学生参与物理实验器材的创新和改进过程

曾若瑾 张生文

摘 要：教师指导下学生参与“创新实验”；通过实验创新培养学生学习能力。

关键词：教师指导；学生实验创新；学习能力

在学习曲线运动的过程中，我和同学们认为教材中关于“曲线运动的方向的演示实验”有一些不足。在老师的指导下，我对该演示实验进行一些创新的改变和设计。

一、 问题的提出

根据同学们的调查后分析，该演示实验主要存在以下问题：

1. 该实验无法直观地显示小球运动的轨迹；

2. 该实验法直观地显示小球运动速度沿轨迹的切线方向。

二、 实验改进方案

（一） 实验方案的确定

怎样简单、方便、直观地显示小球的运动轨迹，我尝试：

方案一：桌面上铺上白纸，在小球的表面涂上墨水。让小球在纸上滚动；

方案二：桌面上铺上白纸，白纸的下面再铺上复写纸。让小球在纸上滚动；

方案三：让磁性小钢球在磁性写字板上运动，写紙板上将显示运动轨迹。

在方案一中，实验步骤复杂，在小球的表面涂上墨水后，容易在手上、衣服上、白纸上形成污迹，影响实验结果。

在方案二中，实验步骤复杂，实验成本较高，且运动轨迹很淡，不容易观察，影响实验结果。

在方案三中，实验器材简单、实验步骤方便、实验现象明显，我选用实验方案三。

（二） 实验器材的选择

1. 选择磁性写字板。本着简洁、方便的原则，我在实验中选用儿童型。

2. 磁性小钢球。为了清楚地显示运动轨迹，我选用材料为稀土磁钢的磁性小球。

3. 运动轨道：选用直径约15cm的塑料小水桶。

如图1所示为实验器材实物照片；

4. 运动轨道的设计、制作：

将塑料水桶的上边缘和桶身分开，保留桶的上边缘，如图2（1）所示。并在轨道上A、B、C处切断后再用透明胶带粘上，使之既可以分开，又可以还原为圆形。图2（2）显示从A处分开轨道的照片。

（三） 实验步骤

1. 将轨道固定在磁性写字板上。并形成完整的圆形轨道。将写字板所配的写字笔沿轨道的内侧画出完整的圆形。

2. 将轨道从A处分开。

3. 将磁性小钢球静置于轨道内侧某处。如图3所示。

4. 将小球用力沿着轨道内侧方向弹出。小球将沿圆形轨道的内侧做曲线运动（圆周运动），最后从断口出离开轨道。在磁性板上留下较清晰的运动轨迹。如图4（1）所示。如果将轨道移开，在轨道的断口处将清晰地显示出速度方向与运动轨迹之间的关系。如图4（2）所示。

5. 在将轨道从断口B处分开，重复上述实验，将在新的位置得到同样的实验结论。现象如图5所示。

（四） 实验结论

从图4（2）和图5（2）可以看出：物体做曲线运动时，任意一点的速度方向都沿该点的切线方向。

三、 实验心得和感悟

1. 此实验教具研究成功之后，同年级的各个班级都做了这个实验，效果不错。我特将此实验装置捐献给学校。我希望在此装置演示的同时，也展示了一个学生的创新能力。

2. 通过这次创新的实验实践活动，既解决了我对物理知识学习的困惑，又提高了自己的创新能力，增强了学习物理的兴趣。

作者简介：

曾若瑾，四川省成都市，成都七中（高新校区）高2016级11班；

张生文，四川省成都市，成都市西北中学。