改进的三个课本实验

胡修峰

(江苏泗阳致远中学 江苏 宿迁 223700)

1 改进的“磁体失磁”实验

高中《物理·选修1-1》中关于“磁性材料”一节，提到“磁体受到高温后会失去磁性”.此外，书上还介绍：各种铁磁性材料都有一特定的温度，称为居里点，当其工作温度高于居里点时，铁磁性材料的铁磁性就会完全消失而转化为顺磁性.这些知识点，不是高考重点，所以很多教师在处理这节内容时，都一带而过.尽管这节知识点对于高考并不重要，但笔者认为它是提升学生学习物理的兴趣，激发学生动手创造实验，培养学生创新能力的好机会.于是，在教学中，笔者“小题大做”,一是列举了电饭煲就是利用铁磁性材料中铁氧体的居里点较低来实现磁性的有无，从而实现电源的通断；二是自制了既经济又实用的“磁体受高温而失磁”的演示装置，如图1所示.其做法如下：电饭煲的磁控开关一个，取下其中的两块铁氧体磁铁，一块固定，一块用弹簧拉住.当用酒精灯对磁体加热到103℃时，磁体失磁.上面的磁体在弹力作用下与下面固定的小磁体分开，如图2.这实验说明了磁体受到高温后会失去磁性.

图1 图2

2 改进“运动的合成与分解” 实验

高中《物理》第2册“运动的合成和分解”一节，用蜡块在装满水的倒置长玻璃管中的运动演示实验，说明合运动与分运动的独立性和等时性.许多教师利用制作的教具对此进行了改进;还有教师对操作方法进行了改进，均取得了不错的效果. 可以看出，大家对这个实验还是很重视的，也说明这个实验的重要性. 但是，这些改进并没有改变实验的“演示”性质，学生没有亲身体会. 笔者受“小船渡河”问题的启发，对这个实验进行了如下设计.

实验器材：笔，白纸，直尺.

实验原理：笔尖的运动可以看成沿直尺向下运动和相对纸运动方向的反方向运动的合运动.

实验方法:

(1)同桌的两位学生互相配合，学生甲拿着一支笔和一把直尺，学生乙拿着一张白纸.

(2)在白纸上找一点，记为O.把纸放在桌上，直尺轻轻压在上边，保证纸能从直尺下面拉出.学生甲只把笔按住，不动;学生乙水平匀速拉出白纸.

(3)重新调整位置，仍然把笔放在O点.这次学生乙沿水平方向匀速拉出白纸的同时，学生甲用笔沿直尺向下匀速画线.

注意事项：做好准备后，把眼睛闭上再划线(拉纸).可以事先预演几次，相互间配合要默契.

问题讨论：如果学生乙不拉纸，学生甲向下划线，得到的图形是怎样的?如果学生甲只把笔按住，不向下划，学生乙水平拉出白纸，得到的图形是怎样的?两个学生同时动作，得到的图形又是怎么样的呢?为什么?

几点说明：根据经验，如果不把眼睛闭上，实验时会不自觉地调整动作的快慢，反而不容易成功.另一方面，要求学生闭起眼睛还是为了说明两个分运动具有独立性这一点.学生在实验时，不一定能保证匀速，得到的就不是直线.这其实也没关系，可以引导学生分析其中的原因. 如果条件允许，可以让两个学生上台表演，用录像机把过程投影到大屏幕，让其他学生观察，很容易得出结论.

这样设计，演示实验变成了分组探究实验，所用的器材也不需要特别准备.学生在做中学，可以深切体会到运动的独立性、等时性、矢量性等知识要点，对学生理解“小船渡河”问题很有帮助.如果把这个实验改一下，让一位学生匀加速动作，得到的图形将是抛物线，可以为平抛运动的学习打下基础.

3 改进的“平抛运动”演示实验

在高一物理课本《必修2》(普通高中课程标准实验教科书，人教版)“抛体的运动规律”一节中有一个演示实验.

图3

如图3所示，用一小锤击打弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，同时B球被松开，自由下落，A,B球同时开始运动，观察两球哪个先着地.这一实验是用来说明平抛的A球运动的竖直分量为自由落体运动.实验的关键是要确定A,B两球是否同时落地；是则实验成功，否则实验失败.实验设置的目的是让实验者在实验时通过眼睛观察小球是否同时落地,或通过听两球落地的声音来判断.但由于小球处于运动中且速度很快，用眼睛来观察小球落地时的状态很困难.而小球落地的瞬间会快速反弹几次，通过耳朵听小球落地的声音判断两球是否同时落地几乎不可能.但教材及教参中都是这样设置的.

图4

图5

笔者认为只要对实验作一些小小的改进，就会很清楚地观察到同时落地这一结果而不会产生歧义.将装置改为图4所示，在原装置的基础上引进两个不同颜色的发光二极管(LED).在小球落地的位置各装上一对薄铜片(处在上方的铜片稍微大些)，并将其作为两发光二极管(LED)的电路开关，电路如图5所示.当两球落下时分别打击两处的铜片，使上方的铜片与下面的铜片接触，两电路同时被接通，两发光二极管(LED)同时发光.这一现象很好地说明了两球同时落地这一结果.从而非常直观且明显地证明了A球在竖直方向与B球的运动规律完全相同，即自由落体运动.实验装置中可将两灯装在一起以便于学生观察，为了使小球准确地落在铜片上，可将小锤柄固定在一点O，使小锤能绕O点转动.在适当的位置固定一定位栓，使小锤每次都从同样的高度摆下来，保证每次的击打力度相等，从而保证A球能准确地打到铜片上.