设计巧妙的几个物理实验

李擎宇

摘 要：以旋转液体和闪电花的实验改进说明创新需要奇思妙想，以变色保温杯的发明说明创新需要集智取长，多思多练中巧妙设计一些物理实验，不但对知识能有再认识，也会发展自己的创新能力。

关键词：实验；创新；发明

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2015）2-0057-2

物理是一门以观察和实验为基础的自然科学，实验现象蕴含着物理规律，对实验的创新改进不仅能使实验效果更佳，在创新中也能发挥个人创造潜能，潜移默化地影响个人能力素养。只要我们以饱满的创造热情去积极探索、思考和想象，就会在动手动脑的同时收获累累硕果。

1 奇思妙想，开展创新

创新离不开奇思妙想，以想象为基础开展奇妙的构思，可以帮助我们冲破现有知识经验的局限，有意无意地发明出一些奇异的物理实验装置。在制作发明的过程中，不知不觉地培养了创新能力，这种创新能力又激发我们去发现新问题，创新地解决问题。如演示磁场对带电粒子有力的作用，中学课本是用洛伦兹力演示装置，带电粒子是电子，有没有其它的带电粒子可以演示这个实验呢？笔者改进的装置原理如图1：

圆形容器中间固定一铁棒接电源一端，容器四周用漆包线缠绕接电源另一端，直流电源用48 V电动车充电器，容器中盛有氢氧化钠溶液（可滴入几滴酚酞），容器放在一个强磁体（可用环形磁铁或电磁铁）上，可见红色的碱溶液一会就会旋转变成无色，变换电源正负极，碱液会反向旋转。这个改进实验也说明了磁场对带电离子也有力的作用，这种离子的载体是液体，因而溶液会旋转起来。

进一步实验中，笔者又突发奇想，闪电能不能在磁场中受力运动呢？于是笔者做了闪电花实验装置，基本思路是：通过电子感应圈产生高压，进行尖端放电，产生闪电效果，磁体上下移动，闪电光路在磁场作用下会上下移动，磁体旋转，闪电会跟着旋转，从而产生闪电花。这样的实验效果，白天光照充足时观察也是非常明显的。原理及实物如图2：

2 集智取长，发展创新

现代各种知识之间呈现出协作化、综合化趋势。发明和创造仅仅靠个人努力是不可想象的。一个人要有所创新，除了个人的努力，还要具有善于与人合作的精神，能够处理好与他人的协作关系，搜集群体人的智慧取长补短，才会灵感迸发。在一次课外活动中，笔者对茶杯的保温性能作了研究，想把茶杯做成比真空保温杯还要保温的茶杯。如何解决这个问题，笔者专门邀请了近10名的同学、老师一起讨论研究，先后经过多次改进，终于发明这款变色保温杯，原理及实物图3：

可变色的保温水杯的基本构成为两层侧壁，外层为真空包装，覆盖杯子下端大部分（与普通保温水杯类似），内层下端装有海波，上端封闭NO2和N2O4气体，气体颜色在杯口下端可以观察到。当杯子倒入热水时，海波晶体熔化吸热，对热水快速降温。同时由于温度高，NO2和N2O4进行可逆反应，红棕色的NO2明显变多，颜色加深，杯口贴有水温颜色对比图，可方便知道水温。当水温降低时，海波凝固放热，保证水温在凝固点48 ℃左右很长一段时间。这款杯子巧妙地利用了海波晶体的熔化吸热和凝固放热，给内胆降温保温，使保温杯的保温性能大大提高。这个装置如果能做成婴儿杯，婴儿喝奶温度控制的难题便迎刃而解了。

在创新的道路上笔者刚刚起步，对物理实验的改进也只是停留在初步的改进上。如何开拓思维，对原贮存的知识进行重组，寻找它们的交叉点和结合点，使知识融会贯通，认识自我，发展自我，笔者还有很长的路要走。

参考文献：

[1]张宪魁.实施物理科学方法教育的策略谈[J].物理教学探讨，2014，（1）：1.

[2]孙佩雄.初中物理实验教学资源的开发[J].物理教学探讨，2014，（3）：1.

[3]居津.自制仪器演示“运动电荷在磁场中的受力”[J].中学物理教与学，2013，（8）：50.

（栏目编辑 王柏庐）