初中物理实验教具制作实验与探究

中学物理实验教具制作实验与探究摘要:通过中学物理部分实验进行分析,从中选取几个有典型的演示实验自制教具,并对这几个实验教具的制思路,制作材料，制作方法进行探究。并讨论自制教具型课堂与以前传统式教学相比，效果的差别关键词：演示实验；自制教具；探索随着教育理论的快速发展，实验教学已成为学生直观地了解自然和和认识事物发展规律的重要手段。物理教学作为自然科学教学的重要组成部分，其实验教学越来越受到人们的关注与重视，随着物理教学改革的不断深入，教学内容的不断变化，和新课标对物理教学的要求，传统的实验教学已跟不上教材的变化和时代的要求。然而在我们贵州很多贫困的山区，很多学校根本就没有所需的实验器材，何况是精确度高的实验器材，因此自制教具是补充这一空白的重要途径。而自制教具它又有不可取代的意义，自制教具在教具中占有很重要的位置。从改革教学方法的角度看，它会比一般教具更有使用价值。国际上通常把自制教具称之为“无价”或“廉价”教具。这种称呼只指花钱少，不是指教具本身的使用价值。国外教育界的人士，非旦不小看廉价教具，相反，还非常推崇它，广为提倡。许多关于廉价教具的国际研讨会都是做为教学原则和方法的学术活动来进行的。可以毫不夸张地说“自制教具是教学过程中永恒的话题”。自制教具有很强的针对性。一般都是针对教学的重点，难点进行研究制作教具。在弥补工业产品品种数量之不足、扩大学生动手使用教具的机会，强化动手能力的培养，改革教学方法，提高学习的积极性等方面，也都需要有针对性和选择性。自制教具有很强的灵活性。从设计构思到具体制作，都由作者自行创意筹划，制作过程中也可以停下来修改。从使用角度看，可以在课堂上边讲边做。也可以利用课余时间制作，更可以和其他相关课题结合起来。灵活性还表现在同一课题可以有许多不同表达形式，以适灵活的教学方法，这是工业品无法比拟的。1.自制教具实例1.1直臂杠杆与简易托盘天平直臂杠杆与托盘天平的工作原理都相同，都是根据杠杆平衡原理自作城的，根据它们的工作原理相同，我们可以讲直臂杠杆和托盘天平融为一体，自作成的直臂杠杆经简易改装后即可成为托盘天平。由于天平有一步是要调节平衡，二制作的直臂杠杆又很难达到这一效果，因此可以在杠杆两端加入平衡螺母，即可调节细微的平衡。为了使杠杆更直观形象，使学生更易接受和理解，可以在杠杆上刻上刻度。在杆的中央垂直地盯上一个丁，这样也可是托盘天平直观形象。1.1.1所需器材一块10cm×10㎝×2㎝的木底板，一根40㎝×3㎝×2㎝的木条，一根50㎝×2㎝×1㎝的木条，铁钉两枚，刻度尺，带螺帽螺丝钉两枚。两个相同的盒盖，细铁丝若干1.1.2制作方法（1）将作支撑的木条竖直的固定在木底板上，在支撑的木条的上部中央订一颗较大的钉。（2）在作杠杆的木条上刻上刻度，并每隔5cm打一个大小与支撑木条上的那个较大钉的直径差不多的孔。在木条的中央处垂直订上一铁钉作天平的指针。（3）在杠杆的两端各安装上一颗带螺母螺钉作天平的平衡螺母。用细铁丝制成两个圈以便挂托盘。如图1图11.1.3等臂杠杆（1）将杠杆的中心那个孔穿在支柱的钉上，调节杆两端的平衡螺母，使杆处于平衡状态（2）在杆的两端分别挂上重物或砝码使杠杆处于平衡。任意规定一端作为动力。则支点到所挂物体处即为动力臂，另一端相应为阻力和阻力臂，在杆上读出相应力臂的长度，根据力臂的长度和所挂物体的重量即可得出该杠杆为省力杠杆还是费力杠杆（3）把钩码挂在杠杆的另一侧，弹簧秤挂在钩码与支点之间的上方，这时钩码对杠杆的作用力向下，弹簧秤对杠杆的作用力向上，杠杆仍能保持水平位置。把钩码的重力作为阻力，弹簧秤的拉力作为动力，改变力与力臂的数值，使杠杆平衡。可由力矩平衡公式F1L1=F2L2验证结果与理论结果相同1.1.4托盘天平（1）将杠杆的中央孔穿过支柱的钉上，调节杆两端的平衡螺母使之平衡。（2）用细铁丝系在挂钩上作托盘天平的两个盘。如图2图2（3）将托盘挂在距支点相同的挂钩上，按照左物右码的原则进行实验1.1.5讨论上述自制教具起了两个作用，一是演示了杠杆原理及平衡条件，二是演示天平的工作原理及操作方法，由于这是自制教具，精确度肯定不够，只能作为演示实验用，让学生了解其工作原理，途径和操作方法。若要使精确度高些，在打孔时就要严格要求，尽量用均匀的木条作杠杆，支撑柱上的铁钉打润滑油，支点用刀口状。我认为这种自制教具法，虽然精确度下降了，但直观性和演示性明显提高了，更容易使学生接受物理知识和概念，将生活与物理结合起来，真正从生活走向物理，物理走向社会。1.2光的反射实验仪器教师在讲授光的反射规律时，要将光的反射规律讲得透彻生动,就不得做不光的反射实验，将光的反射轨迹展现给学生看,从而通过结合不同入射角度时光的反射图,让学生自己总结出光的反射规律.然而如何在课堂中形象、生动地展现光的反射轨迹呢？怎样才能使反射轨迹留下来呢？根据平面镜的反光原理，将光斜射在平面上，在平面镜上垂直地放一硬纸板，从而达到将光的反射轨迹保留下来的效果。1.2.1光的反射模型的建立（1）5cm×3cm的平面镜一块,10cmX10cm硬纸板板一块（中线处对折),502胶水一瓶，激光笔一只，量角器一个（2）在纸板的中线处画一直线代表法线，在中线的一端点作为原点，用量角器画出各个角度（类似于一个量角器）（3）用502胶水将纸板中线的一面垂直地粘在平面镜上.如图31.2.2使用方法（1将制作好的模型放在桌面的较高处，让全班同学都能观察到实验现象（1）用激光笔紧靠着纸板斜射在平面镜上，入射点一定要在原点处。让学生观察入射角与反射角的大小（2）改变不同的入射角重复实验1.2.3讨论本实验形象地展现出了光反射的轨迹，实验用简单的材料进行加工，将不易观察到的现象保留下来，但由于粘纸板时平面镜上会留下胶水，使入射光分散，反射轨迹出现不明显的现象。同时，纸板严格要求必须与平面镜垂直，而由于操作存在误差，轨迹也可能不太精确。故本实验在粘纸板细心谨慎，实验效果应该比较理想。通过自制该实验器材，应该比很多中学的该实验仪器效果好，中学的该实验仪器主要缺点是太小，实验现象不明显，误差也比较大，学生很可能总结不出反射规律。当然，比没有实验器材教学效果会好很多，该规律最主要的特点是可以让学生观察实验，通过现象自己总结出规律，这样会使学生印象深刻，彻底理解规律1.3电路的短路现象电学的电路图在中学物理中是个重点。也是个难点，电路图都是由最简单的串、并联电路组成，短路现象在电学中是要特别注意的，电路一旦出现短路就会烧坏用电器、电源设备或线路，甚至危及人身安全，出现各种严重后果，本实验教具以短路电路作为出发点，一方面表现出短路现象，另一方面让学生学习电路图，了解用电常识。1.3.1短路电路仪的设计(1)两个开关，若干导线，木板若干，电灯泡两个，两箱插座一个，两箱插头两个，保险丝若干段，闸刀一个，螺丝若干。(2)将木板钉制成如图4所示的模型（3）按照图5，用导线连接用电器、开关、闸刀、两箱插头、两箱插座等，根据图5连接好实物的并联电路图，在连接过程中要特别注意，不能把线头碰到一起。（4）用螺丝刀将用电器、插座、闸刀固定在木板上，其他导线用透明胶粘合在木板上，使其电路清楚，保证连接无误。（5）将电灯泡放入灯座，并将所有开关断开。（6）将电源连接线正确接入电路中1.3.2使用方法（1）检查电路连接是否正确，关闭所有开关及闸刀，检查是否有电线裸露在外面，检查电路有没有通，或是否有电路短路现象等，确保实验的进行（2）先将插头接到木板的两箱插座上，然后在将插头的另一端接到电源上（3）合上电源的开关，在电路无短路的情况下，观察电路中和用电器工作的情况（4）在闭合短路开关的情况下，观察电路中用电器工作的情况（5）分析出现该现象的原因，与导致的实验结果1.3.3讨论在以往的短路实验教具中，往往仅仅是单纯的短路电路，此自制教具将串联、并联和短路电路融合在一起，一个教具多种功能，撤下短路开关后，就是一个典型的并联电路，如图6所示在该电路中连接上电流表，电压表后就可以进行实验数据的测量，将电路进行改装，又可以获得串联电路，如图7用电流表、电压表测量数据，通过实验数据的比较让学生加深对串、并电路的理解，对一个基本的电路，对其进行线路上的改装，可以达到不同的实验目的和效果，从而丰富实验内容，提高电学实验教具的演示效率。2、自制教具的探索与思考自制教具是中学物理教学研究的一个重要内容，也是解决许多中学实验室设备跟不上，教学仪器缺乏的问题的重要途径，更是激发学生学习物理，掌握物理知识、增强动手，动脑能力的有力工具。从上述实验我们不难看出，等臂杠杆和托盘天平将抽象的知识结合到实际中来，一方面提高了学生对杠杆的认识，使他们更好地掌握杠杆的知识，另一方面简化了天平的原理，使学生熟悉托盘天平的物理本质，物理学中的某些概念可通过这样的教具表达出来，使学生更容易理解，提高学生学习物理知识的兴趣，光的反射轨迹模型表现了教具设计中，将不易观察的瞬时现象或微细现象延长或放大，从而提高教具的直观性，增强实验的说服力，短路电路的模型教具，不仅可显示短路电路的现象，还可以对电路根据需要进行改装，将一个只用来显示短路电路的实验仪器，通过电路的改装使一个电路具备反映多种现象的功能，优化了资源配置，改变了一个实验教具只适用于一个实验的传统模式，这些改装的实验教具能使学生更清楚地掌握电路的组成和判别电路连接的方法，在热学的自制教具中，由于热现象不明显，导致教具的制作存在一定困难，但有些教具的自制思路和方法是值得我们借鉴的，比如，用热水将凹进去的乒乓球复原，用易拉罐、泡沫制作简易的量热容器等，教具精度不高，但实验现象明显，更能够反映物理本质，对于光学实验仪器，很多自制教具是非常有趣的，比如用水珠和透明薄膜制作放大镜，用玻璃制作万方筒，观察在水中弯曲的筷子等实验，贴近生活，说服力强，更易于学生接受。自制教具的设计，也就是制作思路，来源于我们对一些现象的观察和研究，以及对物理知识的理解和运用，物理贴近生活，我们所学习的物理知识其来源就是生活，物理知识是从生活现象中提取出来的，而我们研究的教具自制就是通过我们物理知识的讲究，将自己对物理知识的理解，以一定方式将其展现出来，将抽象的物理知识生动、形象地表现出来，因此，自制教具的思路来源于生活，而优秀的自制教具能将生活和物理知识联系起来，达到促进教学的目的。参考文献：[1]李东峰.物理教学与信息技术[J].数理化教学研究，1994.19（8）:57-59[2]陈小莉.中学物理教学法实验课程改革初探[J]安康师专学报。3003,15（3）：114-117[3]李明洪.自制教具：农村中学物理实验教学的重要的一环[J].贵州教育.2005（28）：38-41[4]王建荣.中学物理演示实验的设计与自制教具的思考[J].数学周刊中学版2005（10）：78-82