目(图5).学生在兴奋中领略了知识的魅力.

3 动感活力

培养学生的动手能力,是我们物理教学的重要一环.通过动手来体验成功;通过动手来培养兴趣;通过动手来激发探究和创造能力.

下面是一套电动机的模型装置,每一个学生均有条件制作并获得成功.

在一张泡沫板上相距5 cm平行固定两个“M”形状的金属架(可用粗铝线制作);准备一条强磁体(市面上有售);用直径约1.5 mm左右的铜漆包线制作一个3 cm×4 cm的线圈,匝数约为10匝,线圈要扎紧绑结实,两个引出端作为中心轴,把线圈平放,用刀刮去两根引出端向上一面的绝缘漆,使该面能和两个支架接触良好.整个装置结构如图6所示,接通电源,用手轻拨线圈,在强磁场的作用下通电线圈会快速的转动起来.我们可以引导学生对装置的原理进行分析和研究,并鼓励他们进行再设计和再创造,从而进一步开发他们的探究能力,激发学生的创造性,体验成功的快乐.

图6

4 余音缭绕

物理起源于生活,立足于实践,学以致用,用而促学.每一点物理知识、每一种物理情景所带给我们的启发总是那么余音缭绕,绵而不绝.

在讲授磁场对通电导线的作用时,讲到如图7的例子,当电键S接通后,弹簧底端将会上下跳动.学生能理解其原理,但内心很希望能有一个实物展示,而该实验很难做成功,教师往往一讲了之.我们可以用这样一个实验来替代:一个普通的动圈式小扬声器;1节干电池;2根导线.先剖析扬声器内部结构及原理,然后连成如图8电路,当用一根导线缓慢地调整到一个刚好能接触纸盆上的铜线时(注意电源的极性应能使通电时纸盆向外推),扬声器就能发出持续的声响,组成了一只最简单的门铃.在学生深感意外时讲解其发声原理,揭示其实质.这时扬声器发出的响亮的声音一定会在学生的耳边久久回荡.

图7

图8

通过上述实验的挖掘创新和精心演示,使学生领略了知识的魅力,在获得知识的同时更激发了创造性思维,增强了学习物理的兴趣,加深了对物理知识探求的渴望.