應用型教具*
——電磁式智能蓄水塔

?

應用型教具*
——電磁式智能蓄水塔

呂日雪王 帥

(河北民族師范學院物理系河北 承德067000)

教科版九年級下冊第八章第二節“電磁繼電器”的教學重點是電磁繼電器的工作原理；難點是利用電磁繼電器的工作原理分析實際應用中的電路.因為電磁繼電器的工作原理比較復雜，如果只通過例子反復講解，初中生理解起來比較困難，比較抽象，應該結合演示實驗講解才容易理解.突破難點時應分析和實際生活接觸比較密切的電路.而初中物理實驗室中卻缺少相應的演示實驗教具.在此指導學生設計制作了“應用型教具”——電磁式智能蓄水塔(圖1).

圖1　電磁式智能蓄水塔教具

通過此教具的制作可以培養學生的創新能力和動手能力.此演示實驗能夠直接觀察到電磁繼電器的工作原理，幫助初中生形象地理解電磁繼電器工作原理.另外，此教具用的都是常見的材料，初中生容易感興趣.所以此教具可用于中學物理教學演示實驗，也可指導初中生課外自行制作此教具.

1電磁繼電器工作原理

電磁繼電器就是利用電磁鐵控制工作電路通斷的開關.

2實驗教具制作背景

2.1輔助教學

電磁繼電器是生產和生活中應用比較廣泛的一種電磁開關，并且也是初中學生需要了解學習的知識.而初中物理實驗室中卻缺少相應的演示實驗教具.

2.2理論與實踐的“橋梁”

物理源于生活而服務于生活，生活中處處有物理.“原理與生活”相結合會大大激發初中生對物理學的熱愛.以此為靈感，理論知識與生活實踐之間就需要一座橋梁.這座橋梁就是“應用型實驗教具”.

2.3低成本教具

初中階段的實驗教具不應耗資過大，應本著低成本的原則.“廢物利用”不僅能變廢為寶，也能培養學生簡樸、節約資源的美好品質.

2.4教學意義

中學物理教學論實驗課要求培養學生的動手能力、創新能力和自制教具的能力.

3電磁式智能蓄水塔教具簡介

3.1演示實驗原理

(1)電磁繼電器原理

(2)物體的浮沉條件

通過水塔里面的浮子上浮、下沉，金屬片的接觸與斷開來控制電磁鐵內部電流的有無，從而控制電磁鐵磁性的有無，最終間接控制水泵的通斷電，實現自動蓄水、自動停止蓄水.

3.2實驗教具演示實驗過程簡介

如圖2所示，電磁鐵A所在電路；電磁鐵B所在電路；低壓水泵所在電路.

圖2

(1)水塔里面的水使用完，浮子下沉，浮子下面的導電金屬片與底座的導電金屬塊接觸，接通電磁鐵A所在電路，電磁鐵A工作，吸引金屬擋片A，彈簧拉動金屬彈片B上彈，金屬彈片B與導電金屬片C接觸，接通水泵所在電路，水泵工作，指示燈亮，蓄水.

(2)水塔開始蓄水，浮子上浮，斷開電磁鐵A所在電路.彈簧拉回金屬擋片A(但不影響水泵所在電路的接通)，水泵繼續工作，水塔持續蓄水.

(3)水塔的水蓄滿，浮子上浮到頂端，浮子上面的導電金屬片與絕緣支桿頂端的導電金屬塊接觸，接通電磁鐵B所在電路，電磁鐵B工作，吸引金屬彈片B回彈.金屬擋片A鎖死金屬彈片B(金屬擋片A和金屬彈片B接觸部分的特殊結構可以實現此功能)，水泵所在電路斷開，指示燈滅，水泵停止蓄水.

(4)繼續使用水塔里面的水，使用完，浮子下沉，實驗裝置重復(1)、(2)、(3)步驟，實現自動化蓄水，自動化停止蓄水的功能.

至此，電磁式智能蓄水塔實現了模擬現實生活中水塔自動化蓄水、自動化停止蓄水的全部過程.

3.3教具設計主要材料

(1)電磁開關部分

塑料底座，金屬桿，彈簧，開關，木塊，金屬片，廢舊金屬片，螺絲釘，漆包線，導線，音叉底座等.

(2)水塔部分

塑料油桶，水龍頭，塑料導管，可樂瓶，導線，導電銅片，塑料支桿.

(3)動力部分

低壓水泵.

(4)其他

低壓直流穩壓電源，指示燈(小燈泡)，螺絲釘，導線，開關等.

(收稿日期：2015-11-10)

*河北省教育科學“十二五”規劃課題“《中學物理教學論實驗》教學中培養應用型物理人才的教學模式研究”,項目編號：1403040

短文薈萃