張振福

本文主要闡述了物理實(shí)驗(yàn)器材在物理實(shí)驗(yàn)中的重要性，并結(jié)合教學(xué)過程的一個具體學(xué)生實(shí)驗(yàn)器材的改進(jìn)方案，說明實(shí)驗(yàn)器材的更新與改革對物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)及培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)造能力、動手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ姆e極作用。

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的研究自然界中各種物理現(xiàn)象的規(guī)律和物質(zhì)結(jié)構(gòu)的一門科學(xué)。物理實(shí)驗(yàn)法也是人們研究物理學(xué)的一種非常重要的方法。物理實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)和物理研究中有著非常重要的作用。它可以使學(xué)生直接獲得感性認(rèn)識，加深學(xué)生對物理知識的理解，激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，還可以培養(yǎng)和提高學(xué)生的觀察和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ硗馐箤W(xué)生掌握物理學(xué)的研究方法對培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度方面也有重要的作用。

在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，確保實(shí)驗(yàn)操作簡便易行、實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象清楚、并且成功完成實(shí)驗(yàn)是最基本的要求。為達(dá)到這些要求首先要從選擇實(shí)驗(yàn)器材開始。實(shí)驗(yàn)器材是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要物質(zhì)條件。新的實(shí)驗(yàn)器材、高精度的測量儀器對物理實(shí)驗(yàn)和物理研究起著關(guān)鍵的作用。進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)在掌握實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上科學(xué)地選用器材，科學(xué)選用器材可以減小實(shí)驗(yàn)誤差，可以使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加明顯，從而使得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論更加準(zhǔn)確。但是現(xiàn)在許多學(xué)校的物理實(shí)驗(yàn)室中的多數(shù)實(shí)驗(yàn)儀器都不可避免的存在著一些與開展現(xiàn)代探究性學(xué)習(xí)的要求不符之處。因此，物理教師在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中可以引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)一些實(shí)驗(yàn)儀器的不足并加以改進(jìn)，這樣不僅可以提高實(shí)驗(yàn)的精確性，還能培養(yǎng)學(xué)生動手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰吞骄縿?chuàng)新能力。

請看下面的一個具體實(shí)例：

蘇科版物理（八年級上冊）教材的第五章第二節(jié)中有一個學(xué)生實(shí)驗(yàn)“探究凸透鏡成像的規(guī)律”。在這個實(shí)驗(yàn)中用蠟燭作為光源簡單易行，可以幫助學(xué)生得出凸透鏡成像的規(guī)律，對培養(yǎng)和提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、提高學(xué)生的知識水平均起到了積極的作用，但本人認(rèn)為用蠟燭作為光源仍有幾點(diǎn)不足之處，并試著自制出蠟燭的替代光源。

1.蠟燭光源的不足

第一、由于燭焰自身沿透鏡主軸方向有一定的厚度，使物距不是唯一的值，這會給確定像的位置帶來困難，從而使 所得數(shù)據(jù)誤差較大。

第二、由于蠟燭在燃燒的過程中不斷變短，因此燃燒一段時間后就不能使?fàn)T焰中心、凸透鏡光心和光屏中心不在同一高度而在光屏上找不到像時就必須重新調(diào)整蠟燭的位置。

第三、燭焰易晃動且大小不穩(wěn)定對光屏上像的清晰度產(chǎn)生影響而不便觀察。

第四、由于此實(shí)驗(yàn)要在密閉的暗室中進(jìn)行，空氣流通不暢，蠟燭在燃燒時發(fā)出濃烈的氣味并使實(shí)驗(yàn)室內(nèi)二氧化碳濃度增加使人感覺不適。

第五、在實(shí)驗(yàn)過程中蠟燭不易立穩(wěn)，如果不慎還容易引起火災(zāi)，存在安全隱患。

由于以上因素，本人擬用如下器材制成的光源來替代本實(shí)驗(yàn)中的蠟燭作為光源。

2.替代光源的制作

2.1制作材料：小電池盒 干電池2節(jié)（5號或7號） 2.5V、0.3A小燈泡 焦距為f=5cm的凸透鏡 圓柱形塑料（紙）盒 （直徑比凸透鏡直徑略大，長10cm左右） 毛玻璃（較?。?紙板（不透明塑料板）“F”形擋光板

2.2制作方法及過程：

（1）. 把圓柱形盒子左、右端蓋子剪掉。

（2）. 在一塊圓形（剛好放進(jìn)盒子為宜）紙板（不透明塑料板）中間剪出一個直徑比凸透鏡直徑略小的圓形孔，用膠水把凸透鏡粘在孔上（如圖1），然后把紙板固定在盒子中間靠右位置（凸透鏡的主光軸和盒子的軸線重合）。

（3）. 按圖2所示的電路圖連接好電路，把此電路用膠水固定在的盒子左端（如圖4），使小燈泡（燈絲）位于凸透鏡的左焦點(diǎn)上，電池盒固定在剪下的盒子的左端，然后作為后蓋套在盒子上（便于可取下更換電池）。

（4）. 把中間鏤空成“F”形的擋光板用膠水固定在毛玻璃上（如圖3）后固定在剪下的盒子的右端后作為前蓋套在盒子上（可取下），使字“F”的中心在凸透鏡的主光軸上（即使燈泡中心、凸透鏡的光心和字“F”的中心在同一高度、同一條直線上）。

（5）. 在盒子的下方固定一個支架，這樣就制成了一個可以替代蠟燭的光源，如圖4所示。使用時只需把此光源固定在光具座的支架上就可以了。

3.替代光源的優(yōu)點(diǎn)：

在“探究凸透鏡成像的規(guī)律”的學(xué)生實(shí)驗(yàn)中用此光源替代蠟燭，具有如下特點(diǎn)：

第一、由于該光源的自身厚度很薄，物距更容易確定，可以避免使用蠟燭時物距不是唯一的值而給確定像的位置所帶來的困難，從而使 所得數(shù)據(jù)誤差更小。

第二、在本學(xué)生實(shí)驗(yàn)中，該光源的位置始終固定在透鏡的主光軸上，而且該光源也不會受風(fēng)的影響而晃動、改變大小，因而避免了由于蠟燭燃燒變短、燭焰晃動等因素給實(shí)驗(yàn)帶來的不利影響，使光屏上所形成的像更加清晰、穩(wěn)定、減小誤差。

第三、使用蠟燭時，燭焰所成的像可以輕易使學(xué)生得出蠟燭成上下倒立的實(shí)像，但卻不能觀察所成的像也是左右倒立的特點(diǎn)。由于該光源為“F”形，從光屏上所成的像可以直觀的觀察到像的左右也是倒立的，這樣在實(shí)驗(yàn)的過程中就幫助學(xué)生輕松糾正了片面的認(rèn)為凸透鏡成實(shí)像時只是上下倒立的錯誤觀點(diǎn)。這是使用蠟燭作為光源時不能直接觀察到的。

第四、該光源的使用范圍比蠟燭更加廣泛。如當(dāng)把“F”形擋光板（前蓋）取下后就可以作為一個平行光源來使用，可以用來測量本學(xué)生實(shí)驗(yàn)中所使用凸透鏡的焦距等。

第五、該光源還具有安全可靠、可重復(fù)使用等特點(diǎn)。

第六、本實(shí)驗(yàn)器材也可由學(xué)生自己制作完成，這樣不僅能培養(yǎng)學(xué)生的動手習(xí)慣和動手制作能力，還培養(yǎng)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識的興趣和探究科學(xué)知識的精神，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

眾所周知，物理實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)的基礎(chǔ)，而實(shí)驗(yàn)器材又是物理實(shí)驗(yàn)成功的首要條件。但是，現(xiàn)在許多中學(xué)（尤其是初中）的物理實(shí)驗(yàn)室里面的所使用的實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)設(shè)備普遍存在著精確度低、可靠性差、使用不方便、系統(tǒng)誤差大、使用范圍相對狹窄等缺點(diǎn)。這些缺點(diǎn)的存在使這些實(shí)驗(yàn)儀器已不能滿足現(xiàn)代化物理教育和開展探究性學(xué)習(xí)的要求，更制約著學(xué)生自我科學(xué)素質(zhì)的提高。為此，對存在不足的實(shí)驗(yàn)儀器的改進(jìn)，不僅僅能提高實(shí)驗(yàn)儀器的精確度，增加儀器的可靠性，減小實(shí)驗(yàn)儀器的系統(tǒng)誤差，而且在培養(yǎng)學(xué)生的文化科技素質(zhì)、實(shí)踐操作能力和創(chuàng)新創(chuàng)造能力等方面也有積極的作用。

（作者單位：江蘇省張家港市第一中學(xué)）