巧用“ 手 ” 做物理實驗

李 瑞

用“手”做物理實驗,既方便,又可增添樂趣.在物理教學中,只要教師細心挖掘,會發現很多物理知識、規律可通過“手”來演示,這不但可以增強學生的感性認識,而且能充分發揮學生的主動性,收到非常好的教學效果.下面筆者整理一些實例,展示用“手”做實驗的魅力.

一、力學

1. 演示物體的運動:拿出一支長鉛筆,然后用向前平伸的兩食指水平地支持住它的兩端,當兩食指慢慢地向里靠擾的過程中,鉛筆將會怎樣運動?

結論:鉛筆在手指上一會兒向左,一會兒向右平移,當兩手指挨到一起時鉛筆停止運動.

2. 演示慣性現象:用右手掌平托橡皮,整體向上運動,突然用左手掌擋住右手掌運動,觀察橡皮如何運動?

結論:由于慣性,橡皮繼續向上運動.

3. 演示牛頓第三定律:左食指頂右食指,兩只手指都有感覺,稍加一點力,兩只手指都會彎曲.這表明,力的作用是相互的.

4. 演示滑動摩擦力:伸出右手,讓手掌大拇指根部與桌面接觸,并在桌面上來回擦動,觀察手掌肌肉的情況.現象表明滑動摩擦力的大小跟正壓力、接觸面的粗糙程度有關;還可說明滑動摩擦力的方向規律.

5. 演示靜摩擦力:用左手掌把右手掌壓在桌面上,然后順著桌面拉或推右手掌,會明顯地感到有一個阻礙右手掌起動的力.如果左手掌對右手掌的壓力越大,順著桌面拉或推右手掌,使它剛要發生運動時,會感到阻礙右手掌的力也越大.

6. 演示壓強:先用指尖肉體部分壓手掌,再用手指指甲壓手掌,兩次用力相同的情況下,比較手掌的感覺.可說明壓強大小在相同作用力的情況下與作用面積間的關系.

7. 演示杠桿原理:用手來提東西,從而說明手臂涉及到的杠桿知識——支點、力臂等.

8. 演示力的分解:每兩個學生一組,在原座位上,一人右手(或左手)叉腰,另一人向下拉他的肘部(如右圖),然后交換,體會拉力對手臂產生的兩個作用效果.這說明應該按力的實際作用效果來確定分力的方向.

二、電磁學(注意人體安全)

1. 演示靜電現象:①用手指接觸一下帶電的驗電器的金屬球,箔片就會合攏,說明電荷通過人體流向大地.

②在干燥的冬天里,人體與衣服由于運動而互相摩擦產生了電荷,且人體由于皮鞋、地毯等與大地隔離,這些電荷在人體上積累逐漸增多,當手與別人手或別的物體靠近到接觸時,會有放電現象發生,人就有了局部觸電的感覺.

③摩擦起電:用塑料泡沫與手摩擦,極易使泡沫帶負電,而且可以將吊起的乒乓球吸引得不停跳動.

2. 估測人體的電阻:用兩只“手”握住歐姆表兩表筆,讀出其電阻.為了有明顯的讀數,兩只手最好弄濕或與一電阻并聯.

3. 模擬實驗:手拉手模擬電阻的串聯和并聯.

4. 手在“驗電筆”中的作用:使用驗電筆時,手必須接觸驗電筆后面的金屬部分,當有電時氖燈才會發光.

5. 演示烘干機的原理:在靜電計的兩塊平行板之間插入“手”,靜電計的指針會偏轉,說明平行板電容器的電容隨著電介質的改變而變化.

6. 判定磁場力、磁感應強度、電流、運動方向的關系:左、右手定則和安培定則.

7. 演示自感現象:如圖所示,E是由4節一號干電池串聯組成的6V直流電源,L為帶閉合鐵芯的線圈,電鍵K是由兩根導線的裸露銅線構成.兩根導線的端部剝去1～2厘米的絕緣皮,用兩只手的拇指和食指捏住裸露銅線,以余下裸露銅線的搭接或分開,作為電鍵的接通或斷開.

要求一學生用兩只手分別捏住裸露銅線的A、B處,將裸露銅線的余下部分搭接好,然后迅速分開,該學生有強烈的觸電感覺.表明在電鍵K從接通到斷開瞬間,A、B之間產生了很高的電壓.

還可將線圈從400匝減為100匝,在同等條件下,學生觸電的感覺減弱;取掉線圈的閉合鐵芯,觸電的感覺幾乎消失.這些說明,線圈的自感系數與線圈的匝數、是否有鐵芯有關.

三、熱學

1. 摩擦生熱:用兩只手掌互相摩擦,感覺手發熱.

2. 用手判斷溫度不準確:在冬天里,用手分別接觸鐵塊和木塊,會感到鐵塊較冷,所以做出鐵塊的溫度較低的錯誤判斷.其實,冬天戶外的鐵塊、木塊由于跟周圍環境不斷發生熱交換,最終它們的溫度都與空氣溫度相同,但由于鐵是熱的良導體,當溫度較高的手與之接觸時,熱量極易從手傳向鐵塊,使手接觸到鐵塊部分的溫度在較短的時間里下降快些,而感到冷些,木塊的情況正好相反,故用手判斷溫度是不準確的.

3. 演示蒸發現象:在手上涂一些酒精,手感覺比較涼爽,說明蒸發吸熱.

4. 演示金屬粘手現象:把一塊銅塊或鐵塊放入冰箱冷凍室,過一段時間后可拿出來實驗觀察,分別用干手和濕手觸摸金屬塊,進行比較,將會出現手和金屬物粘在一起的現象.這是因為人體溫度高,但表皮溫度低,且由于皮膚的傳熱性能差,不能使冰熔化.而從皮膚中蒸發出的水汽在金屬表面迅速變成冰,這樣就在手和金屬物之間形成一層薄冰,將兩者粘在一起.

四、光學

1. 光的衍射:緊閉手指,將食指與中指的狹縫平行對準日光燈,用眼睛透過手指縫觀察,會看到狹縫周圍出現彩色的衍射條紋.

2.演示光的直線傳播現象:使手電筒產生光,用手做各種造型,在墻壁上出現各種動物的“影子”,表明光是沿直線傳播的.

3. 演示光的折射現象:用一個透明的玻璃杯裝滿水,然后把一手指插入水中,會看到手指好像折斷了的現象.這是光在空氣和水面的交界處發生折射而造成的.

總而言之,用“手”做物理實驗,不但可以讓學生了解“手”的生物機能,而且可以親身感受物理情景,從中理解物理知識,可謂一舉兩得.

責任編輯 羅 峰