新教材物理演示实验的探讨与改进Word文档下载推荐.docx

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新课程、演示实验、探讨及改进

问题提出：

近些年来，由于国家及各级部门对教育的投入，学校的实验条件有了很大改善，但地区发展不平衡，有很多学校仪器配备不足，要完成教学任务，就需要教师自己设计制作实验。

其次，很多仪器的制作成型较早，实验配备也有些落伍。

教师可以利用新方案，新的制作工艺对进行演示实验进行改进和创新。

最后，新课程增加了很多与生活技术相关的新选修内容，如传感器，逻辑电路等，更需要教师深入研究；

教材增加了很多新演示实验，设置了许多探究性的课题和说一说，做一做等选学内容；

这些拓展性的内容更需要教师潜心钻研，自主研发制作新的演示仪器进行探究。

新课程本身就倡导教师积极开发适合教学的课程资源，不仅充分利用现有实验资源做实验，同时提倡使用身边随手可得的普通物品做物理实验，并鼓励教师将微机等多媒体技术应用在物理实验中。

第一节、演示实验在新课程中的地位及作用

它是配合课堂教学内容，围绕某一目的，把直观形象的实验现象显现给学生，引导学生观察、思考，从而获得一定的结论。

新课程的实施给我们带来了你的理念与要求，我们要让学生亲自感受演示实验的实际装置和真实现象，建立现象与物理概念之间的联系，更要引导学生思考观察演示实验，经历探究物理现象中蕴含的规律的过程，学会科学探究的方法。

演示实验在师生教学的各个环节都有重要的作用。

在新课引入中，可以引起学生兴趣，激发学生求知欲；

在学习概念时，可以提供生产和生活中感性材料，帮助形成概念；

在学习规律时，可以通过实验经历规律建立的过程，也可以检验规律的正确性或应用规律解释产生的现象。

更重要的演示是可以培养学生观察、思维能力，是提高学生发现、分析、解决问题能力有效途经。

第二节、演示实验探讨与改进的必要性

杭州市教研室更是重视演示实验的开发，在每年的物理年会中设置了演示实验和研究性学习的评比项目，取得了很大的成绩。

这一平台极大推动了杭州地区老师在演示实验上的创新，并且吸引了很多的教具生产厂商来取经。

笔者在演示实验探讨与改进上做了一些实践，现结合平时的教研活动中和外出考查学习，对演示实验创新作一总结，以其抛砖引玉。

第三节、演示实验探讨与改进的实践

一、探讨演示实验实现方法，提高实验的可行性，

教材中很多实验只展示了一个原理图，至多提供了一种参考案例，无现成的仪器，更没说明材料、实验方法等，这给我们物理教师提供了钻研的空间，如何用尽可能简单的实验装置说明相应的原理，提高实验的可行性。

以下就几个案例，介绍一下如何探讨实验的实现方法。

案例1、静电感应

实验设计：

如选修3-1《电荷及守恒定律》P3有实验原理图1.1-1，我们动手做了仪器如图1.1-2，把枕形导体末端穿孔挂两条极细的金属丝，在金属丝的未端挂两个泡沫球。

遇到的问题：

我们分别用了橡胶棒、作源电荷使枕形导体发生静电感应，橡胶棒的实验结果很不理想，查阅资料后发现带负电橡胶棒极易放电（这才明白原理图中带电体是带正电的，实验容易成功），用玻璃棒和感应起电机（电压高易放电）现象明显，但金属丝的张角很小并且分离导体后几乎没有张角。

解决方法：

在做验电器实验中，发现带电体靠近验电器时发生静电感应，金属箔张开明显。

受到此现象的启发，自制了静电感应演示器，如图1.1-3，把枕形导体用磁铁固定在验电器的上端，若在验电器侧向装上铁皮，把验电器改造成静电针，用垃圾塑料袋摩擦过泡沫板当场源电荷，不容易放电，由于金属杆上同种电荷的排斥力及金属盒内壁的异种电荷（金属杆感应而得）的吸引力，使得指针偏转比较明显。

如图1.1-4。

新的问题：

当两个验电器分开，泡沫板移开时，发现近端验电器金属箔张角较变小后又增大，当时我比较迷惑。

后想到：

金属杆同样也发生静电感应，当场源电荷移开，金属杆上的两种电荷中和后又重新分布。

案例2、电流间的作用

选修3-1《通电导线在磁场中受到引力》P94有展示电流间的相互作用的实验原理如图1.2-1，我们经过实践实验不理想，原因有1、用现成铁丝弹簧的电阻较大，导致电流太小，电流间作用力太小不明显2、由于铁丝的重力较大对抗电流间相吸引力，使弹簧缩短现象更不明显3、水银有毒性用作实验不合适。

通过实践我们设计了这样的实验，如图1.2-2把紫铜材质的线圈线绕成弹簧状，串在光滑的玻璃棒上，用实验室中的大电流40A持续8秒，实验非常理想。

（我们也试过黄铜丝效果不理想，因为紫铜电阻率小上较软，受力较明显）

案例3、探究影响电荷间相互作用力的因素

选修3-1《库仑定律》P5有多个研究电荷间的相互作用的实验原理如图1.3-1，开始用泡沫球做带电体P１、P２、P３，但电荷易流失会发生源电荷吸引带电体的现象，后用锡纸球现象也不如意，分析后认为带电球之间有斥力会影响效果。

用绝缘良好的丝线并用蜡烛油打过（不能用棉线，绝缘性差且有很多毛刺极易漏电），为了避免带电球之间的干扰，取一个锡纸球做实验。

用感应起电使金属球带正电，让锡纸球接触也带正电，改变带电体间距离和带电量，定性实验效果很好。

案例4、研究空腔导体内表面的电荷

选修3-1《静电现象的应用》P26有研究研究空腔导体电荷分布的实验原理如图1.4-1，实验室中无现成仪器，我们用验电器的零件做了绝缘性能更好的验电器，用锡纸片代替指针，用泡沫包装盒做外壳，把铝桶用小磁铁装在金属支杆顶端，玻璃棒固定包了锡纸的乒乓球作为转移电荷的。

实验结果：

当转移杆接触铝桶外表面时A验电器张开，证明外表面带电，当接触铝桶底部时，A验电器不张开，底部不带电。

当转移杆接触铝桶内表面稍上部位置时，A验电器也张开，证明内表面上端也带电，这与原理似乎抵触。

讨论后认为原理中的容腔形导体接近全封闭，而我们的铝杯开口很大，越接近开口电量越多，但主要集中在外表面。

在根据教材的实验原理设计实验时，我们发现按部就班不一定成功，而是要开动脑筋，从材料，装置，实验设计多角度分析不成功的原因，从中要查阅资料，集体讨论，其中辛苦颇多，但当灵光感一现，实验成功的刹那，心中的愉悦也是很鼓舞人的。

二、改进现有演示实验，提高实验实效性

现有的演示实验大多能说明主要问题，而演示实验主要是用于课堂展示的，要求现象明显容易观察，原理简单容易说明，物尽其用，能从多角度说明问题，根据我们的实践我认为可以从以下几方面改进，

（一）增大可见度

案例1、电容器充放电实验

不足：

选修3-1《电容器的电容》P29有电容器充放电实验的原理图2.1-1。

按此图做的装置能展示充放电现象并能指示电流方向，若用安培表指示盘太小，而用电流计以会超量程，都不利于课堂展示。

改进：

为了提高观察效果，笔者曾设计电路（图2.1-2）用电动机转动来显示电流方向，但电动机转动有惯性,容易认为此时电路也有电流。

后在原理图基础上作了改造制作了演示板（图2.1-3），用发光二极管显示电流流向，装置不但简单而且容易观察。

案例2、电磁阻尼

选修3-2《电磁阻尼与涡流》P28习题3有展示电磁阻尼的实验的原理图2.1-4，用铝管和开槽铜管和磁性小圆柱演示电磁阻尼，现象比较明显，对比性也不错，但圆管内部看不见，学生总是认为老师在遮掩着什么。

把平直铝槽竖直放置，让方形强磁铁从上端释放，会看到磁铁先作加速后作匀速运动，受到了明显的电磁阻尼（图2.1-5）。

案例3、磁场对灯丝的作用

选修3-2交变电流》P33习题1实验展示磁铁对通电灯丝的作力，让磁铁靠近发光白炽灯，观察灯丝运动情况，但灯光十分刺眼，无法观察。

（图2.1-6）

若在灯泡前加一透镜，使灯丝的放大的像成像在墙上，清晰度非常高，很容易看到灯丝的颤抖现象。

（二）应用新材料

物理实验涉及动力学，电磁学、热学、光学等诸多领域，很多实验随着新技术，新材料的应用，如激光、偏振镜、集成块、光敏热敏元件、钕铁硼磁性材料等应用使原本的难题变的简单易行。

如钕铁硼磁钢是一种稀土永磁材料，由于其优异的磁性能而被称为“磁王”。

而物理中很多涉及磁现象的实验现象不明显，基本都是因为磁场太弱。

它的的国产化使很多难做实验成为可能。

案例1、探究感应电流产生条件系列实验

我们在网上购买了强磁铁砖，当两块强磁砖互相靠近时，中间小区域内近似为匀强磁场，让矩形线框接上电流计，如图2.2-1，可以成功做出选修3-2《探究感应电流产生条件》P7习题中有关实验。

如图2.2-2可以演示线圈切割磁感线以及线圈相对磁场的各种运动：

平动、转动、收缩等是否会产生感应电流。

案例2、电磁驱动及阻尼的系列实验

选修3-2《电磁阻尼与涡流》P27-P29中有很多有展示电磁阻尼和驱动的实验如图2.2-3，用强磁小砖块实验非常明显。

分别是⑴闭合铜环使磁铁弹簧振子振动起来或阻尼⑵金属片使磁铁单摆系统摆动振动或阻尼⑶强磁小砖块可以使铝环平动。

在学习楞次定律时引入中可表演一魔术“磁铁吸铝”，将一磁性极强的方形磁铁放在铝片之上，迅速磁铁向上移动，铝片居然会跟着向上运动，看上去就象在吸引铝片。

上述这些有趣的实验现象极大地刺激学生感官，他们会对将要学的知识充满了憧憬。

（三）改进实验方式

在现有的成形仪器中，教材是用于说明主要问题的，一般不提供祥细的实验步骤，这需要教师去细化步骤，改进实验方式；

并且教师还可以继续挖掘仪器的潜力来说明更多的问题。

这是一个极有艺术性的工作。

案例1、变压器原理

选修3-2《变压器》P40用可拆变压器，教材只给出了一个思考与讨论（副线圈端可以让灯泡亮）和一个实验（探究线圈两端电压与匝数的关系），为了学生更好地理解本节内容，我们进行了新的设计：

1、磁场中有能量

⑴把两个没有导线相连的线圈套在同一闭合铁芯上，一个线圈连到交流电源上，另一个线圈连到小灯泡上，两组线圈间并没有连接，接通电源，让学生猜测小灯泡是否发光？

提问学生为什么灯泡会亮？

⑵问题1的答案是：

线圈会产生磁场，能量通过磁场从原线圈传给了副线圈。

学生听起来很玄乎，引入跳环实验，让学生明白磁场中蕴藏着能量。

2、体会铁芯的作用

⑴将无铁芯线圈并排放置，一个线圈连到交流电源上，另一个线圈连到小灯泡上，接通电源，小灯泡不亮。

⑵把线圈套上铁芯，从不闭合到完全闭合，小灯泡慢慢变亮。

如图2.3-1

结论：

铁芯可以加强磁场，铁芯闭合时，磁感线大部分沿铁芯闭合，磁漏很少。

3、探究电压与匝数的关系

拆掉副线圈，自制一