幾個物理演示實驗的改進

實驗是物理教學的基礎，演示實驗在引導學生體驗物理情景、進行觀察思考中有著不可替代的作用。基于演示實驗的直觀（實驗現象體現出物理過程的直觀）、清楚（演示的物理現象清楚，可視范圍大）、簡單（儀器結構簡單，操作簡單）的基本原則，筆者對一些演示實驗作了一些改進，教學效果更加顯著。

1 振動圖像的演示實驗

課本上的實驗是讓沙漏振動起來，人在水平面上勻速拉動木板，然后再將木板拿下來，木板上面就留下了振動的沙跡。教師拿著木板繞著教室走上一圈，學生看到的實驗現象并不清晰。改進后的實驗能讓學生直觀的看到振子在豎直方向的振動、木板在水平方向的平動、這兩個相互垂直運動的合運動。既節約了大量時間，同時也讓學生感受非常深刻。

實驗裝置如圖1：（1）是支架，其長、寬、高根據所用彈簧的長度確定。材料可用不銹鋼方管，也可用木條。（2）是振子導軌，兩根細鐵絲相距約1cm，固定在支架的上下端。用來控制振子在豎直方向上運動，使用時也可涂上一點潤滑油。（3）和（5）是畫圖板的上下導軌，用來控制畫圖板在水平方向上運動，使用時可涂上一點潤滑油。（4）畫圖板，可用三夾板，寬度比畫圖板導軌的間距稍小，長度適當即可。為了便于滑動，可鑲上鋁合金邊框，然后在上面貼上5、6層白紙，做一次，撕掉一層，馬上又可做第二次。（6）和（9）是彈簧，可用實驗室一般的拉伸彈簧。（7）是振子，筆者用直徑約10cm的不銹鋼球殼，鉆一個直徑約1cm的孔（比軟頭筆的直徑稍大），然后在球殼內灌入水泥沙漿（如果用實心鋼球，密度太大，同時不便于鉆孔），插入一支軟頭筆，待水泥沙漿定型后取出軟頭筆。另外在與孔垂直的方向上焊接兩個掛鉤，便于安裝彈簧。（8）是一支畫圖用的軟頭筆，使用時將其套入振子導軌的兩根鐵絲之間，保證振子振動時不左右偏移。

在具體演示的時候，先把筆拿下來，蘸上墨水，從兩根鐵絲之間插入振子孔中，讓筆頭剛好接觸畫圖板上面的紙，固定好。向下拉動振子，讓其上下振動起來，同時盡量勻速的水平推、或者拉動木板。一般在演示之前稍做練習，畫出的圖像都比較理想。

2 勻變速直線運動規律的演示實驗

研究勻變速直線運動規律，當初速度為零時，位移與時間的平方成正比s ∝ T2。驗證該結論，可用教材中的實驗器材，用重錘拉著小車在水平面運動，用打點計時器計時并記錄各時刻的空間位置。但演示起來不直觀，學生要通過測量、計算紙帶才能得到結論，且實驗過程中小車容易偏離木板。該實驗的關鍵是準確計時，準確定位，計時和定位的精確配合。改進后的實驗讓學生用眼睛看乒乓球的位置，同時用耳朵聽節拍器的聲音，二者的配合就簡單多了。

實驗裝置如圖2：（1）是下滑導軌，用直徑8mm的鐵絲做成如圖形狀，導軌長約1m，間距3cm。（2）是一個乒乓球，作為學生的觀察對象。（3）和（5）是木板，厚約2cm，在每塊木板上面挖兩個相距3cm的小槽，作為支架。（4）是標尺，可用長約1m，寬約5cm的硬紙板做成，為了增加可視度，每小格約5cm，把0、1、4、9、16這5根刻度線標注明顯，做好后用透明膠帶粘在導軌一側的鐵絲下面。另外用節拍器計時。

在演示的時候，將木板（3）用書墊高，使導軌呈約20°左右的傾角，然后調節節拍器，使乒乓球從“0”位置滾到“16”位置節拍器剛好響4次（節拍器響的同時將乒乓球從0位置放開，此次響聲不計）。這樣學生就能清楚的觀察到節拍器響第1次、第2次、第3次、第4次時小球的位置恰好在1、4、9、16處。從而清楚直觀的驗證了我們的推論：對初速度為零的勻加速直線運動，s∝ T2。該實驗改進后現象直觀，操作簡單方便。

3 靜電平衡時導體電荷分布的演示實驗

用法拉第圓筒演示物體帶電只分布在外表面，學生總有些疑惑。有的學生問：若不是球體，而是其它形狀也是這樣嗎？如果用如圖3所示的演示實驗，學生的這些疑惑就可以迎刃而解。

剪一張寬約10cm、長約40cm的金屬箔，金屬箔的兩面都粘上5、6條用金屬箔剪成的小條（每條寬約0.5cm，長約3cm），把金屬箔的兩端各粘在一根有機玻璃棒上。取一塊木板，在木板上鉆有距離遠近不同的小孔，小孔的直徑比有機玻璃棒直徑稍大。首先將金屬箔拉直，把兩根玻璃棒插入木板中相應的小孔中。再用起電機使金屬箔帶電，這時金屬箔兩面粘的金屬箔小條都翹了起來，說明金屬箔的外表面帶電了；改變玻璃棒的位置，使金屬箔變成弧形，這時只有往外凸的那一面的金屬箔小條仍然翹起，而在凹進去的那一面，金屬箔小條垂了下去；再改變玻璃棒的位置，把金屬箔擺成“S”形做一次，則會看到，只在金屬箔凸出部位金屬箔小條才會翹起來。該實驗比較形象的說明了外表面的含義，學生看后也比較信服，演示時只要注意讓金屬箔和有機玻璃棒保持干燥、干凈就行。

(欄目編輯羅婉華)