李 瑞

用“手”做物理實(shí)驗,既方便,又可增添樂趣.在物理教學(xué)中,只要教師細(xì)心挖掘,會發(fā)現(xiàn)很多物理知識、規(guī)律可通過“手”來演示,這不但可以增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識,而且能充分發(fā)揮學(xué)生的主動性,收到非常好的教學(xué)效果.下面筆者整理一些實(shí)例,展示用“手”做實(shí)驗的魅力.

一、力學(xué)

1. 演示物體的運(yùn)動:拿出一支長鉛筆,然后用向前平伸的兩食指水平地支持住它的兩端,當(dāng)兩食指慢慢地向里靠擾的過程中,鉛筆將會怎樣運(yùn)動?

結(jié)論:鉛筆在手指上一會兒向左,一會兒向右平移,當(dāng)兩手指挨到一起時鉛筆停止運(yùn)動.

2. 演示慣性現(xiàn)象:用右手掌平托橡皮,整體向上運(yùn)動,突然用左手掌擋住右手掌運(yùn)動,觀察橡皮如何運(yùn)動?

結(jié)論:由于慣性,橡皮繼續(xù)向上運(yùn)動.

3. 演示牛頓第三定律:左食指頂右食指,兩只手指都有感覺,稍加一點(diǎn)力,兩只手指都會彎曲.這表明,力的作用是相互的.

4. 演示滑動摩擦力:伸出右手,讓手掌大拇指根部與桌面接觸,并在桌面上來回擦動,觀察手掌肌肉的情況.現(xiàn)象表明滑動摩擦力的大小跟正壓力、接觸面的粗糙程度有關(guān);還可說明滑動摩擦力的方向規(guī)律.

5. 演示靜摩擦力:用左手掌把右手掌壓在桌面上,然后順著桌面拉或推右手掌,會明顯地感到有一個阻礙右手掌起動的力.如果左手掌對右手掌的壓力越大,順著桌面拉或推右手掌,使它剛要發(fā)生運(yùn)動時,會感到阻礙右手掌的力也越大.

6. 演示壓強(qiáng):先用指尖肉體部分壓手掌,再用手指指甲壓手掌,兩次用力相同的情況下,比較手掌的感覺.可說明壓強(qiáng)大小在相同作用力的情況下與作用面積間的關(guān)系.

7. 演示杠桿原理:用手來提東西,從而說明手臂涉及到的杠桿知識——支點(diǎn)、力臂等.

8. 演示力的分解:每兩個學(xué)生一組,在原座位上,一人右手(或左手)叉腰,另一人向下拉他的肘部(如右圖),然后交換,體會拉力對手臂產(chǎn)生的兩個作用效果.這說明應(yīng)該按力的實(shí)際作用效果來確定分力的方向.

二、電磁學(xué)(注意人體安全)

1. 演示靜電現(xiàn)象:①用手指接觸一下帶電的驗電器的金屬球,箔片就會合攏,說明電荷通過人體流向大地.

②在干燥的冬天里,人體與衣服由于運(yùn)動而互相摩擦產(chǎn)生了電荷,且人體由于皮鞋、地毯等與大地隔離,這些電荷在人體上積累逐漸增多,當(dāng)手與別人手或別的物體靠近到接觸時,會有放電現(xiàn)象發(fā)生,人就有了局部觸電的感覺.

③摩擦起電:用塑料泡沫與手摩擦,極易使泡沫帶負(fù)電,而且可以將吊起的乒乓球吸引得不停跳動.

2. 估測人體的電阻:用兩只“手”握住歐姆表兩表筆,讀出其電阻.為了有明顯的讀數(shù),兩只手最好弄濕或與一電阻并聯(lián).

3. 模擬實(shí)驗:手拉手模擬電阻的串聯(lián)和并聯(lián).

4. 手在“驗電筆”中的作用:使用驗電筆時,手必須接觸驗電筆后面的金屬部分,當(dāng)有電時氖燈才會發(fā)光.

5. 演示烘干機(jī)的原理:在靜電計的兩塊平行板之間插入“手”,靜電計的指針會偏轉(zhuǎn),說明平行板電容器的電容隨著電介質(zhì)的改變而變化.

6. 判定磁場力、磁感應(yīng)強(qiáng)度、電流、運(yùn)動方向的關(guān)系:左、右手定則和安培定則.

7. 演示自感現(xiàn)象:如圖所示,E是由4節(jié)一號干電池串聯(lián)組成的6V直流電源,L為帶閉合鐵芯的線圈,電鍵K是由兩根導(dǎo)線的裸露銅線構(gòu)成.兩根導(dǎo)線的端部剝?nèi)?～2厘米的絕緣皮,用兩只手的拇指和食指捏住裸露銅線,以余下裸露銅線的搭接或分開,作為電鍵的接通或斷開.

要求一學(xué)生用兩只手分別捏住裸露銅線的A、B處,將裸露銅線的余下部分搭接好,然后迅速分開,該學(xué)生有強(qiáng)烈的觸電感覺.表明在電鍵K從接通到斷開瞬間,A、B之間產(chǎn)生了很高的電壓.

還可將線圈從400匝減為100匝,在同等條件下,學(xué)生觸電的感覺減弱;取掉線圈的閉合鐵芯,觸電的感覺幾乎消失.這些說明,線圈的自感系數(shù)與線圈的匝數(shù)、是否有鐵芯有關(guān).

三、熱學(xué)

1. 摩擦生熱:用兩只手掌互相摩擦,感覺手發(fā)熱.

2. 用手判斷溫度不準(zhǔn)確:在冬天里,用手分別接觸鐵塊和木塊,會感到鐵塊較冷,所以做出鐵塊的溫度較低的錯誤判斷.其實(shí),冬天戶外的鐵塊、木塊由于跟周圍環(huán)境不斷發(fā)生熱交換,最終它們的溫度都與空氣溫度相同,但由于鐵是熱的良導(dǎo)體,當(dāng)溫度較高的手與之接觸時,熱量極易從手傳向鐵塊,使手接觸到鐵塊部分的溫度在較短的時間里下降快些,而感到冷些,木塊的情況正好相反,故用手判斷溫度是不準(zhǔn)確的.

3. 演示蒸發(fā)現(xiàn)象:在手上涂一些酒精,手感覺比較涼爽,說明蒸發(fā)吸熱.

4. 演示金屬粘手現(xiàn)象:把一塊銅塊或鐵塊放入冰箱冷凍室,過一段時間后可拿出來實(shí)驗觀察,分別用干手和濕手觸摸金屬塊,進(jìn)行比較,將會出現(xiàn)手和金屬物粘在一起的現(xiàn)象.這是因為人體溫度高,但表皮溫度低,且由于皮膚的傳熱性能差,不能使冰熔化.而從皮膚中蒸發(fā)出的水汽在金屬表面迅速變成冰,這樣就在手和金屬物之間形成一層薄冰,將兩者粘在一起.

四、光學(xué)

1. 光的衍射:緊閉手指,將食指與中指的狹縫平行對準(zhǔn)日光燈,用眼睛透過手指縫觀察,會看到狹縫周圍出現(xiàn)彩色的衍射條紋.

2.演示光的直線傳播現(xiàn)象:使手電筒產(chǎn)生光,用手做各種造型,在墻壁上出現(xiàn)各種動物的“影子”,表明光是沿直線傳播的.

3. 演示光的折射現(xiàn)象:用一個透明的玻璃杯裝滿水,然后把一手指插入水中,會看到手指好像折斷了的現(xiàn)象.這是光在空氣和水面的交界處發(fā)生折射而造成的.

總而言之,用“手”做物理實(shí)驗,不但可以讓學(xué)生了解“手”的生物機(jī)能,而且可以親身感受物理情景,從中理解物理知識,可謂一舉兩得.

責(zé)任編輯 羅 峰