中学物理演示实验改进三例，本文主要内容关键词为：演示论文,中学物理论文，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。
在中学物理教学中，我们对一些演示效果差、操作麻烦、不易成功的演示实验进行了一些改进，对于提高课堂教学效率起到了很好的作用，本文介绍几例。
一、显示微小电流方法的改进
在演示电磁感应现象中的右手定则、楞次定律等教学内容时，目前较普遍的方法是将切割磁感线的导线和用若干匝粗铜线绕成的螺线管接微电流放大器的输入端，所产生的感应电流经放大后通过输出端接演示电流表显示出电流的大小和方向。这种方法的缺点是：1.需要在产生感应电动势的导体两端接微电流放大器，使装置复杂；2.需要电池作为放大器的电源，使学生对演示电流表中电流的来源产生怀疑；3.演示前微电流放大器接通电源后电流表指针发生偏移，需要重新调零；4.需要对放大器的增益进行调节；5.微电流放大器对不同方向的电流放大倍数不同（我校的两件微电流放大器都是如此），当磁铁插入和拔出螺线管时，对应相同的磁通量变化率显示的感应电流大小有明显不同，不能真实反映科学事实。为此，我们对显示微小电流的方法进行了如下改进：
用分组实验用的J0407型直流安培计，将电流表表针调至中间位置，在表针上贴一条5mm×45mm的红色薄塑料纸，表盘换用醒目刻度线达到与演示电流表相同的可见度；去掉原电表内的各分流电阻，用导线将电表动圈的两端直接连接表壳内正、负接线柱，因电表的内阻很小，能显示微小的感应电动势产生的电流。演示导线切割磁感线产生感应电流和右手定则时，用粗铜线做成约10匝的矩形线框，线框两端接电表，当线框的一边在U085型蹄形磁铁的磁场中做切割磁感线运动时，通过电表的感应电流可使表针达到较大的摆动幅度。演示楞次定律时电表接自制的粗铜线绕成的单层40匝螺线管两端，能让学生清楚地看出线圈的绕向，线圈直径恰能使条形磁铁自由移动，内衬投影胶片筒以减小线圈对条形磁铁的阻碍，当条形磁铁插入或拔出螺线管时，表针摆动幅度接近满量程。这样的演示方法真实地反映了感应电流的大小和方向，现象明显，性能稳定可靠，不用调试，结构简单，操作方便。
二、超重、失重演示实验的改进
J2142（B）超重、失重演示器通过挂有槽码的圆盘测力计在加速上升和下降过程中指针示数的变化演示超重和失重现象。原轨道钢丝长约0.95米，演示装置行程约0.5米。用该仪器进行演示时，超重、 失重现象出现的时间较短，不利于学生体验和观察；由于采用物理支架的桌边夹固定支杆于桌边，很难将支杆调到竖直方向；对于桌边较窄的演示桌又很难固定，给课堂演示增加了难度。
1.滑轮 2.上横梁 3.缓冲弹簧 4.测力计 5.槽码 6.下横梁 7.重锤 8.钢丝
为此，我们对该装置进行了如下改进：如图1所示， 原装置的基本结构不变，采用旧式JZ－1型自由落体演示仪的支架， 上下横梁经扩孔后固定于图中位置；轨道钢丝的直径由原来的1毫米改为0.5毫米，长度改为1.5米；50g×3的槽码不变，演示超重现象时重锤的质量为700g， 演示失重现象时重锤的质量为350g；线的长度应使重锤落于桌面时测力计上端恰与缓冲弹簧接触，槽码和重锤落处放置缓冲用泡沫塑料。
改进后演示效果明显改善：1.用自由落体演示器的三角支架上的调平螺钉可方便地调节支杆于竖直方向，节省了调节时间；2.增加了行程（可达1米），给学生更充足的时间体验超重、 失重现象和观察测力计示数变化；3.钢丝细、易拉直，减少装置孔与钢丝间的摩擦阻力，上、下运动自如；4.槽码和重锤的质量使上升、下降过程的加速度大小适当，不会造成当测力计位于上端和下端时由于速度过大而看不清指针的偏转，又能保证指针的偏转角度满足学生观察的需要。
三、水波演示实验的改进
由华南师大附中校办工厂生产的J2208型发波水槽（如图2），采用了气动波源、同步频闪的技术措施以及用弹簧悬挂波源气泵的方法减少仪器的振动，有效地防止了附加杂波对演示水波的干扰，得到了稳定、清晰、看似“静止”的各种水波图样。但该仪器尚存在如下缺点：1.水波投影图样的高度低：投影光源用6伏、15 瓦没有反射凹面镜的卤钨灯泡，所发出的光经过频闪光闸旋转遮光，穿过直径12mm的透光孔，只有很少的一部分光透过盛着水的水槽，被平面镜反射到毛玻璃屏上。光的利用率很低，使水波投影图样可见度差，虽然图象很好却很难被学生看清楚，达不到预期的演示效果：2.操作不方便：因水槽放在毛玻璃屏、平面镜和水槽架构成的三角区域的下方，水槽装水后须非常小心地水平推入水槽架上，而且加水、抽水都不方便。演示过程是教师的各种调节动作和对图象观察的多次相互反馈过程，这种结构不仅阻挡视线，也妨碍手的动作，使操作难度加大，调节费时间。
1.光源变换器 2.平面镜 3.毛玻璃屏 4.波源喷管 5.水槽 6.送气软管 7.喷管固定螺栓 8.透光圆孔
为了克服上述缺点，我们对该实验装置进行了如下改进：利用J2208型发波水槽的电路、 频闪系统和波源气泵与书写投影仪的光路系统，组成了新的演示装置，取得了非常好的演示效果。
改进方法：取下J2208型发波水槽的电路和频闪系统装置及气泵， 安装在散热条件好的书写投影仪（我们采用的是天津市第二光学仪器厂生产的BX型投影仪）内的适当位置上，光源变换板安装在投影仪透镜后，投影仪灯泡取代原灯泡后与光源变换板的相对位置和原灯泡与光源变换板的相对位置相同。定位槽能使光源变换板根据演示内容的需要使光闸稳定在能交替遮光的位置上。波源气泵仍用四根弹簧悬挂以减轻投影仪的振动，各旋钮固定于投影仪的侧面，脉冲气流由原装置引出：水槽放在投影台上，喷管固定螺栓将喷管固定在投影台位于水槽的上方；用薄铁片挡住投影灯泡射向光电门的强光，以防光电门不能输出脉冲信号，使气泵停止工作送不出脉冲气流。
演示方法同原说明书。
演示效果：
1.保持了J2208型发波水槽的水波图样稳定、 清晰和看似“静止”的演示效果。
2.增强了水波图样的亮度，其亮度与书写投影仪的亮度接近。
3.增大了水波图样的面积，投射到屏幕上图样的面积是原面积的4倍以上，在明亮的教室中不同位置的学生都能十分清楚地看到水波图样。
4.操作方便：消除了J2208型发波水槽装置在演示中对观察和操作形成的障碍，节省了调试时间。