曹貴章

實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的基礎(chǔ)，是學(xué)生理解物理規(guī)律和創(chuàng)新的關(guān)鍵所在。物理學(xué)的進(jìn)步和變革與實(shí)驗(yàn)是息息相關(guān)的。實(shí)驗(yàn)效果的好壞與實(shí)驗(yàn)器材有很大關(guān)系。工廠中生產(chǎn)的實(shí)驗(yàn)器材固然規(guī)范、美觀，但是使用自制教具更貼近學(xué)生的生活，方便學(xué)生了解儀器的結(jié)構(gòu)、工作原理。當(dāng)學(xué)生在物理實(shí)驗(yàn)課堂上看到的實(shí)驗(yàn)器材為日常生活中的物品做成的時(shí)侯，能深切感受到科學(xué)的真實(shí)性與廣泛性，切身體會(huì)到科學(xué)與社會(huì)、物理與我們每個(gè)人日常生活的關(guān)系，從而培養(yǎng)學(xué)生熱愛物理的情感，激發(fā)學(xué)生的求知欲。

1 自制教具的地位和作用

自制教具在實(shí)驗(yàn)中有非常重要的地位，它與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)器材相得益彰，共同支撐起物理實(shí)驗(yàn)，在國(guó)際上有人把自制教具稱之為“廉價(jià)”或“無價(jià)”教具。廉價(jià)是其成本便宜，無價(jià)是其發(fā)揮的價(jià)值巨大。鑒于當(dāng)下中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的情況，自制教具既可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力，開闊學(xué)生思維，也是解決當(dāng)前儀器不足的有效途徑。物理教師應(yīng)該多動(dòng)手制作一些教具，不斷改進(jìn)實(shí)驗(yàn)條件，讓物理實(shí)驗(yàn)更貼近學(xué)生的實(shí)際生活。

2 制作教具的方法例談

制作教具時(shí)，可以對(duì)已有的一些設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，以便更方便地服務(wù)于物理實(shí)驗(yàn)。例如，高中物理《練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器》《驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律》等實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通常需要固定在鐵架臺(tái)上，實(shí)驗(yàn)時(shí)，通常用固定玻璃試管的鐵夾子來固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。由于鐵夾子規(guī)格與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不匹配，無法固定穩(wěn)當(dāng)，有時(shí)候甚至出現(xiàn)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器滑落的事故。這樣不僅損害了實(shí)驗(yàn)儀器，更是浪費(fèi)了大量課堂時(shí)間。受此啟發(fā)，筆者制作了方形的鐵夾子來固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，制作材料來源非常方便，可以到維修商店搜集一些廢舊的鐵片，利用相關(guān)工具彎成方形，在對(duì)口處安裝可以收緊的螺絲來調(diào)節(jié)大小。通過這樣的改進(jìn)，不僅方便了實(shí)驗(yàn)操作，而且進(jìn)一步提升了實(shí)驗(yàn)的可控性。

制作教具時(shí)，要善于轉(zhuǎn)換思維，將難以測(cè)量的物理量轉(zhuǎn)化為易于測(cè)量的物理量，提高實(shí)驗(yàn)的實(shí)效性。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，善于突破已有實(shí)驗(yàn)裝置的限制，同時(shí)對(duì)不成熟的實(shí)驗(yàn)教具進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)出規(guī)范高效的實(shí)驗(yàn)教具，并且教具的穩(wěn)定性高，可重復(fù)使用。例如，在學(xué)習(xí)《摩擦力》一節(jié)的時(shí)候，需要測(cè)定動(dòng)摩擦因數(shù)，利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的器材測(cè)定動(dòng)摩擦因數(shù)是比較困難的。做過這個(gè)實(shí)驗(yàn)的教師都知道，當(dāng)用彈簧秤拉著物塊在桌面上前進(jìn)時(shí)，很難保證物塊做勻速運(yùn)動(dòng)，所以彈簧秤的示數(shù)無法穩(wěn)定，這樣摩擦力很難確定，摩擦因數(shù)就不好計(jì)算。為了解決這個(gè)問題，筆者結(jié)合已有的實(shí)驗(yàn)器材和許多不太成熟的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教具設(shè)計(jì)。材料：小型傳送帶（長(zhǎng)度大約1 m）、軸承2個(gè)（固定軸承的支架2個(gè)）、木板底座1個(gè)、電動(dòng)機(jī)、調(diào)速器、塑料板、刻度尺、彈簧秤、物塊、砝碼、學(xué)生電源。制作如圖1所示的教具來測(cè)量摩擦因數(shù)。彈簧秤左端固定在豎直擋板上，保持刻度尺與彈簧秤處在相同高度，刻度尺的零點(diǎn)與彈簧秤的零刻度線重合，用細(xì)繩栓接小物塊，并將物塊放到傳送帶上，接通電動(dòng)機(jī)電源，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)，傳送帶運(yùn)動(dòng)起來，開始的時(shí)候調(diào)整調(diào)速器，使傳送帶轉(zhuǎn)得慢一些，此時(shí)物塊受到摩擦力而拉動(dòng)彈簧秤，待物塊運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定后讀出的彈簧秤的示數(shù)即為物塊受到的摩擦力，測(cè)出物塊重力，就可以求出動(dòng)摩擦因數(shù)。然后可以改變調(diào)速器，使傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)得快一些，觀察摩擦力是否改變，從而得出滑動(dòng)摩擦力的大小與物體運(yùn)動(dòng)的快慢沒有關(guān)系。還可以通過改變物塊的質(zhì)量（在物塊上加砝碼），探究摩擦因數(shù)與正壓力的關(guān)系。通過自制實(shí)驗(yàn)教具，使學(xué)生準(zhǔn)確地理解和掌握了摩擦力的知識(shí)，增強(qiáng)了對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣。

制作教具時(shí)不要忽略生活中隨處可見的物品，教師要善于將抽象的物理規(guī)律用形象的自制實(shí)驗(yàn)教具演示出來，使學(xué)生從本質(zhì)上理解物理規(guī)律。

例如，學(xué)習(xí)“重力做功與路徑無關(guān)，只與初始位置和終止位置有關(guān)”這個(gè)知識(shí)時(shí)，學(xué)生一時(shí)難以理解，筆者制作一個(gè)實(shí)驗(yàn)教具，學(xué)生理解起來就既容易且深刻。材料：大塑料瓶（礦泉水瓶）、橡膠塞子、能夠彎曲的橡膠管（長(zhǎng)約60 cm）、方形木條2個(gè)（做支架）。做成如圖2所示的實(shí)驗(yàn)教具。在塑料瓶?jī)?nèi)灌滿水，接通橡膠管，水從橡膠管中流出，保持塑料瓶、出水口位置不變，重力做功，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，任意扭動(dòng)橡膠管的形狀，流出水的落點(diǎn)不變，從而形象地展示了重力做功與路徑無關(guān)的規(guī)律。

3 結(jié)語

在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，運(yùn)用身邊的物品制作教具時(shí)，一定不能脫離學(xué)生的認(rèn)知水平和心理特點(diǎn)，并且要突出物理知識(shí)原理，讓實(shí)驗(yàn)教具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于操作。當(dāng)然也不能一味讓新奇感代替學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象原因的分析。只要教師處處留心，就能夠?yàn)閷W(xué)生創(chuàng)造一個(gè)良好的科學(xué)實(shí)驗(yàn)氛圍。