物理實驗儀器的準備與使用

■堵亞娟

物理學是以觀察和實驗為基礎，融合人類的理性思維發展起來的基礎學科。今天，作為物理學兩大主線的理論物理和實驗物理，其勢交錯發展，無論是哈勃望遠鏡觀察的宇宙圖景、歐洲的核子對撞實驗，還是北京正負電子對撞機上的每一個實驗新發現，都在令人激動地修正乃至改寫業已存在的物理圖景，實驗物理學正日益以其成果和魅力吸引越來越多的目光。明天的物理人才和各個應用學科的人才，就得通過今天的實驗室培養，因為通過物理實驗進行科學探究是學生學習物理知識和培養能力的重要途徑，而組織學生實驗所取得的教學效果很大程度上取決于實驗所需儀器的認真有效準備與合理使用。筆者就平時物理教學關于儀器準備與使用的一些經驗整理出來，供同仁斧正。

1 組織學生實驗前，儀器的準備要重視檢查

準備實驗儀器時，首先要檢查儀器的數量是否能按照實驗教學中學生分組情況配備充足，盡可能使得每組學生人數少一點兒，以增加每位學生動手實驗的機會，這就要求儀器的成套發放量較大；其次要認真檢查儀器質量，這要求準備實驗的教師不僅從外觀看儀器有無破損，更要通過自己的經驗或檢測儀器判斷實驗所用的儀器性能有無問題，因為在學生實驗開始前進行維修，教師有充足的時間和空間，否則，學生實驗中途儀器出現問題，學生實驗勢必被迫終止，造成教學安排混論，教學組織困難，浪費教學時空與學生學習資源，實驗教學效率低下。

比如測量密度的實驗中，依次要觀察天平的各個零件、砝碼盒砝碼和鑷子、量筒的杯口和刻度……是否符合儀器的規格和使用的質量規范，一旦發現砝碼有破損、生銹，量筒或量杯的刻度出現磨損，量筒破損等，就要及時更換配齊。

2 學生實驗過程中，儀器的放置要有序

組織學生實驗前，教師就應該開展實驗前的規范教育，要求學生每次實驗都要認真按照規范步驟觀察、操作儀器。而要做到這一點，首先就要求學生在實驗中，實驗儀器要科學、規范、有序放置和排列，放置要本著安全、規范、方便操作檢查和觀察的原則。比如：電學實驗中開關、滑動變阻器一般要放在靠近操作者的位置，便于學生操作；電壓表、電流表的表盤必須正對面向操作者，以便于觀察和讀數；導線以及元件的連接必須直觀，以便檢察電路。這里特別要提醒學生注意，實驗中使用照明電源時，注意所有的接頭金屬部分不能裸露。儀器的有序放置，還可以防止在使用液體實驗的過程中碰倒容器，造成液體污染儀器或者有害液體腐蝕人體，造成人身傷害。再如測量密度時，盛有液體的量筒放置的位置就要注意在人的手臂不易直接碰倒的位置，以免打壞量筒，或者液體濺濕天平和砝碼，造成儀器銹蝕。

3 實驗方案實施中，儀器的選擇要恰當

在實施實驗方案的過程中，選擇規格恰當的實驗儀器，既能保護儀器，又能讓實驗順利、安全地進行，減少學生探究過程中的障礙。如用彈簧測力計、橡皮帽、注射器、細繩估測大氣壓強的數值時，注射器的活塞面積必須很小，最好是醫學用的皮試注射器，否則對彈簧測力計的拉力就會超過其量程使實驗無法進行。另外，注射器材料要是塑料的，防止因為玻璃破損傷害學生。特別值得注意的是，電學實驗一定要注意選擇的儀器量程與實驗中的被測電流、電壓等電學量是否適配，否則損壞儀器，造成較高的經濟損失，還會帶來一定的安全風險。

4 儀器使用過程中，操作要規范

進行實驗時規范化的操作是實驗成功的關鍵條件之一，使用儀器時要按照其使用規則進行操作，做到準確、安全、可靠，以培養學生良好的操作技能和操作習慣。如用天平測鐵塊質量的操作規范主要是：把天平放在水平臺上，游碼移到標尺左端的零刻線處，調節衡梁螺母使橫梁平衡，被測鐵塊放左盤，砝碼放右盤，用鑷子從大到小加減砝碼等。使用溫度計測液體溫度時，溫度計要保留在被測液體中，不要碰到容器底和容器壁，溫度計的玻璃泡要與被測液體充分接觸，待示數穩定后再讀數，且視線要與溫度計的液柱上表面相平。電學實驗用的儀表連接時，接線柱的正反連接要正確，量程選擇要正確，滑動變阻器接入電路時滑片要放在最大阻值位置，電路連接好后要采取瞬時通電的方法檢查電路，以保護各電路元件。

5 觀察儀器要細致

對實驗儀器進行觀察或閱讀使用說明書，理解儀器或工具的名稱、用途，掌握其使用方法，是物理教學中培養學生實驗技能的重要途徑。通常測量工具和儀表都有零刻線、量程、分度值等，在觀察這些儀器時，要首先觀察這些信息，便于讀數或保護實驗儀器。如用量筒測量鐵塊的體積，在觀察水面的位置時視線要與量筒里的凹液面相平，再結合量筒的分度值進行讀數；用彈簧測力計測量力時，由于不同彈簧測力計的分度值、量程不同，讀數前要先確定彈簧測力計的量程和分度值，才能正確地讀出它的示數，同時防止所測的力超過彈簧測力計的量程而損壞它。

6 教育學生善始善終，安全、完整實施好實驗的全部流程

相當多的學生進實驗室具有好奇心理，而沒有注意到實驗的安全要求。因此，教師每次實驗前都要充分考慮儀器的安全性能，防止損壞儀器，甚至給學生帶來傷害，造成教學安全事故。如演示內能與機械能的轉換時，要用到空氣壓縮引火儀，事前要充分檢查該裝置鋼化玻璃的強度是否可靠，可以在課堂外先行實驗，以免在課堂上爆炸而傷害學生；安裝家庭電路時，要先教給學生一些安全用電的知識，實驗時所用的老虎鉗的塑料外套絕緣性能要好，防止因為手柄上的絕緣塑料老化或破損造成觸電事故。

實驗的規范性中不應忽視實驗的操作步驟的完整性。一些細節性的步驟要求學生養成習慣執行，如實驗完畢，應該切斷水源、電源，各種可能造成污染的實驗材料妥善處理好，所有的器材必須清理、包裝好，按照儀器保管規范放置好，接受教師的檢查，儀器、材料等絕不應散落在實驗桌面上，良好的實驗習慣才會造就一流的科技人才。■