学生自制物理实验器材的尝试

学生自制物理实验器材的尝试

邵明威

山东省单县第一中学科技创新小组274300

摘要物理知识较为概括、抽象，借助于物理实验，抽象的知识变得直观、真实、形象，能够吸引学生的注意力。高中阶段，学生要发挥想象力，多钻研，在课堂上实施物理实验器材小制作，从而调动学习主动性，激发学习潜能，增强理解力，突破难点，提高课堂学习效率。

关键词高中物理实验器材制作

物理学科较之于其他学科，知识较为概括、抽象，同学学习有些吃力。如何化解学习困难，是同学们不得不面对的问题。我的感受和体会是多动手，在老师的指导下，在课堂上实施物理实验器材小制作。

一、物理器材小制作的意义

众所周知，物理实验直观、真实、形象和生动，能够吸引注意同学们的注意力，活跃课堂学习气氛。实践也表明，物理实验器材小制作能够充分调动同学们的学习主动性，激发学习潜能，增强理解能力，突破学习难点，提高课堂学习效率；在解决学校仪器缺乏困境的同时，满足了同学们强烈的探究欲望和求知欲望。

物理课堂上，大家都要这样的体会，做演示实验比不做演示实验的学习效果要好得多。受制于学校实验器材短缺，老师在很多情况下无法满足大家的愿望。于是，我和同学们所以建议老师在没有现成教学仪器的情况下，引导大家伙自制实验器材。大家集思广益，本着取材容易、寻找低廉材料，易于普及、原理直观等原则，自制器材。实践也证明，自制器材在物理学习中有着广阔的应用空间，它能够提高同学们的学习兴趣，更多的体会到学习的乐趣，扩展了同学们物理学习的实验内容，提升了物理学习的广度和深度，从更深层次激发了学生的想象力、创造力。可以说，开发物理实验器材，能够培养同学们的各种能力及良好的学习习惯和科学态度，提高学生科技意识。

二、常见自制实验器材例谈

下面是我和同学们自制的实验器材，以此作为例子来说明它们在物理学习中的重要性。

（1）“悬挂法”找重心演示器

重心的概念比较抽象，是教学的难点。通过实例学生感知重心的位置，为此自制实验器材设置一演示实验。原材料：硬纸板、细线、图钉、钩码。作法：将硬纸板剪成三角形，作三角形中线，标出几何重心位置G。演示：将图钉钉在纸板上，细线中端拴在图钉上，下端吊一重物，用手提起细线上端将整体悬挂。课本中“做一做”栏目让同学用“悬挂法”确定平面薄物体的重心位置。我和大家伙设计了多个薄物体，通过实验体会物体的重心可以在物体上，也可以不在物体上。大家测量质量分布均匀的薄三角形，铁丝围成的三角形的“重心”的位置，体会数学上“重心”的定义等。

（2）简易加速度测量计

加速度的概念比较抽象，是教学的难点。通过实例大家感知加速度，为此自制实验器材设置一演示实验。原材料：硬纸板、细线、图钉、钩码；作法：取一个硬纸板剪成长方形。按图所示，在纸板上画出标尺。标尺的垂直线要与上下边垂直，O点取在硬纸板上沿的中点。用一段红色的细线拴一个重物作为指针。通过受力分析很容易看出：当物体的加速度等于重力加速度g时，标尺与垂直线的夹角（拉力的方向）为450，此时标尺的标度记做1，由此类推，加速度为0.1g的时候，夹角的大小为两个直角边边长之比为10：1的直角三角形的短边对应的角，即arctan0.1；加速度为0.2g对应的角度为arctan0.2,…对于这个加速度计来说精度不高，g取10m/s2不会影响测量的结果，所以我们也可以把标尺标度记做1m/s2，2m/s2，3m/s2，……演示：这种加速度测量计适用于测量水平运动的交通工具的加速度，特别是近似匀加速运动的交通工具。测量时，为了使“前进方向”的箭头与实际的前进方向吻合，可以在膝盖或窗框上将加速度测量计固定。指针摆动频繁时，要等待摆动停止，稳定在一定的角度后再读取数据。

（3）自制小船渡河“矢量圆”演示器

小船渡河问题是运动的合成与分解的一个典型实例。在现实中由于船头方向的不确定性，使得小船渡河时运动方向就不能确定，从而导致小船渡河问题的复杂化，加深了大家理解的难度。在实际的学习中，由于这部分知识太过抽象，又没有切实可行的实验器材直观演示。所以使得这部分知识老师头疼教，学生头疼学，为此自制教具破解难点。原材料：硬纸板、图钉；作法：用一张硬纸板作背景，标画小船渡河情景，将另外硬纸板剪成四条，用四个图钉固定做成平行四边形，其中底边固定，其余三边活动。演示：改变船头方向，观察合运动的变化，演示分析各类运动情况。

（4）带电粒子在磁场中运动“动态圆”演示器

圆周运动是高考考查的重点内容。带电粒子在磁场中的运动经常涉及动态圆。模型1.一束带负电的粒子以初速度垂直进入匀强磁场，若初速度方向相同，大小不同，所有粒子运动轨迹的圆心都在垂直于初速度的直线上，速度增大时，轨道半径随着增大，所有粒子的轨迹组成一组动态的内切圆。模型2.一束带负电的粒子以初速度垂直进入匀强磁场，若初速度大小相同，方向不同，则所有粒子运动的轨道半径相同，但不同粒子的圆心位置不同，共同规律是所有粒子的圆心都在以入射点为圆心，以轨道半径为半径的圆上，从而可以找出动态圆的圆心轨迹。使用时应注意各圆的绕向。原材料：硬纸板、图钉；作法：用一张硬纸板作背景，建立坐标系，标画带电粒子在磁场中运动的基本情景，（模型1）将另一硬纸板剪成多个半径不同的圆；（模型2）将另一硬纸板剪成半径5厘米左右的半圆（留一条切线表示初速度），再用图钉将其固定；演示：模型1改变半径的大小，观察其规律，确定临界状态。模型2改变速度的方向，观察其规律，确定临界状态。

以上是我和同学们自制物理实验器材的一些实际例子，实践告诉我，在物理学习中，学生要发挥想象力，多钻研，在课堂上实施物理实验器材小制作，从而调动学习主动性，激发学习潜能，增强理解力，突破难点，提高课堂学习效率。

参考文献

[1]郭卫东，低成本物理实验的巧妙设计与应用[J]。物理教学探讨，2012（7）：1—3。