談自行設(shè)計(jì)物理演示實(shí)驗(yàn)的原則

談自行設(shè)計(jì)物理演示實(shí)驗(yàn)的原則

自行設(shè)計(jì)演示實(shí)驗(yàn)，這是物理教師要教好物理課應(yīng)有的素質(zhì)，也是當(dāng)前物理教學(xué)改革的重要課題。

演示實(shí)驗(yàn)復(fù)現(xiàn)的物理現(xiàn)象要力求真實(shí)、正確、符合科學(xué)，例如，用大型示教用電流計(jì)演示LC振蕩電路產(chǎn)生振蕩電流時(shí)，看到電流計(jì)指針來回?cái)[動(dòng)，于是就解釋說振蕩回路產(chǎn)生了振蕩電流，這是不材學(xué)的。因?yàn)橐话闱闆r下LC回路振蕩頻率很高，電流計(jì)指針根本來不及擺動(dòng)。指針的擺動(dòng)實(shí)際上是瞬間電流作用的結(jié)果。

如果用示波器來觀察振蕩電流波形，既形象又科學(xué)。

物理實(shí)驗(yàn)的誤差是難免的，但不能為了避免誤差而拼湊數(shù)據(jù)，欺騙學(xué)生，也不能把任何不正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果都?xì)w結(jié)于誤差而了結(jié)，要很好地分析誤差產(chǎn)生的原因，要盡量減少誤差。例如在演示萘的熔解和凝固時(shí)，實(shí)驗(yàn)測(cè)得案的熔點(diǎn)常常不是80℃或不是保持80℃不變。原因是什么呢？反復(fù)實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)有以下四個(gè)原因：（1）煤油溫度計(jì)不夠準(zhǔn)確，用水銀溫度計(jì)較為難確；（2）萘粉要純，如化學(xué)純萘粉；（3）酒精燈加熱要緩慢均勻，使杯中水溫與試管中萘粉溫度差不超過3℃；（4）攪拌器攪拌萘粉要認(rèn)真、細(xì)致，使萘粉受熱均勻。

結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作繁瑣的演示實(shí)驗(yàn)；很容易分散學(xué)生的注意力。所以演示儀器只要效果明顯，不失科學(xué)性，那么越簡(jiǎn)單越好。

演示實(shí)驗(yàn)一定要使班上每一位學(xué)生都能清楚地看到所演示的現(xiàn)象，如靈敏驗(yàn)電器，演示時(shí)“靈”而不“顯”。如果把金屬箔做得太大,則會(huì)“顯”而不“靈”。

因此，我采用了燈光反射原理，在驗(yàn)電器后方裝上兩只燈泡，達(dá)到了演示現(xiàn)象明顯清楚可見度大的效果。又如，演示液體的熱脹冷縮時(shí)，水中滴幾滴紅墨水，燒瓶上方的玻璃管中插入一根鐵絲，就可以大大增加可見度。

教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)目的策劃設(shè)計(jì)演示實(shí)驗(yàn)。有些現(xiàn)象學(xué)生比較陌生，抱有懷疑態(tài)度。如電磁波的傳播是不需要媒質(zhì)的，對(duì)此，學(xué)生不是堅(jiān)信不移的，我們便通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)。在一只玻璃鐘罩內(nèi)放一只小型訊號(hào)發(fā)生器，在外面用一架收音機(jī)來接收，可以聽到訊號(hào)聲。把鐘罩內(nèi)的空氣抽去不影響收音機(jī)的正常接收，但是如果換了一臺(tái)鬧鐘，當(dāng)鐘罩內(nèi)的空氣抽去后就聽不到聲音了。這說明了聲音的傳播需要媒質(zhì)，而電滋波的傳播不需要媒質(zhì)。

有時(shí)還要通過演示實(shí)驗(yàn)來幫助學(xué)生建立新的概念。如在講到電磁波接收中的電諧振這個(gè)概念時(shí)，教師僅用“電學(xué)中的共振現(xiàn)象叫電諧振”一句話來說明，學(xué)生仍無法理解，因?yàn)槿狈Ω行哉J(rèn)識(shí)。我們便用甲乙兩個(gè)大小相同的萊頓瓶分別和矩形線圈組成LC振蕩電路，甲萊頓瓶?jī)蓸O跟起電機(jī)或高壓感應(yīng)圈相接作為發(fā)射電路，乙萊頓瓶線圈兩端跟氖管相接作為接收電路，當(dāng)乙萊頓瓶線圈跟甲萊頓瓶線圈平行且大小差不多時(shí)氖管發(fā)光最亮。這個(gè)現(xiàn)象說明接收電路的固有頻率與外界電磁波頻率相同時(shí)，接收電路中振蕩電流最強(qiáng)，這就是電諧振現(xiàn)象。

只有成功的演示實(shí)驗(yàn)才能幫助教師順利完成教學(xué)任務(wù)。例如演示靜電實(shí)驗(yàn)一 般比較困難，其原因是靜電“壓高量少”，由于靜電壓高，使通常用的絕緣體在高壓下成了導(dǎo)體，因靜電量少，電荷很快會(huì)“漏掉”，特別是天氣潮濕就更容易“漏掉”。分析了上述原因，我制作了一個(gè)全天候靜電實(shí)驗(yàn)箱，形狀像演示用示教電流表，前面板用玻璃，以觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，其它面板用木板做。實(shí)驗(yàn)箱分三層，底層裝有兩個(gè)涂黑的串聯(lián)的100W燈泡作為烘干用的熱源，中間層貯放靜電實(shí)驗(yàn)器材，如玻璃棒、橡膠棒、毛皮、絲綢等。頂層安裝驗(yàn)電器，固定驗(yàn)電器金屬桿的面板要用絕緣性能好的材料，如有機(jī)玻璃，其它隔層板用鐵絲網(wǎng)，便于從下到上烘干箱內(nèi)的“濕氣”,�牬藢�(shí)驗(yàn)箱經(jīng)多年使用，在任何惡劣天氣下，都能一用就“靈”。

直觀形象的演示實(shí)驗(yàn)真可謂“千言萬語說不清，一看實(shí)驗(yàn)就分明”。例如，懸掛在支架上的重物，其重力對(duì)桿的作用，單憑老師講解，學(xué)生都感到難懂。我們便將斜桿上端系一根橡皮繩，用圖釘釘在黑板上，橫桿的左端頂住一氣球，掛上重物，就可看到橡皮繩被拉長(zhǎng)氣球被壓扁。如圖所示。學(xué)生看了這種直觀形象的實(shí)驗(yàn)后，就立刻明白力Ｆ對(duì)斜桿的拉伸作用，對(duì)橫桿的壓縮作用，便能很快將下按圖中所示進(jìn)行分解。

演示實(shí)驗(yàn)應(yīng)在幾分鐘內(nèi)完成，時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)分散學(xué)生注意力，影響課堂教學(xué)。

如演示液體熱脹冷縮，按課本上的設(shè)計(jì)，用酒精燈將一滿燒瓶的冷水燒熱看到瓶塞上方玻璃管內(nèi)液面上升的情況，需要10多分鐘。用小試管代替燒瓶，水里滴入幾滴紅墨水，在試管塞上插入細(xì)玻璃管，管內(nèi)插入鐵絲，管內(nèi)空氣柱就變的更細(xì)，液面上升情況就更明顯，用酒精燈加熱小試管，一分鐘內(nèi)就可明顯看到液面上升。

又如演示萘的熔解與凝固，用78℃左右的熱水就可以加速實(shí)驗(yàn)過程，大大縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間。

生動(dòng)有趣，富有魅力的演示實(shí)驗(yàn)容易激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲。如演示大氣壓實(shí)驗(yàn)，可補(bǔ)充“酒瓶吞蛋”實(shí)驗(yàn)。把煮熟的雞蛋去皮，放在一旁備用，取一個(gè)普通的開口啤酒瓶，將一燃燒著的細(xì)紙條迅速塞入瓶中，再馬上將雞蛋的小頭朝下立在瓶口上，隨著火的熄滅和白煙升起啤酒瓶將把雞蛋吞進(jìn)“肚子”里。

接著舉例針炙“拔火罐去風(fēng)”的原理，學(xué)生會(huì)感到學(xué)習(xí)物理其樂無窮。又如演示光的色散時(shí)，讓學(xué)生自制水三棱鏡，用三塊長(zhǎng)方形平玻璃固定成三棱鏡狀，將灌滿水的無色薄塑料袋塞入其中。用這種水三棱鏡觀察光的色散現(xiàn)象，可以看到非常美麗的紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫各種色光，這就顯示了實(shí)驗(yàn)的魅力。

驚奇的演示實(shí)驗(yàn)不但能高度吸引學(xué)生注意力，而且能促使學(xué)生深思。如演示大氣壓作用的小試管沿大試管上升實(shí)驗(yàn)。用一根較細(xì)的試管放在一根粗細(xì)適當(dāng)?shù)难b滿水的試管內(nèi)，將試管倒翩過來，口向下，學(xué)生意外地看到，水向下流，小試管不是落下而是上升了。這個(gè)現(xiàn)象大大出乎學(xué)生意料之外，使課堂氣氛頓時(shí)活躍起來，不要教師多講，他們就立即產(chǎn)生強(qiáng)烈的求知欲。又如，演示液體壓強(qiáng)跟流速的關(guān)系時(shí)，可將一根蠟燭點(diǎn)好，拿一個(gè)5×7平方厘米的硬紙板擋在蠟燭前3至5厘米處，讓學(xué)生用力向被紙擋住的蠟燭吹氣，蠟燭不但不向氣流方向偏斜，反而偏向相反的方向，越用力吹氣火焰就越向相反方向偏，學(xué)生對(duì)此感到十分驚奇，急欲探其究竟，教師再講解流體壓強(qiáng)跟流速的關(guān)系，就有水到渠成之效。

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