數字化便攜式實驗柜

唐子璇

在很多學生的眼中，物理是一門較難掌握的學科，如果缺少對相關實驗的操作與理解，學起來會覺得更難。

通過調查，我發現一些中學的物理實驗教學存在缺陷。比如硬件設施不齊全、教師攜帶實驗器材極不方便、難以組織所有學生到實驗室操作、學校實驗室未能隨時開放等。

為解決上述問題，我設計了一個數字化便攜式實驗柜。

一、結構組成

數字化便攜式實驗柜主要由柜體、交直數字顯示實驗電源、電流表、電壓表、多孔電插板、學生實驗平臺、多種實驗組合體展示平臺等組成。

柜體主體用鋁合金型材、木制大芯免漆板及萬向輪制作。柜體分三層，柜門由兩塊磁性白板用活動鉸鏈連接組成，展開后尺寸為1 200×800mm，可滿足演示實驗要求。

實驗電源釆用專業廠家生產的數字實驗電源，提供0V至30V交直電流電壓輸出。外殼采用ABS工程材料，核心部件采用優質環形變壓器，電路采用單片機控制技術。

數字實驗電源帶2個數碼管，能顯示交流電壓、交流電流、直流電壓、直流電流。可提供220V交流電，即插即用，還能承受瞬時沖擊電流。設短路、過載快速保護，過載時蜂鳴報警，有獨立的輸出開關，安全適用。

兩根升降活動桿用于固定活動磁性白板和做各種支撐實驗。

活動透明蓋板和學生實驗平臺均釆用透明有機玻璃板制作，適用于做各種靜電實驗提供平臺，也方便師生看清柜內的實驗器材。

演示實驗板用兩根升降桿固定，主要用于教師做課堂教學演示實驗，操作簡便。

二、實驗附件

1.電學實驗附件

本儀器可供教師在投影機上演示通電導線在磁場中的受力情況，讓學生掌握安培力的產生原理，安培力與電流方向、磁場方向之間的關系，還能驗證左手定則。

2.力光實驗附件

如圖所示，演示實驗板根據中學物理教材力學演示實驗的基本要求，吸取了線路實驗板的特點和長處，同時在每塊線路實驗板上安裝4個強磁體，可吸附在磁性白板上。

力光實驗器材可拫據教學要求，配備如實驗底板、大三角支板、緊固銷、塑料吊環、平拋導軌、斜拋導軌、重錘等。

三、操作與演示

使用時，打開柜蓋鎖，翻開折疊前上蓋，往上拉至豎直位置，插入固定槽，翻蓋形成一塊演示板，可做各種實驗演示。相關的演示數據可在演示板上端的顯示屏上顯示，方便學生實時掌握實驗結果。

柜內有三層組合體柜，包括力學類和電學類等各種相關的實驗器具，可隨時拿出做相關的實驗。除了在課堂內進行實驗操作之外，如果對相關知識點掌握不牢，還可在課余時間反復進行實驗。

四、創新點

1.通過調查中學實驗室建設與實驗教學中普遍存在的問題，結合教學與實驗的實際情況進行設計，讓農村學校也可正常開展實驗教學，實現實驗常態化。

2.教師在教室做實驗時無需大費周章地搬器材，學生在課余時間也可以反復進行實驗，真正理解所學知識。

本作品可視為教室里的實驗室，功能齊全，方便高效，成本低，易普及，市場需求量大，應用前景好。（指導老師：唐迎華）