浅谈自制高中物理实验教具

杨泽伟

【摘要】通过对新课程下物理实验教学现状的分析，认识到实验教学是物理教学的重要内容、重要方法和必要手段。做好物理实验有利于更好的提高物理教学的效果，有利于更好的培养学生的科学素质和创造性思维。本文通过对中学部分实验进行分析，从中选取有代表性的演示实验进行教具自制，并对这个自制教具的制作思路、自制材料和制作方法进行探索，为教具的自制提供一些经验和方法。

【关键词】新课程；演示实验；自制教具；实践和探索

一、问题的提出

随着新课程改革的不断深入，实验教育已作为学生直接了解自然，认识自然事物的发展规律的重要工具，实验教育作为自然科学教学的重要组成部分，正越来越受到人们的重视。许多外国教育工作者认为，物理实验教学运用得好不仅有利于学生更好的获取知识而且对提高学生诸方面技能和能力，培养学习兴趣和爱好以及养成良好的科学素质等有着及其重要的作用。在我国不管是演示实验还是学生实验，目前均有一部分教师不能完成教材规定的实验教学任务。由此可见，我国实验教育及其课时的比重的改革还需要进一步的增重，在新课程下，实验教育体制改革也势在必行。

二、自制教具的研制现状

就目前而言，从划分自制教具的类型来说，自制教具大致分为仿制或者设计代用教具、对原有教具进行改进和研制新教具等三种情况，第一类是利用现有仪器进行必要改装或改进，现成物品可以不一定是实验仪器，使实验效果更好，使用范围更广；第二类是部分实验因为其本身的教学内容相对比较重要，而按教材要求演示还显不足，因此而做的有针对性的教具制作；第三类是针对实验室空白的教具和教材上要求演示实验而研制的形象直观的新型自制教具。从自制教具满足的原则来说，教具的自制必须遵循科学性、安全性和实用性等三个基本原则。科学性原则：物理教具是用来做物理实验的，是传授物理知识的工具，因此，它的设计必须符合物理原理，又符合教学理论，也就是说，设计教具必须正确反映物理现象和规律，同时又能取得较好的实验教学效果；安全性原则：自制教具的设计必须遵循安全性原则，尤其不能造成对人体的伤害；实用性原则：所制教具既适用于教学，又能做到结构简单，使用方便，现象明显，造价低廉，坚固耐用等。据我所知，较为系统地从实践到理论研究教具制作还少见报道。

三、自制教具实例

1、平抛运动仪

制作思路：在平抛运动的学习中，教师在讲授过程中，只能根据书本上的频闪照片描述平抛运动的轨迹，做实验时，用斜槽和小球来粗略的确定其平抛运动的轨迹，如何在课堂中才能比较形象生动的讲授平抛运动的轨迹呢？怎样才能将瞬时的运动轨迹停留下来呢？因此根据瀑布的原理，将水看成由一连串的小球，用注射器给其在水平方向一个初速度，从而达到将平抛运动轨迹的保留下来的效果。

2、平抛运动仪模型的建立

（1）方型木底板一块（10cm×10cm×2cm），直木条一根（55cm×2cm×2cm）（可用铁架台和试管夹代替），医疗注射器一支，木板一块（50cm×50cm×1cm），与木板长度相同的木底板一块（50cm×10cm×2cm），直尺一块，铁钉若干，白纸若干张。

（2）用直尺在木板上建立平面坐標系（X，Y），将其刻画在木板上，如图1所示，并用铁钉将木板固定在与其相同长度的木底板中部上。

（3）将木条固定在方底型木板上，有铁架台可用铁架台代替。

（4）并将医疗注射器注入大部分的红色液体后用细绳固定在木条上或者铁架台上。

（5）将铁架台与坐标板放在同一平面上，如图1所示。

3、使用方法

（1）将注射器固定在方型木底板做的木架台或者铁架台上，并与坐标板放在同一平面上，调节注射器高度，使其与坐标板某一高度平行，注射器针头与坐标板刚好接近，把白纸铺到坐标板上。

（2）在针头与坐标板平行的地方用笔在白纸上做好记号。

（3）均匀的用力，将注射器中的红色液体推出注射器。

（4）待注射器推出的液体形成稳定的抛物线后观察其轨迹。

（5）另一个人将坐标板水平的，快速的推过红色液体形成的抛物线，得到其轨迹。

（6）处理该轨迹图。

4、讨论

在以往的平抛运动讲授过程中，很少用教具描述其实际轨迹，大部分教师用口授或者书本上的频闪图来解释平抛运动的轨迹，本实验形象的描述了平抛运动的轨迹，将一闪而过的物理现象捕捉下来。对于本实验，用简单的生活资料，对一些简单的材料进行加工，得到物理现象，将不易观察到的现象保留下来，但是由于细水柱在空气中受到空气给它的阻力和液体的流动性，使得水柱容易分岔，看到的轨迹在后半段运动过程中出现分岔或是水珠滴落现象，而迅速推动的坐标板捕捉的水柱轨迹也不精确，因为液体到了纸表面回发生浸透和流动现象，故本实验在用白纸捕捉起实物轨迹时仍需改进。通过反复的测试，其在白纸上留下的轨迹其上半部分比较合符实验结果。所以在该实验中，对于前半段的轨迹可根据平抛运动的位移和速度公式：

可得证明其理论上的依据，但是由于本身存在一定的误差，实验结果只能是进似于，因此本实验教具只能作为近似上的等效，要精确验证其理论还是要用课本上的实验教具，但该教具能形象的体现物体做平抛运动的轨迹，将平抛运动从瞬时性得到时间上的延长，虽然其精度不高，但是能达到实验中捕捉瞬时现象的目的，放大实验现象，达到该教具显示物体在平抛运动中其运动轨迹是抛物线的目的。

四、结语

综上所述，物理实验是一项有目的地观察、思考和操作的实践活动，是一项脑力与智力相结合的活动，是一种理论与实际地结合过程。而实验教学的过程是学生对现象的观察与分析、数据的获取与处理的过程。实验结果是科学归纳与严密推理相结合得到的产物。因此，对于教具的自制，将仍是一个值得继续探讨的问题。

【参考文献】

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