微小量放大法在物理教學中的體現

◇　浙江　駱士珍

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微小量放大法在物理教學中的體現

◇浙江駱士珍

在物理教學中,常常會遇到有些微小量很難直接測量,有些實驗現象很難被直接觀察到,這些問題不解決好,學生難免會產生疑問．如果能借助某些方法或者實驗手段將其“放大”,就能更好地幫助學生解決問題．眾所周知,在測量微小量時,通常會將其累積成一個比較大的量之后再去測量,比如要測量一張紙的厚度,我們可以先測量300張紙的厚度,再將結果除以300即可測得一張紙的厚度,這種測量方法就是累積放大法．在測量單擺周期、導線的直徑等實驗中都可以采用類似的方法.再如用導線切割磁感線研究電磁感應現象的實驗中,由于單匝線圈感應電流較小,這時不妨先把大量導線“疊繞”在一起去切割磁感線,可以發現電流計指針轉動更明顯了,這種方法叫作電磁放大法．由此可見,“微小量放大法”在物理教學中普遍存在,因此筆者認為教師要嘗試把這種思想落實到日常教學中去,鼓勵學生去大膽猜想、創新實驗方案,培養學生善于觀察、勤于思考、自主創新的綜合能力．

1　“微小量放大法”的思想內涵

把待測的物理量進行簡單的重疊或放大若干倍后再測量,或者經過一些巧妙的方法使不明顯的實驗現象變得更為明顯,這就是“微小量放大法”．在物理教學中要注重“微小量放大法”的滲透,要讓學生領會到這種重要的思想方法,打開學生的思想之門,激發學生的實驗創新思維,真正讓學生體驗到學習物理的樂趣．

2　“微小量放大法”的教學實踐

2.1“微小量放大法”在“伽利略對自由落體運動的研究”中的初步體現

當年伽利略在研究物體下落的位移與所用時間的關系時遇到了困難,由于物體下落得很快,而當時只能靠滴水計時,這樣簡陋的計時工具無法測量自由落體運動所用的時間．后來經過不懈努力，伽利略想到了用沖淡“重力”的巧妙方法“放大”小球運動的時間,即讓銅球沿阻力很小的斜面滾下來,從而延長小球運動的時間,以便于測量．

2.2用“微小量放大法”制作的生活工具

偉大的古希臘哲學家阿基米德曾經說過一句名言:“給我一個支點,我可以撬動地球.”沒錯,這就是杠桿放大原理．在生活中很多工具都利用了杠桿放大原理,比如開瓶器、大力剪、老虎鉗等是利用“省力杠桿”把“力”放大;筷子、裁衣剪刀、火夾等是利用“費力杠桿”把“距離”放大．利用生活中的2類工具進行杠桿原理的教學可以提高學生理論聯系實際的能力．

2.3用“微小量放大法”觀察微小形變

圖1

“彈力”一課中的微小形變對于大部分高一新生來說是比較難理解的概念,下面筆者就談談自己對這一部分的教學設計．首先通過靜止在水平桌面上的物體來研究桌面的形變情況．那桌面究竟有沒有發生形變呢?學生對此認識不一,最科學的方法當然是用實驗來驗證,一束激光通過裝置中的2面平面鏡反射到墻壁的刻度上,當學生對桌面施加壓力時,發現光點在墻壁上刻度的位置發生了改變,光點位置的變化說明了桌面確實發生了形變,這是光點反射放大法．該實驗的課堂效果非常明顯,活躍課堂氛圍的同時,使學生對實驗結論更加信服,對知識的記憶更加深刻．為了進一步讓學生體會微小形變的普遍性,筆者又設計了一個學生分組實驗——探究玻璃瓶的微小形變.通過擠壓瓶子,細導管中的紅色液面相對于“標記”發生了明顯升高(如圖1),液面高度的變化說明玻璃瓶發生了形變．在玻璃瓶的體積變化一定的情況下,利用導管橫截面積的“小”把液面高度變化“放大”了,這就是液面升降放大法．