對(duì)兩個(gè)初中物理演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn).doc

對(duì)兩個(gè)演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)物理學(xué)是一門(mén)實(shí)驗(yàn)科學(xué)，研究物理學(xué)的根本方法是觀(guān)察和實(shí)驗(yàn)。在物理教學(xué)中教師要做大量的演示實(shí)驗(yàn)，演示實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)效果往往是一節(jié)課能否提高課堂效率的關(guān)鍵。筆者在多年的教學(xué)中對(duì)教材中的演示實(shí)驗(yàn)做了大量的改進(jìn)，現(xiàn)列舉兩例供同行參考。一、奧斯特實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)缺點(diǎn)如圖1是初中物理教材中電流磁場(chǎng)一節(jié)的奧斯特實(shí)驗(yàn)圖。奧斯特實(shí)驗(yàn)在歷史上具有劃時(shí)代的意義，在1820年奧斯特做此實(shí)驗(yàn)前，人們對(duì)電和磁的認(rèn)識(shí)一直是單獨(dú)的、孤立的，奧斯特實(shí)驗(yàn)使人們第一次認(rèn)識(shí)到電和磁的聯(lián)系。從教學(xué)上講，能否做好奧斯特實(shí)驗(yàn)是學(xué)生能否學(xué)好電磁學(xué)的關(guān)鍵。但教材對(duì)此實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)效果并不明顯，用導(dǎo)線(xiàn)將電池的正負(fù)極直接連接并放在演示磁針的上方，會(huì)發(fā)現(xiàn)磁針幾乎不動(dòng)，很多教師采用將演示磁針換成微型磁針來(lái)做此實(shí)驗(yàn)，通電后磁針轉(zhuǎn)動(dòng)但轉(zhuǎn)動(dòng)幅度仍不大。此種改進(jìn)雖勉強(qiáng)可行，但降低了實(shí)驗(yàn)可見(jiàn)度，教師的演示有蜻蜓點(diǎn)水之感；再者用電池做電源，由于發(fā)生短路，用過(guò)幾次就要更換電池，造成較大的浪費(fèi)，因?yàn)閷W(xué)生電源有過(guò)載保護(hù)，也無(wú)法用學(xué)生電源代替電池做實(shí)驗(yàn)。2實(shí)驗(yàn)改進(jìn)如圖2是筆者對(duì)奧斯特實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)圖。從五金商場(chǎng)購(gòu)置直徑為1mm的漆包線(xiàn)約20m長(zhǎng)，繞制邊長(zhǎng)約為25cm的方形線(xiàn)圈abcd，將線(xiàn)圈固定在木支架上，用小刀或砂紙將線(xiàn)圈的兩個(gè)接頭A、B上的絕緣漆刮掉。用學(xué)生電源做電源，考慮到漆包線(xiàn)較硬，為了便于連接，同時(shí)也為了節(jié)約時(shí)間，可事先在軟導(dǎo)線(xiàn)C、D上各接一個(gè)鱷魚(yú)夾。實(shí)驗(yàn)操作將線(xiàn)圈、支架放在水平桌面上，演示磁針如圖放置，當(dāng)磁針靜止時(shí)調(diào)整線(xiàn)圈的方向使bc邊與磁針指向平行。連接A和E、B和F，閉合開(kāi)關(guān)，磁針發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)，S極向里轉(zhuǎn)，N極向外轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)過(guò)90，由于慣性磁針來(lái)回?cái)[動(dòng)幾次之后在與線(xiàn)圈 ab邊垂直方向靜止；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，磁針又轉(zhuǎn)回到開(kāi)始位置。實(shí)驗(yàn)形象地證明通電導(dǎo)體周?chē)嬖谥艌?chǎng)。將鱷魚(yú)夾對(duì)調(diào)（A接F、B接E），閉合開(kāi)關(guān)，磁針仍發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)，但轉(zhuǎn)動(dòng)方向和原來(lái)相反。實(shí)驗(yàn)證明，電流的磁場(chǎng)的方向與電流的方向有關(guān)。實(shí)驗(yàn)原理改進(jìn)后實(shí)驗(yàn)之所以取得了明顯的實(shí)驗(yàn)效果，是因?yàn)樾〈裴樕戏接卸鄺l直導(dǎo)線(xiàn)且電流的方向相同，小磁針受到了多條直導(dǎo)線(xiàn)的電流的磁場(chǎng)的作用；事實(shí)上，小磁針在線(xiàn)圈abcd的內(nèi)部它受到了整個(gè)線(xiàn)圈的磁場(chǎng)的作用（這一點(diǎn)在教學(xué)中不要向?qū)W生指明）。注意事項(xiàng)學(xué)生電源選用直流檔次24V，電壓不要過(guò)高，繞制線(xiàn)圈時(shí)線(xiàn)圈圈數(shù)不要過(guò)少。否則，通電后會(huì)發(fā)生短路（學(xué)生電源有過(guò)載保護(hù)）而影響實(shí)驗(yàn)進(jìn)行。二、焦耳定律實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)缺點(diǎn)如圖3是九年義務(wù)教育初中物理第二冊(cè)焦耳定律一節(jié)的實(shí)驗(yàn)裝置圖?，F(xiàn)摘入教材中設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：接通電路一段時(shí)間，比較兩瓶中煤油哪個(gè)上升得高。實(shí)驗(yàn)結(jié)果是：甲瓶中煤油上升得高。這表明電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。 在兩玻璃管中的液柱降回到原來(lái)的高度后，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，加大電流，重做上面的實(shí)驗(yàn)，通電時(shí)間和前次時(shí)間相同，在這兩次實(shí)驗(yàn)中，比較甲瓶（或乙瓶）中的煤油哪次上升得高。在第二次實(shí)驗(yàn)中，瓶中煤油上升得高。這表明電流越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。 實(shí)驗(yàn)表明，通電時(shí)間越長(zhǎng)，瓶中的煤油上升得越高，電流產(chǎn)生的熱量越多。筆者根據(jù)上述步驟，利用課余時(shí)間做過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中液柱上升很慢，在課堂上要完成上述步驟還勉強(qiáng)能完成，但要完成步驟、讓升上的液柱降下來(lái)再上升進(jìn)行觀(guān)察比較，一節(jié)課難以完成任務(wù)。所以多年來(lái)學(xué)校實(shí)驗(yàn)室配置的這一器材成為一種擺設(shè)，為了完成教學(xué)任務(wù)，很多教師對(duì)這一節(jié)課的教學(xué)處理常常是變做實(shí)驗(yàn)為講實(shí)驗(yàn)。2實(shí)驗(yàn)改進(jìn)材料與制作如圖4，找三個(gè)相同大小的塑料盒，分別將三條電阻絲R1、 R2 、R3密封在塑料盒內(nèi)，外留兩個(gè)接線(xiàn)柱，使得R1 R2R3，在塑料盒的兩端插入玻璃管，并給玻璃管接上橡皮管。將兩個(gè)U形玻璃管、開(kāi)關(guān)S、電阻R固定在演示板上。用橡皮管將玻璃管和U形玻璃管連接起來(lái)，用導(dǎo)線(xiàn)將各接線(xiàn)柱做如圖連接。實(shí)驗(yàn)操作打開(kāi)夾子e、f，向兩U形管中加水，并使兩管中的水面相平，為了便于觀(guān)察可事先將水染紅。 用夾子e、f將橡皮管夾住，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，將接線(xiàn)柱a、d接到電源正負(fù)極上，發(fā)現(xiàn)兩管中紅色的水柱很快上升，A管中的水位上升的較高。說(shuō)明在電流、時(shí)間一定時(shí)，電阻越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。 斷開(kāi)電源，并打開(kāi)夾子e、f，水位恢復(fù)初始狀態(tài)。用R3盒換下R2盒，閉合開(kāi)關(guān)S，將R連入電路，再將a、d連入電源的正負(fù)極，發(fā)現(xiàn)兩管中的水位很快上升，A管中的水位上升得較高。說(shuō)明在電阻、時(shí)間一定，電流越大，電流產(chǎn)生的熱量越多。優(yōu)點(diǎn)及原理經(jīng)過(guò)上述的改進(jìn)后，可在很短的時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)，并且實(shí)驗(yàn)直觀(guān)、形象，學(xué)生可以通過(guò)觀(guān)察、比較紅色水柱的高低來(lái)比較電流產(chǎn)生熱量的多少。實(shí)驗(yàn)改進(jìn)是轉(zhuǎn)換法思想的典型應(yīng)用。在固體、液體