對兩個演示實驗的改進(jìn)

1、對兩個演示實驗的改良物理學(xué)是一門實驗科學(xué) ,研究物理學(xué)的根本方法是觀察和實驗。在物理教學(xué)中教師要做大量的演示實驗 ,演示實驗的實驗效果往往是一節(jié)課能否提高課堂效率的關(guān)鍵。筆者在多年的教學(xué)中對教材中的演示實驗做了大量的改良 ,現(xiàn)列舉兩例供同行參考。一、奧斯特實驗1實驗缺點如圖1是初中物理教材中?電流磁場?一節(jié)的奧斯特實驗圖。奧斯特實驗在歷史上具有劃時代的意義 ,在1820年奧斯特做此實驗前 ,人們對電和磁的認(rèn)識一直是單獨的、孤立的 ,奧斯特實驗使人們第一次認(rèn)識到電和磁的聯(lián)系。從教學(xué)上講 ,能否做好奧斯特實驗是學(xué)生能否學(xué)好電磁學(xué)的關(guān)鍵。但教材對此實驗的設(shè)計效果并不明顯 ,用導(dǎo)線將電池的正負(fù)極直接連

2、接并放在演示磁針的上方 ,會發(fā)現(xiàn)磁針幾乎不動 ,很多教師采用將演示磁針換成微型磁針來做此實驗 ,通電后磁針轉(zhuǎn)動但轉(zhuǎn)動幅度仍不大。此種改良雖勉強可行 ,但降低了實驗可見度 ,教師的演示有蜻蜓點水之感；再者用電池做電源 ,由于發(fā)生短路 ,用過幾次就要更換電池 ,造成較大的浪費 ,因為學(xué)生電源有過載保護(hù) ,也無法用學(xué)生電源代替電池做實驗。2實驗改良如圖2是筆者對奧斯特實驗的改良圖。從五金商場購置直徑為1mm的漆包線約20m長 ,繞制邊長約為25cm的方形線圈abcd ,將線圈固定在木支架上 ,用小刀或砂紙將線圈的兩個接頭A、B上的絕緣漆刮掉。用學(xué)生電源做電源 ,考慮到漆包線較硬 ,為了便于連接 ,同

3、時也為了節(jié)約時間 ,可事先在軟導(dǎo)線C、D上各接一個鱷魚夾。實驗操作將線圈、支架放在水平桌面上 ,演示磁針如圖放置 ,當(dāng)磁針靜止時調(diào)整線圈的方向使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90° ,由于慣性磁針來回擺動幾次之后在與線圈 ab邊垂直方向靜止；斷開開關(guān) ,磁針又轉(zhuǎn)回到開始位置。實驗形象地證明通電導(dǎo)體周圍存在著磁場。將鱷魚夾對調(diào)A接F、B接E ,閉合開關(guān) ,磁針仍發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn) ,但轉(zhuǎn)動方向和原來相反。實驗證明 ,電流的磁場的方向與電流的方向有關(guān)。實驗原理改良后實驗之所以取得了明顯的實驗效果 ,是因為小磁針上方有

4、多條直導(dǎo)線且電流的方向相同 ,小磁針受到了多條直導(dǎo)線的電流的磁場的作用；事實上 ,小磁針在線圈abcd的內(nèi)部它受到了整個線圈的磁場的作用這一點在教學(xué)中不要向?qū)W生指明?？记绊氈獙W(xué)生電源選用直流檔次24V ,電壓不要過高 ,繞制線圈時線圈圈數(shù)不要過少。否那么 ,通電后會發(fā)生短路學(xué)生電源有過載保護(hù)而影響實驗進(jìn)行。二、焦耳定律實驗1實驗缺點如圖3是九年義務(wù)教育初中物理第二冊?焦耳定律?一節(jié)的實驗裝置圖?，F(xiàn)摘入教材中設(shè)計的實驗步驟如下：接通電路一段時間 ,比擬兩瓶中煤油哪個上升得高。實驗結(jié)果是：甲瓶中煤油上升得高。這說明電阻越大 ,電流產(chǎn)生的熱量越多。在兩玻璃管中的液柱降回到原來的高度后 ,調(diào)節(jié)滑動變阻

5、器 ,加大電流 ,重做上面的實驗 ,通電時間和前次時間相同 ,在這兩次實驗中 ,比擬甲瓶或乙瓶中的煤油哪次上升得高。在第二次實驗中 ,瓶中煤油上升得高。這說明電流越大 ,電流產(chǎn)生的熱量越多。實驗說明 ,通電時間越長 ,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 ,利用課余時間做過屢次實驗 ,發(fā)現(xiàn)實驗中液柱上升很慢 ,在課堂上要完成上述步驟還勉強能完成 ,但要完成步驟、讓升上的液柱降下來再上升進(jìn)行觀察比擬 ,一節(jié)課難以完成任務(wù)。所以多年來學(xué)校實驗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) ,很多教師對這一節(jié)課的教學(xué)處理常常是變做實驗為講實驗。2實驗改良材料與制作如圖4 ,

6、找三個相同大小的塑料盒 ,分別將三條電阻絲R1、 R2、R3密封在塑料盒內(nèi) ,外留兩個接線柱 ,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U形玻璃管、開關(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 ,用導(dǎo)線將各接線柱做如圖連接。實驗操作翻開夾子e、f ,向兩U形管中加水 ,并使兩管中的水面相平 ,為了便于觀察可事先將水染紅。用夾子e、f將橡皮管夾住 ,斷開開關(guān)S ,將接線柱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。說明在電流、時間一定時 ,電阻越大 ,電流產(chǎn)生的熱量越多。斷開電源 ,并翻開夾子e、f ,水位恢復(fù)初始狀態(tài)。用R3盒換下R2盒 ,閉合開關(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。說明在電阻、時間一定 ,電流越大 ,電流產(chǎn)生的熱量越多。優(yōu)點及原理經(jīng)過上述的改良后 ,可在很短的時間內(nèi)完成實驗 ,并且實驗直觀、形象 ,學(xué)生可以通過觀察、比擬紅色水柱的上下來比擬電流產(chǎn)生熱量的多少。實驗改良是轉(zhuǎn)換法思想的典型應(yīng)用。在固體、液體、氣體中 ,相同