自制教具在中学物理教学中的作用及实例展示_精品文档.doc
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自制教具在中学物理教学中的作用及实例展示
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摘要:
简述了物理教具制作与研究的必要性和现实意义.论述了物理教具设计的基本思想和要求,并以电容器充放电演示仪与多用玻璃瓶的制作及演示为例证实之。
关键词:
教具;物理教学;电容器;充放电;玻璃瓶
Abstract:
Descriptionofthephysicaldesignoflearningmaterialsandthenecessityandsignificance.Discussesthebasicideasofphysicalteachingaidsdesignandrequirements,andtochargeanddischargethecapacitorDemonstratorandtheuseofmulti-purposeglassbottlesandpresentationasanexampleandconfirmation.
Keywords:
instrument;physicsteaching;Capacitor;servicechargecapacitors;glassbottles
0引言
物理学是一门以实验为基础的基础学科,各类仪器广泛地应用于物理学的教学和科研中。
在基础教育阶段,教学仪器主要分为商品教具和师生自制教具。
自制教具是师生为适应教学需要、改革教学方法而自行设计的形象化教学器具,虽然它在数量上远远少于商品教具,在规范性、功能、外观上也比不上商品教具,但它却凝聚、体现着第一线教师丰富的教学经验,是教学科研成果的重要形式之一。
《中学物理教学大纲》中明确指出:
“要发动学生和教师一起自制教具”。
开展自制教具活动有助于培养创新精神和增强实践能力,是教学改革的重要活动,它正日益受到各级领导和广大教师的重视。
设计和制作直观具体、形象生动的教具,能很好地突破教学的重、难点,从而达到从感性到理性,从具体到抽象,从简单到复杂的教学目的,是教学成败的关键。
下面从几个方面阐述自制教具的意义及作用以及如何设计和制作物理教具,并以自制电容器的充放电演示仪以及多用玻璃瓶演示仪为例展示。
1.自制教具的必要性和现实意义
物理学是以实验为基础的科学。
没有物理实验就没有物理学。
物理实验也是物理教学的基础,可以说,没有物理实验也就没有物理教学。
然而,长期以来师生对物理学科的本质特性,对物理教学的根本任务认识还不够到位,即便是认识到了,但囿于学校教学条件差,缺乏物理教学的实验仪器和设备。
故此在物理教学中只强调对理论知识的传授,不注重物理实验教学,或者是“只能在黑板上做实验”。
这种现象在本省中学,特别是农村中学极为普遍。
这样下来,许多学生虽然在中学已经学习了几年的物理知识,但仍然不能理论联系实际,应用物理学的知识和技能解决实际问题的能力极为低下。
从客观上讲,我省大部分贫困地区,教育基础差,起点低,教育资金严重匮乏,而物理实验教学的支出相对又大,配备必要的物理实验仪器一时难以做到,许多农村中学根本就没有实验室,致使这些中学要普及物理实验教学的确是十分艰难的事情。
虽然说.“中学校长,物理教师难为无米之炊”,然而,借鉴其它省份同类学校成功的经验,倡导、鼓励、发动师生自力更生、周陋就简、因地制宜地研制物理教具,强化物理实验,不失为一种切实可行的好办法,其中的关键环节是物理教师既要有克服困难、知难而上的意识,更要具备一定的物理实验能力、操作技能和教具制作能力。
2.教具制作在教学中的作用。
观察和实验是学习物理的基础,也是物理教学的重要手段。
制作教具与使用教具对学生的感性知识的形成,提高直观教学效果具有独特作用。
自制教具一方面可以弥补学校实验仪器的不足;另一方面又能充分利用学校实验室设备条件,有针对性地设计制作教具,演示物理现象,创设物理情景,激发学生学习物理知识的兴趣,培养学生的能力。
自制教具在物理教学中作用很大,具体体现以下几个方面:
2.1给学生提供丰富的感性材料
观察和实验是物理产生和发展的基础,物理实验在物理教学中的作用是不言而喻的。
自制教具就可以有针对性进行演示。
自制教具还能针对学生的疑难问题,设计有引导作用的实验。
有这样一道题:
“浮在盆中的小塑料盒内有一金属块,若把金属块从小盒中拿出来投入水中,问盆中的水面高度如何变化?
”这个问题如果用数学方法演示给学生看,虽然学生也能勉强接受老师的解答,但对结论不是很信服,如果取一简单的仪器,设计一个实验来演示,问题很容易讲清楚,又如,有些学生对“同种液体产生的压强大小只决定于深度,而与容器的横截面大小无关”不易理解。
我们用两个尽量相同的气球,都装了水,其中一个气球接粗玻璃管,另一个气球接一根细玻璃管,在玻璃管中灌水。
通过比较,可以看出气球膨胀的大小与玻璃中水的高度有关,而与玻璃管的粗细无关。
2.2激发学生对物理课的兴趣
物理学以其丰富多彩的实验为培养学生学习兴趣提供条件。
例如,学生喜欢打陀螺,我们就让学生在陀螺上描上红、绿、蓝三中种颜色,使陀螺转动将三种颜色混合。
通过实验启发学生掌握物理知识。
又如学生喜欢玩具电动机、可以让学生用硬纸片做多种不同颜色的纸片拼成原盘来实验。
这样寓教于乐的例子是很多的。
在讲“物体沉浮条件应用”后,我们发动学生去观察鱼在水中的浮沉情况,学生通过观察,发现鱼和潜水艇相仿,能在水中自由的上浮下沉,那么鱼又是靠改变什么来达到上浮或下沉的目的的呢?
为了搞清楚,我们又动员学生去观看杀鱼,看看鱼鳔里是不是有水,这样通过创造条件做实验,既解决了问题,学生又感兴趣。
2.3加强理论与实践的联系
无论是老师,还是学生,自制教具的过程无疑是把物理知识应用到具体的实践中去,通过教具的制作,可以检验自己设计的合理性和所学到知识的正确性。
如果让广大师生都来自己动手设计、制作仪器,能使学生在掌握教材的基础上,吸收实验经验和实际知识来充实自己加深对理论的理解,提高运用所学理论解决实际问题的能力,从而掌握比较全面的知识,也是克服目前存在片面追求升学率,沉溺于“题海”的有效措施之一。
2.4提高仪器的利用率、改善了实验的效果
中学物理演示实验的主要目的就是要最大限度地重视自然界中的物理现象,通过演示来唤醒沉睡在学生头脑中对自然现象的记忆。
把自然现象、生活实际和课堂教学融合起来。
例如,用二个卷纸筒,一个凸透镜,一块毛玻璃就可以制作一个照相机模型。
学生通过实验都能熟练掌握相机的焦距原理。
自制教具还可以发挥一物多用的特点,例如:
用注射器可以装配成水压机模型,可以做液体沸点与压强关系演示实验中的抽气机,还可以做测量大气压强的实验等。
自制教具还可以改进某些演示实验,达到简化操作手续,缩短实验时间,改善实验效果的目的,使学生能更加集中注意力,观察主要的物理过程,例如在演示气体热膨胀时,将一个气球装在一根玻璃管上,玻璃管下端连接一个烧瓶,把烧瓶浸入到热水中时,气球就会膨胀起来,通过这样的改进,实验的可见度大大提高了。
3.如何制作教具
3.1物理教具设计的基本思想
物理教具的设计首先是为教学内容服务的,设计的教具应当作为辅助教学的工具。
它能够准确地、形象地展示物理现象或揭示其教学规律.便于教师教学,也便于学生学习。
其次,教具的设计必须是切实可行的。
根据学校的实际情况,能够提供多少物力和财力量力而行,最好是就地取材、因陋就简。
最后,教具的设计还要考虑趣味性,中学生正处在青春期.他们对周围的世界有着广泛的兴趣。
物理教学本身就有许多有趣的东西,如果我们能在教学中把这些有趣的东西结合起来.就会激发起学生学习的热情.从而收到良好的教学效果。
3.2物理教具的设计要求
物理教具的设计要求,一般有以下几条:
(1)教具能正确地说明问题,能揭示事物的本质,使学生观察到的现象是明显的、突出的。
(2)结构简单,使用方便。
物理实验用的教具,以结构简单为好,要让学生一眼就能看清楚教具的各个部件,能直接看出教具所揭示的物理内容。
(3)自制的教具必须有较好的稳定性,较高的实验成功率。
如果教具在实验过程中很难操作,或者实验成功率低,这样的教具给学生演示,学生会愈看愈糊涂,他们会感到物理难学,产生学习物理的消极情绪和畏难情绪。
(4)记录数据要准确,利于实验结果的统计与分析。
(5)要有足够的可见度。
好的演示仪器要有明显的效果,可观察性要强,演示时要尽量能让所有参与的同学都能看得清楚。
(6)尽量使一个教具具有多种功能。
(7)自制教具要就地取材,因陋就简。
(8)设计教具应该注意使用安全和保管方便。
4.实例展示
4.1电容器充电、放电演示器
4.1.1原理
电容器是电气设备中的一个重要元件,在实际中有广泛的应用。
在两个正对的平行金属板中间夹上一层绝缘物质-电介质,就组成一个最简单的电容器。
实际上,任何两个彼此绝缘又像个很近的导体,就可以看着一个电容器。
把电容器的一个极板与电源的正极相连,另一个极板与负极相连,两个极板上分别带上了等量的异种电荷这个过程叫做充电。
如果把充电后的电容器的两极板接通,两极板上的电荷互相中和,电容器就不带电,这个过程叫做放电。
将电容器与电源相连,电容器两极板带上等量异种电荷,说明电荷由电源转移到了电容器上,电荷的这一转移过程将使整个回路产生电流;同理,电容器的放电过程也将在回路中产生电流。
电流是看不见的,如何将电荷的移动直观形象地展示在学生面前,化抽象为具体?
这里笔者将两块电流表串联在电路中,电路中有电流流过时,电流表的指针会发生偏转。
这样就将不易观察到的现象转化为可观察的具体事例了。
电容器的充放电是一个短暂的过程,且充电与放电时电流的方向是相反的,为了体现电容器的这一特点,笔者将两支不同颜色的发光二极管反向并联后再串联入电路中,电容器的充电与放电过程中,相应的发光二极管闪亮一下,这可以体现出充放电时间的短暂,而充电与放电过程,对应着不同颜色的二极管发光,说明充电与放电过程电路中电流的方向是相反的。
电容器在充放电过程中,其两端的电压会发生怎样的变化呢?
笔者在设计时将一块电压表并联在电容器两侧,这样就可以通过电压表指针的变化来判断出电容器充放电过程器两端的电压变化规律了。
4.1.2器材及制作:
(1)长50cm、宽35cm的三层板固定在木板上。
(2)三层板正面画如图1所示的电路图,背面布电线,各元件均装在相对应的符号旁边。
(3)单刀双掷开关有三个接线端,分别是B、A、C端(也可装小型的单刀双掷拨子开关)。
(4)表和表用的是永胜电表厂生产的99C1-A型微安表,此表可见度大(也可装其他演示电表),固定在板上,表和表演示时,用导线连接在板上的接线柱上。
(5)电压表V用的是普通直流电压表,量程为(0-6V),装在板上与电容器并联。
(6)电源用天津耀华电子仪器厂生产的J120z一1型学生电源的稳压直流电压端.电压为0-30伏。
(7)电容是1000uF.6.3V的电解电容,装在板上电解电容图示的旁边。
(8)发光二极管共4只,其中红的2只,绿的2只,装在板上。
4.1.3用途:
演示电容器的充电和放电现象。
4.1.4使用:
演示前向学生介绍预备知识二则
(1)二极管具有单向导电性电流只能从二极管元件符号上箭头所指的方向流过
(2)若电流表指针由中间0处向右偏转.说明电流从“+”接线柱流入,从“-”接线柱流出若指针由中间0处向左偏转.说明电流从“-”接线柱流,从“+”接线柱流出。
4.1.5演示电容器充电现象
方法:
按照正面电路图在三合板背面接好线.闭合单刀双掷开关至B端,给电容器充电。
现象:
表的指针向右偏转至最大、表的指针向左偏转至最大,同时两只红色发光二极管都先闪亮一下(如图2),后两表指针都慢慢回到中间处,红色发光二极管变暗熄灭(如图3)。
此过程中,电压表的指针慢慢向右偏转、至示数达到6.3V(与电源的电压相等)时停止。
分析:
从表指针向右偏转和表的指针向左偏转以及红色发光二极
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