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浅谈高中物理实验资源的开发策略

更新时间 2010-9-29 13:42:14 点击数:

    浅谈高中物理实验资源的开发策略
     □肖永强徐兴花(湖州市南浔中学,浙江湖州313009)
      实验教具的开发与自制是实现物理实验教学的重要前提,更是新课程改革中物理课程资源开发的一项重要内容,它决定着物理课程资源质量的提升,其重要性不言而喻.近两年来,我校物理教研组在物理实验资源的开发上积极探索,开发与自制了一批教具,很大程度上缓解了乡村中学的实验教具不足的现状.
    本文结合具体的案例从五个方面来阐述开发物理实验的策略.
    一、臻善经典实验
    新课程标准更进一步强化了实验教学的地位和作用.在教材中不乏被教师称之为经典实验,而这些实验中也可能存在实际操作时难以控制,实验结果缺少可信度等问题.笔者对诸如此类的实验采用改进实验器具或完善操作步骤来增加实验的成功率.
    案例1油膜法估测分子大小
    新课程教材《选修3-3》中介绍,测定一滴油酸酒精溶液中所含油酸的体积时,用胶头滴管或注射器将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中.但实践发现,胶头滴管或注射器均感觉使用不便,因胶头滴管滴出的液滴较大,在浅水盘里水面上形成油酸薄膜的面积太大,难以测定其面积;而使用注射器,当施加在活塞上的压力控制不当时,从针头出来的油酸酒精溶液就会时而成滴,时而喷射,实验往往半途而废.本是一堂学生实验课,呈现的却是学生一趟趟换水上洗手间的闹剧.
    鉴于上述窘境,笔者从一次性使用输液器上,拆取注射细软管部分,将剩余塑料软管上的控制阀图1安装于细软管处,以便于直接调节控制阀来控制细软管中油酸溶液的流速,以保证在较大力推动注射器时,也能使注射针头处以液滴形式滴出,这样就制成了一件非常完美实用的注射滴定器.如图1所示.该实验取材方便,制作简单,操作稳定性加强.经改进后,实验的成功率大大提高.
    二、改进演示实验
    实验室配备的演示实验装置无法做到实时更新换代,一些老旧器材往往处于闲置或半闲置状态,并未起到其应有的价值.笔者发现只要在其原有的基础上稍加改进或增配一些附件,便可使其容光焕发,在课堂教学中起到应有的作用.
    案例2电磁阻尼实验
    实验室有现成的演示装置,如图2甲所示.让一个小球从铝管的上方落下,小球很快便到达管的下端,而让一暗藏钕磁铁的小球从铝管的上方落下,小球却缓慢下落,明显的反差能引起学生极大的兴趣.本实验的缺点是铝管封闭,小球在管内的运动可见度差.针对这一缺点,可改进实验方案.取一块厚铝板(如发电厂用的导电板),一块木板.两块板的一面均用相同的广告单面胶纸贴上,使两块板表面的摩擦系数相同.垫高两块板,形成两个倾角相同的斜面(见图2乙).然后让一块磁性极强的钕磁铁,分别从两个斜面上滑下.将发现在两个斜面上下滑时的速度相差很大.为什么磁铁从摩擦系数与倾角均相等的两个斜面上下滑时快慢相差会如此悬殊?学生可能会说,其中一块板是铁板,能被磁铁吸引.这时可进一步演示,磁铁对两块板均无吸引力.此时学生会产生很强的好奇心,往往会自觉进行一番猜测.最后展示两块板的真实面目,使学生看清其中一块是铝板,另一块是木板.这时再让学生思考磁铁在哪块板上下落很慢,为什么?通过本实验,不仅能使学生进一步掌握电磁感应现象,而且能引起学生极大的兴趣.本实验与原实验室现成的电磁感应实验相比更具有开放性,可见度更大,在课堂上演示时,能使学生对实验现象一目了然.
    三、开发习题实验
    在教学实践中,学生对某些较为抽象并阐述有科技装置的习题很难把握,即使教师进行课堂讲解,学生还有可能不得要领.笔者分析认为主要原因在于此类习题缺乏表象,不易使学生形成感性认知.
    要解决此问题的方法之一即为学生提供具体实验模型或装置.尝试自制一些模型、教具来再现其过程.最后通过模型或教具的演示,问题清楚地呈现在学生面前,提高与加深了学生的认知与理解.
    案例3磁流体发电机
    磁流体发电,是将带电的流体(离子气体或液体)以极高的速度喷射到磁场中去,利用磁场对带电的流体产生的作用,从而发出电来.高中新课程教材《选修3-1》和各类教辅资料均有介绍.本教具以饱和NaNO3溶液为流体以一定的流速进入强磁场,利用电荷在磁场中受洛伦兹力作用发生偏转至两金属铜极,发出电来,从而弥补高中物理演示实验教具的空白.
    利用有机玻璃的透明性制作磁流体发电机实验平台,电解质溶液槽1个、回收槽2个,制作过程中需用三氯甲烷(氯仿)进行粘合,如图3所示;选取8.5cm×1.0cm×0.5cm金属铜条两片,在一端由导线引出两极,方便连接微安表或数字式万用表,如图4所示;淘宝网购置钕铁硼强磁铁两块,尺寸为8.0cm×6.3cm×1.0cm;制作用于隔离两磁铁和安插铜条的机盒,长与宽由磁铁决定,厚度由铜条宽度决定,如图5所示;配制饱和NaNO3溶液以替代高温高压等离子体.

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