自制教具创新演示能量的转化

滕代安

摘 要：本文展现了有关能量转化实验教具的制作材料、制作方法、制作过程，以及用教具创新演示能量转化的诸种方法和效果，激发了学生学习物理的兴趣和实验探究的科学精神，展现了教师制作教具的技能，以期激发物理教师对实验教学升起浓厚的兴趣。

关键词：自制教具；创新演示；能量的转化

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2018）9-0052-2

人教版九年级物理第十四章《内能的利用》第3节《能量的转化和守恒》中第一个知识点是“能量的转化”，教材用文字叙述和文字圖示的方式向学生表达了能量转化的含义：在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的。

学生学习这个知识点时往往感觉茫然：能量的具体形式有哪些？是什么样子的？在什么条件下可以转化？是怎样转化的？为解决这些疑惑，加深学生对能量转化知识的理解、记忆和应用，笔者自制了以下教具来创新演示有关能量转化的实验。

到建材市场买一块平整的免漆板，按黄金分割比切出一块长1 m、宽0.618 m的长方形站板，切出一块长1 m、宽40 cm的座板，把站板立在座板中央，对齐边沿，用木螺丝铆紧， 座板底下四角均装上万向转角小滑轮。买一块与站板同长宽的蓝色薄铁皮，用胶水与站板粘牢，用免漆板压条把整块展板的边沿切口包住，用螺丝铆紧，帖上 “创新演示能量的转化”标签。站板最上边口面的中间铆上拉手，便于提挪。于是，整个实验展板就制作完成。

1 用电动玩具鸟创新演示化学能→电能→动能的转化

如图1，买个儿童玩具电动鸟，打开腹部盖板，取出电池，用两根长约20 cm的细软导线连接电池槽里的正负极，在电池槽内填满绝缘橡皮泥，增加鸟尾的重量，在盖板相应处用电烙铁烫出两个出线孔，拉出的导线的另一端接上小电夹。用两节嵌有磁扣的电池盒装上电池吸帖在展板上，在电池盒对接处留出的方孔里插上一根细硬的金属杆，杆比鸟身稍长，杆端系上细线，细线吊起电动鸟，使鸟的尾部比头部下倾且不碰触展板，鸟头正对观众，鸟身不扭捏歪斜。最后，在金属杆靠近电池盒插孔处的根部绕上一根V形铁丝，把铁丝的两个端头弯成钩状，钩在展板上边沿，以此增加整体吊挂器材的稳固性。做好教具，开始演示。演示时先说明电池里的化学物质会发生化学反应，具有化学能，化学反应产生电荷形成电能，表明化学能转化成了电能。在电池两极接上导线，电动鸟的翅膀立即扇动起来，具有动能，表明电池的电能转化成了电动鸟的动能。把这几个能的名称打印在泡沫板上，泡沫板下面粘上磁扣和表示转化方向的箭头。演示时依次在展板上显示相应能量的名称和转化方向，这个实验就创新演示了化学能→电能→动能的转化过程。

2 用斯特林发动机创新演示化学能→光能、内能→动能→电能→光能的转化

如图2，在网上购置一台斯特林发动机，用升降台在展板前把发动机升到适当的高处，在发动机与升降台之间捆放几层折叠毛巾，以防发动时机身被震落。备好教具，即可演示。实验时先点燃发动机上的小酒精灯，灯芯立即燃烧起来，发生着化学反应，表明酒精具有化学能。燃烧中的火焰会发光发热，光具有光能，热具有内能，表明化学能转化成了光能和内能。酒精灯火焰持续烘烤发动机的玻璃气缸，里面的气体受热膨胀，推动活塞往复运动，活塞的连杆推动飞轮连续转动，于是火焰的内能就通过气缸转化成了飞轮的动能。飞轮通过传动轴和皮带把动能转移给发电机发出电来，表明动能转化成了电能。发电机的电能通过发光二极管发出光来，表明电能转化成了光能。这个实验创新演示了化学能→光能、内能→动能→电能→光能的转化过程。

3 用吹风机、温度传感器、微型风力发电机创新演示电能→动能、内能→风能→动能→电能→光能的转化

如图3，取一个废旧饮水机内顶水桶的喇叭状支撑盘，旋掉顶棒，露出喇叭筒，直接把小型吹风机的手柄插入筒内，用电烙铁在喇叭盘的下面切出一个通线窗，从窗口拉出吹风机的电源线，插上电源，吹风机已经有了电能。按开关，吹风机里的电机转动起来，有了动能，表明电能转化成了动能。电机旋转带动叶片推动空气流动形成风吹出来，风具有风能，表明动能转化成了风能。打开吹风机的热风按钮，里面的电热丝发热，热传给风使其变成热风，用温度传感器可以明显看到风的温度在升高，说明内能在增大，表明电能转化成了内能。在吹出的风中放上微型风力发电机，叶片立即就转动起来，具有动能，表明风的风能转化成了叶片的动能。叶片带动发电机转动，发出电来，叶片的动能就转化成了发电机的电能。发电机发出的电驱使小灯泡发光，于是发电机的电能就转化成了小灯泡的光能。演示时在展板上贴出有磁性和指示方向的能量名称标牌，这个实验就呈现出了创新演示电能→动能、内能→风能→动能→电能→光能的转化过程。还有一些装置不再一一介绍。

把上述实验有序、集中起来共同演示能量的转化方式和过程，气势宏大，内容丰富，形式生动，学生对能量转化的知识内容印象深刻，理解透彻，能激发出学习物理的兴趣，培养出创新实验的科学精神和动手制作教具进行实验的实践能力，教学效果有明显改进。

参考文献：

[1]曾义.趣味物理实验与制作课程的开设及其体会[J].物理教学探讨，2017，35（4）：58-59.