高中物理低成本实验资源的开发策略，本文主要内容关键词为：低成本论文,高中物理论文,策略论文,资源论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
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的实验，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。
图1
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。
图2
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
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；配制饱和溶液以替代高温高压等离子体。
按照制作流程中所制器材安装实验模型，安装后装置如图6所示；微安表的两极或数字式万用表的两个表笔与两铜条接线柱相连接，并将数字式万用表打至毫安档或微安档；将已配制的饱和溶液倒入电解质溶液槽中，打开阀门，通过玻管经两铜条流入回收槽；通过回收槽交替传动，使饱和溶液得以持续流动；观察微安表或数字式万用表的示数变化情况；拆卸实验装置，清洗擦干。
测得的实验数据显示，铜条两端所测电压最大值可达60mV，微安表示数最大值可达50μA，并且实验可重复操作。
四、媒体链接实验
对于一些微观世界的现象和宏观天体的运行规律等都无法用常规实验的手段来演示，有些物理现象尽管能演示，但实验效果不够理想。如果我们借助与多媒体的有机结合，可使一些抽象的知识得以形象地展示，使一些模糊的现象得以清晰地展现。
案例4 双缝干涉实验
高中物理选修3-4第十三章光第三节“实验：用双缝干涉测量光的波长”，该实验目的一是通过如图7所示实验装置，在毛玻璃屏上观察干涉条纹；二是测定单色光的波长。若要做成功本实验，最大的障碍就是调节光具座上的光源、遮光筒和毛玻璃在同一轴线上，且整个调节过程必须在无外界干扰的情况下，通过单眼观察毛玻璃判断有无干涉条纹。整个实验做下来，学生总结到：有泪不一定有结果，无泪一定没结果。说明实验的最大困难在于调节装置找干涉条纹，之所以难的原因一是屏过于小，二是光源较弱，三是眼睛无法长时间不眨眼。为克服以上三点困难，将毛玻璃屏改装为电脑视频摄像头，其优点是将图象真实清晰地记录反映到电脑显示屏上，轻轻松松就能找到干涉条纹，将“悲剧”拍成“喜剧”。若要测单色光的波长，再将摄像头换成测量头即可。物理实验在演示或调节过程中，出现可视程度低，显示时间短或不易观察等问题，可以借助多媒体设备，如本实验所用的视频摄像头一样，可以将影像资料逐帧播放、倒放、暂停，使实验真实完美地呈现在研究者面前、极大地提高了实验的成功率。
图7
五、创设趣味实验
高中物理概念、规律繁多，而且比较抽象，学生一时难于理解，就容易产生厌学心理。如果我们在组织教学时多做一些有趣的并且和课文内容相关的实验，不仅能使学生通过对实验的观察，对所学知识有了感性认识，而且能把学生对物理现象的兴趣引导到物理理论上来，为理解和掌握好教材内容奠定基础。
案例5 规则物体的重心演示趣味管
图8
新课程物理必修①第三章“相互作用”中第一节在介绍物体的重心内容时，开设有做一做“确定薄板的重心”栏目，通过两次悬挂来确定不规则薄板形物体的重心，起到直观简洁有效的教学效果。对于质量均匀分布的物体与质量分布不均匀的物体，其重心的确定通过两张图片和一定的文字介绍来加以说明，略显美中不足之感。为此，笔者创设如图8所示的趣味性较强的对比实验演示装置。取一段长为50cm的PVC下水管AB，在管上标示出中间位置（如图中的P），根据形状规则且质量均匀分布的物体，重心位置在物体的几何中心，即此管AB的中间位置P处。将管AB放置于水平桌面上，缓慢移动，使B端不断伸出桌面，当P处接近桌面端口移时，学生一片寂静，生怕管子掉落地上。当P处移至桌面外时，管AB竟然还未掉落，必感神奇，怎么管AB的重心不在几何中心，与课本说明相违背，产生认知冲突。当揭开A端放有一小铁柱时，才深刻认识到规则物体的重心在几何中心时，需均质物体才有效。实验取材方便，演示过程趣味性强，理论与现实出现悖论，形成认识冲突，有利于培养学生的学习兴趣。
原标题：浅谈高中物理实验资源的开发策略
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