職業高中物理實驗室教學中自制儀器的制作和改進

■王靜

職業高中物理實驗室教學中自制儀器的制作和改進

■王靜

10.3969/j.issn.1671-489X.2013.14.022

實驗教學在職業高中物理教學中占有重要地位，是培養學生動手能力、科學精神以及嚴謹學風的基礎。從目前職業高中物理實驗教學的實踐來看，自制儀器設備所起的作用不可忽視，它可以有效地彌補實驗儀器設備配備的不足，對實驗教學起到很好的輔助作用。本文根據筆者多年的物理實驗教學和管理經驗，借鑒相關的物理教學方法和模式，重點研究了激光線光源、牛頓第一定律驗證儀器和現有幾何光學實驗儀器3種儀器的自制和改進方法。

1 激光線光源的改進和自制

激光線光源在職業高中物理實驗教學中的應用比較普遍，諸如通常的演示實驗、探究性實驗、隨堂實驗以及課外實驗等，但同時由于激光管的使用壽命一般僅為2年左右，使得激光線光源儀器的使用成本相對較高，為此，筆者采用以下方法，對簡易激光線光源的自制做了改進。

采用的基本材料為市場價格僅為每個4～5元的玩具性質的激光手電筒和一個直徑約為5毫米的細玻璃棒。其制作的基本方法和步驟是先用鋸將玻璃棒的一小段切下，并將之嵌入到激光手電筒的螺帽內，這樣就可以將手電筒的點光源轉變為了線光源。這種改進的優點是光束強，可見度大并且是單色紅光，價格便宜成本低，可廣泛應用于職業高中物理實驗教學的各個方面。

2 牛頓第一定律驗證儀器改進和自制

職業高中物理理論課程學習中對于牛頓第一定律學生們普遍感到比較抽象，不容易理解。筆者根據自身的教學經驗自制了一套實驗儀器，用以幫助學生直觀的學習和理解牛頓第一定律。

這個自制實驗儀器所采用的基本材料為1個尺寸為90厘米×35厘米的木板，裁縫師傅使用的軟尺4個，保利木板做的光滑的貼面，經過粗糙化加工的粗糙貼面。其制作的基本方法是：先將木板分割為2個部分，1個尺寸為50厘米×35厘米，1個為40厘米×35厘米，2個木板采用活頁進行連接，第一個木板與水平面的夾角小于等于30°，第二個木板放在水平的桌面上，同時為了避免以后的小車從斜板運動到水平板發生碰撞，水平板要稍微高出0.4毫米左右。然后將水平板分為3部分，一部分為普通木工版面，一部分為粗糙貼面，一部分為光滑保利板面，同時要在2個板面上貼上軟尺來測量小車的滾動距離，從而來驗證牛頓第一定律中關于物體運動和摩擦力的關系。然后進行實驗，可以很容易地直觀地得到這樣的結論，貼面光滑摩擦力小運動距離大，相反則結果也相反。這個自制儀器設備的優點是所用材料少成本低且制作結構簡單容易操作，演示效果明顯易于學生觀察。

3 現有幾何光學實驗儀器改進方法的探討

職業高中物理實驗教學中實驗室所配備的幾何光學實驗儀器一般存在以下缺點和不足，由于儀器所使用的為12伏、45瓦的鹵鎢燈光源，其光線太弱可見度小，同時由于燈絲發熱造成溫度過高經常引起燒壞現象。筆者通過探索和相關的測驗，進行了如下的改進。

3.1 對光具盤的改進

具體的做法是在圓盤的后面加上了一個長約25厘米的曲柄構件，其比光具盤半徑大約超出10厘米，曲柄彎臂大約長7厘米，曲柄用以固定在光具盤的后軸線上，然后用螺絲加以穩定，這樣曲柄就可以圍繞圓盤進行隨意的轉動。另外，在曲柄圓盤的頂端焊接2個定位鐵圓圈，其直徑應該略大于激光手電筒的直徑，然后在用螺旋鐵釘進行固定。

3.2 用自制的激光線光源來進行替代原來的鹵鎢燈

由于激光線光源的開關設為輕觸式，控制操作不夠方便，可以采取用引線引出來將其直接接在支架上，使之改為波動開關控制。在具體調整的時候，可以打開開關轉動激光線光源，讓激光射向版面為一個光束，使光束正好定位在平面鏡的中心位置，然后再用螺旋鐵釘將激光手電筒進行正確的固定。

這個改進的儀器可以用于演示的實驗主要有下面幾個，用中間的一束激光可以演示光的折射和反射定律，可以用于演示鏡面反射和漫反射，這樣使得它們之間的區別可以做到輕而易舉的辨別，還可以演示光路的可逆性質，可以用于演示光的全反射和臨界角。此外，還可以用于演示光的雙縫干涉原理和單縫衍射。根據這個改良實驗儀器設備的使用情況來看，它可以有效地解決原本需要經過非常復雜的操作并且還可能會產生不了明顯效果的常規實驗操作，并且能夠訓練學生觀察問題解決問題和創新的能力。

4 總結

本文根據職業高中物理實驗室教學的實際和相關的教學需求，研究和探討了實驗室教學中自制實驗儀器設備的相關問題，這些制作方法一般根據教師教和學生學的需要，簡明扼要又富有成效，實踐證明，能夠有效地保證物理實驗教學的順利開展，同時也可以加深學生對于抽象物理知識的理解體會。

河南省駐馬店驛城區成人職業教研室）