電學實驗演示困境的解決方法—以電器元件的改進為例

葉新風 范吉清

一、改進的緣由

電學實驗具有元件個數多、電表示數小、量值變化多等特點，課堂環境下進行演示比較困難。比如在使用電學實驗器材進行演示的過程中，要一只手扶著插線板，一只手進行拔插導線等操作，十分不便。針對以上情況，結合教室的教學環境，筆者利用磁鐵和白鐵皮對電學演示實驗器材進行了改進。

二、改進的思路

利用白鐵皮和強磁鐵改造電器元件，使電器元件能夠吸附在鐵質黑板上，實現雙手靈活操作的目的。

三、改進的材料和做法

改進工具主要包括美工刀、老虎鉗、銼子、剪刀等，主要操作是為元器件安裝上白鐵皮底座，主要工序有去腳、裁剪、折邊、打磨等。

初中電學實驗涉及的主要元件有電池、電阻、電鍵、電表、變阻器等，各元器件的底座差別較大，但加工過程基本相同，這里以變阻器和電表為例來介紹。

白鐵皮可在出售晾雨棚、防盜窗的店鋪購買到，厚度1 mm為宜。2 mm厚的白鐵皮硬度大，價格較貴，改進時比較費力。對于磁鐵，可選用價格相對便宜、內稟矯頑力強的強磁釹鐵硼，20 mm×10 mm×5 mm的強磁釹鐵硼價格為2.20元，根據需要改進的元件總量購買白鐵皮和強磁。

對滑動變阻器的改進，先要測量它的尺寸，再來裁剪白鐵皮，最后加工底座并加以安裝。用尺子量出滑動變阻器的長和寬?？傞L的測量包括滑動變阻器總長以及各腳尺寸的測量。依據滑動變阻器的尺寸，裁剪白鐵皮并在其上用鉛筆畫出包裹支架的寬度，剪去多余的部分，用平口鉗沿著虛線部分折邊，讓白鐵皮包住支架各腳。除了包裹各腳外，在滑動變阻器中央部分的白鐵皮還可以折成鐵兜盛放磁鐵。這樣，滑動變阻器的套件就完成了(如圖1所示)。不同類型的滑動變阻器套件做法不同，圖1只提供輪廓參考，沒有標注數據。

圖1 滑動變阻器套件

對電表的改進，以實驗室常見量級為2.5的電表為例，用螺絲刀取下螺絲，打開后蓋，以后蓋螺絲孔為參照水平面，在電表兩邊用鉛筆畫線，用加熱的美工刀沿著鉛筆線劃，使電表三面的塑料外殼截面與螺絲孔相平。加工好后用美工刀把毛邊打磨，然后用三角板測量出電表側面的寬度、電表底座的寬度、電表底座的長度，在白鐵皮上進行截取。做成的套件形狀有點像垃圾撮，沒有合攏的那個面的處理最為關鍵。根據電表內部情況，把做成的套件底部剪成“山”字形，那兩個多余的長方形的邊就是用來做成放置強磁的鐵兜，用平口鉗把它折好，然后再略微捋平，用錘子把做成的套件三面共打6個孔(如圖2所示)，孔里插入釘子。然后把套件套上電表，用平口鉗夾住釘子在火上燒紅，把套件上的6個孔對應處的電表外殼進行打孔，這樣電表外殼上也有了6個孔，可以用螺絲固定了。套件固定好后，把強磁放入做好的鐵兜里。

圖2 電表的套件

其他元器件的改進方法與此相似，不再贅述。對于有引腳的元器件，比如插板式元器件，其引腳凸出部分用美工刀削掉，在削的過程中，可用美工刀緊貼底棱來回拉，當塑料引腳出現一個凹痕時，用尖嘴鉗一掰就去掉了引腳，得到一個平整的底板。

一個簡單的電路所用元件改裝后的實物圖如圖3所示。

四、改進后的效果

(1)實驗器材在黑板上移動方便，元件可任意放置，由于強磁的作用，元件不會自動下降。

(2)實驗過程中，直觀性強，在電路連接過程中，學生容易接受。

(3)演示效果明顯，可以在黑板上演示斷路、短路、電路中電表變化等。

(4)實驗完成后，所有的強磁很方便取出，便于保管。

(5)可以完成《探究串并聯電路電壓的規律》《探究串并聯電路電流的規律》《探究滑動變阻器改變燈泡亮度》《探究電阻上電流與電壓關系》《探究電阻上電流與電阻關系》《測量小燈泡電阻》《測量小燈泡功率》等演示實驗。

五、注意事項

(1)由于在黑板上演示所需導線較長，受重力作用，導線會向下垂掛，影響電路講解。購買強磁的時候可以多買一些，用強磁把導線壓在黑板上，演示效果就更好了。

(2)強磁會對周圍環境中的一些電器元件產生干擾，所以寒暑假期間，要把強磁放在干燥的地方，并且用泡沫包裹起來。

(3)由于電表距離學生遠，學生觀察不方便，如果學校有實物投影儀，可以先在黑板上把電表接好，然后給學生講解，放在投影儀下進行實物投影，增強演示效果。

(4)強磁的缺點是易碎，演示完成后，避免強磁相互撞擊。

(5)如果用白鐵皮做成盒狀，用膠粘在電表后面，過段時間就會脫落，效果不好。電表內放置的強磁由于內側沒有固定，有時強磁會移動。