實驗創新——展示知識魅力

岑浙表

(慈溪市逍林中學,浙江慈溪 315321)

作為一門以實驗為基礎的學科,傳統的物理實驗在物理教學中的地位無可替代,在學生學習物理知識的過程中,其作用遠強于多媒體課件的展示.一個有創新意義的好的演示實驗能為學生提供更豐富的感性材料,能更深刻地理解知識的內涵,從而更能激發學生探究物理知識的興趣和激情.

1 舊材新用

在實驗室里,常有許多久置不用或者被淘汰下來的儀器設備.但是,相當一部分可加以改造和利用,使這些裝置發揮余熱,舊材新用.

在講述磁場對電流的作用時,教材及一些參考資料中所例舉的演示實驗例子其效果均不能令人滿意,只能勉強地定性說明一些問題,對知識魅力的展現起不到應有的作用.我們可以充分挖掘現有器材設備的潛力,來很好地解決這個問題.

把洛倫茲力演示儀內的底座連同線圈整體取出,拆去射線管,就得到如圖1所示的裝置,它能提供一個空間足夠大的近似的勻強磁場,而且,磁場的強弱和方向可通過調節線圈電流的來改變.取一根長約20 cm、直徑約為3 mm左右的小鋁棒,把表面仔細打磨干凈;用兩根長約40 cm、直徑0.4 mm左右的銅漆包線連接懸掛,并組成如圖2所示的結構.

圖1

圖2

接下來我們便可以開始精彩的實驗和講解了.在這個大而開放的空間里面.可以輕松地體驗到磁場對電流的作用以及影響磁場力的因素.更可貴的是,可以用此裝置來進行定量研究:當不通電時,測出標尺與懸掛點的高度,記為h,通電偏轉時測出沿標尺方向的偏轉距離,記為 s,則F=(圖3).由此可見,導體棒所受水平方向的安培力 F與s成正比,因此,可以通過控制變量,分別來得到通入導體的電流I發生變化時F與I的關系;改變導體棒的通電長度(如圖4)時F與L的關系以及改變圈中電流時F與B的關系.該實驗直觀明晰,操作性強,教學效果顯著.

圖3

圖4

2 畫龍點睛

實驗的成敗往往在于一個關鍵的環節,解決了這個關鍵問題,就會看到想象中的精彩.

圖5

在講述泊松亮斑的內容時,學生對課本介紹的內容既好奇又迷惑,也懷疑中心亮斑的真實性,而此實驗的演示對很多教師來說顯得困難,效果不好,關鍵之處就是沒有一個理想的小而圓的障礙物.我們可以用大頭針蘸墨汁在凹透鏡中心點上一個很小的圓墨點,然后,用一個普通的激光源垂直照射該點,經過精心調整,投射到白墻上,可以非常清晰地看到衍射圓條紋,中心亮點赫然入目(圖5).學生在興奮中領略了知識的魅力.

3 動感活力

培養學生的動手能力,是我們物理教學的重要一環.通過動手來體驗成功;通過動手來培養興趣;通過動手來激發探究和創造能力.

下面是一套電動機的模型裝置,每一個學生均有條件制作并獲得成功.

在一張泡沫板上相距5 cm平行固定兩個“M”形狀的金屬架(可用粗鋁線制作);準備一條強磁體(市面上有售);用直徑約1.5 mm左右的銅漆包線制作一個3 cm×4 cm的線圈,匝數約為10匝,線圈要扎緊綁結實,兩個引出端作為中心軸,把線圈平放,用刀刮去兩根引出端向上一面的絕緣漆,使該面能和兩個支架接觸良好.整個裝置結構如圖6所示,接通電源,用手輕撥線圈,在強磁場的作用下通電線圈會快速的轉動起來.我們可以引導學生對裝置的原理進行分析和研究,并鼓勵他們進行再設計和再創造,從而進一步開發他們的探究能力,激發學生的創造性,體驗成功的快樂.

圖6

4 余音繚繞

物理起源于生活,立足于實踐,學以致用,用而促學.每一點物理知識、每一種物理情景所帶給我們的啟發總是那么余音繚繞,綿而不絕.

在講授磁場對通電導線的作用時,講到如圖7的例子,當電鍵S接通后,彈簧底端將會上下跳動.學生能理解其原理,但內心很希望能有一個實物展示,而該實驗很難做成功,教師往往一講了之.我們可以用這樣一個實驗來替代:一個普通的動圈式小揚聲器;1節干電池;2根導線.先剖析揚聲器內部結構及原理,然后連成如圖8電路,當用一根導線緩慢地調整到一個剛好能接觸紙盆上的銅線時(注意電源的極性應能使通電時紙盆向外推),揚聲器就能發出持續的聲響,組成了一只最簡單的門鈴.在學生深感意外時講解其發聲原理,揭示其實質.這時揚聲器發出的響亮的聲音一定會在學生的耳邊久久回蕩.

圖7

圖8

通過上述實驗的挖掘創新和精心演示,使學生領略了知識的魅力,在獲得知識的同時更激發了創造性思維,增強了學習物理的興趣,加深了對物理知識探求的渴望.