低成本物理演示实验
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物理实验第２ｌ卷第５期 低成本物理演示实验’ 阿卜杜勒·哈迪 邵殿春 王文培” （１）萨那大学物理系也门；２）沈阳工业学院沈阳１１００１５；３）吉林大学长春１３００２３）
摘 要：通过分析低成本演示实验的特点ｔ说明了低成本实验的可行性ｔ讨论了教师如何利用各种材料、方珐 设计演示实验，降低成本． 关键词；演示实验；低成本；设计
Ｌｏｗ ｃｏｓｔ ｐｈｙｓｉｃｓ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ Ａｂｄｕｌｈａｄｉ Ｍｏｈａｍｍｅｄ”ＳＨＡＯ Ｄｉａｎ—ｅｈｕｎ ＷＡＮＧ Ｗｅｎ—ｐｅｉ。 （１）Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｓａｎａ’ａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙｅｍｅｎ｝２）Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ，１１００１５；３）Ｊ］ｌｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｅｈｕｎ，１ ３００２３）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏＩ ｌｏｗ ＣＯＳｔ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｔｈｅ ｐｏｓｓｉｂｉｌｉ— ｔｙ ｏｆ ｌｏｗ ＣＯＳｔ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｉｓ ｐｒｏｖｅｄ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｈｏｗ ｔｏ ｄｅｓｉｇｎ ａ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｗｉｔｈ ｒｅｄｕｃｅｄ ＣＯＳＩ ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ ｖａｒｉｏｕｓ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ；ｌ０ｗ ｃｏｓｔ；ｄｅｓｉｇｎ
在实验室建设过程中．要常常考虑经费问题．作为 名实验设计人员，设计实验过程中不仅要考虑学生 的观察效果，还应该力求使实验仪器的结构简单，费用 低廉 特别是在国家教育经费不足的情况下ｔ应鼓威教 师进行低成本实验的设计和开发．倒如：卡文迪许实验 室有一传统就是“用最平常的仪器做出最优秀的成果 才算真率事 ；帕斯卡用酒捕、水首等日常用具做水压 实验，得出了液压均匀分布的帕斯卡定律；李致道曾 说： 自己动手做的仪器，永远比买的好，这是一条定 理．”所以，低成率实验成为所有设计人员共同关心的 问题． ２低成本演示实验的优点 ２．１蛀济鼓益方面 ：集囊盖茬霎辜舂薹主心ｑ ： 盏 ｉ 最 究内容 低成本 本身就表明了它在经跻方面前优势·印在 达到最佳的实验效果的前提下减少投＾．中国＾口众 多，教育事业发展很快｜但是由于财力有限．便嚣经费只 占整个教育经费的百分之几ｔ再分雹蛤几十学科·所以 经费就更加紧张．特别是农村的学校，演示器材还最不 上实际需要，作为教师应该积扳利用身边的材＃■作或 寻找一些可普代的实验器材，来完成或扩充ｔ材中韵宴 验 例如；用香烟铝箔做成简易的验电器，其夏ｔ寰与产 品验电器相比毫不逊色．低成本实验取材窨■ｔ利用一 些废旧材料，再胸进少量器材，经过加工就蕾拼凑出大 量实验 初中物理７Ｏ ～８０％的实验都能用自 ｔ具来 进行，谊砖实是解决经费不足的一条捷径． 同时．也应鼓励教师把自己设计出来的宥推广价 值的仪器或设备进一步开发和批量生产．以咸丰低囊， 教学效果优皂的特点，充分发挥自 仪器的社会效益 和经济效益．
维普资讯 http://www.cqvip.com 物理实验第２ｌ卷第５期 ２ ２载学效果方面 １）目前很多学校教学实验仪器设备陈旧、老化，精 度下降．功能单一，其性能和指标已不能满足教学实验 的要求，阻碍了实验教学的发展．也妨碍了学生能力和 素质的培养．“千言万语说不清．一看实验即分明”．在 物理教学中．教师的讲解固然重要，但是学生的素质培 养不能只靠教师的讲解作为物理教师．为了满足教学 改革对实验仪器设备提出的新的要求，应该自己设计 和研制台适的仪器和设备，既满足了教学实验需要，又 降低了实验成本．解决了物质需求与资金不足的矛盾． ２）拓宽了实验教学内容．当前部分学生对物理学的 基本概念和规律理解不透、掌握不牢，动手能力茬．如教 师能以简代繁、以实代虚、以具体代抽象，设计出一些小 实验，并让学生通过观察分析，归纳总结或验证物理定 律和规律，可以帮助学生加深对物理概念的理解，巩固 已有知识．笔者通过“前的教学经验和现在的学习经 验，体会到低成本实验可以解决实验室仪器设旌不足的 问题．在课本原有实验的基础上，教师可以利用自己设 计的小实验，来扩充原有的实验，让学生进一步了解、掌 握所学知识，从而达到丰富教学内容的敦果． ３）提高学生的学习兴趣．这是因为：ａ，低成本实验 的范围不仅适用于课堂．还适用于课外的小实验．演示 实验具有生动、直观、形象．鲜明的特点．对学生具有强 大的吸引力．为了巩固学生已有的知识．教师可以在课 外做一些趣味小实验，激发学生学习物理的兴趣．丰富 学生的课外生活．近年来兴起的“科技走廊”是低成本 实验的一个最好何证．“科技走廊”是把吉有科学知识 的实验装置安装在一个箱内，箱外装有各种操纵器件． 箱的正面是透明玻璃板－实验箱安装在教学楼的走廊 内，学生可在课余时闻，亲自动手操作．以观察箱内现 象与效果．“科技走廊”提高了学生的学习兴趣．ｂ．低戚 奉实验很多是利用日常生话用品制作的．例如：用塑辩 瓶制作小电风扇在糊作过程中．执它的构造学生能理 解串联电路的连接和电机原理．还能学到一些加工方 法和制作技术．这样的小实验．让学生产生了课外自己 也可以制作的想法．所以在教师的讲解过程中，学生听 得格外仔细认真．现察得也格外细致，以便自己也睫做 出同样的仪器来．于是很自然地把实验与课车的概念、 理论联系起来、达到消化、理解的目的，起到 寓教于 乐”的作用．ｃ．由于低成本实验的成奉较低．即便仪器 损坏．损失也不大．这样本来只脯由教师淡示，学生观 看的实验．也可以让学生亲自动手操作．所以低戚车实 验缩短了教师和学生之间的距离．增加了实验的可见 度．同时也便于实验过程中信息的反馈． ２ ３学生的能力培养方面 初中物理教学大纲要求： 物理实验室应该不断充 实实验设备．要购买和研制新的实验设备．更要鼓威学 生和教师因陋就简，就地取材自制教具．”所以．教师在 低成本实验的设计过程中，也应考虑到学生的参与．这 是因为在教与学的过程中，要求学生和教师共同参与 实验的设计．不仅解决实验器材短映，教育经费不足的 困难，而且有更大的教育价值．在设计过程中，师生共 同查资辩、想方案、画图、找材辩和动手制作、反复试 验．这样一来，不仅教师有了实验成果．学生各方面的 能力也得到了锻炼． ２．４教师的能力得到提高 物理教师开发和设计低成本实验有椰于教师自身 能力的提高．教师设计仪器设备的过程也是豫练睫力 的过程、对于每个设计项且，设计者都要搜集赍料，设 计方案和安装调试，同时还要将实验装置和教材结合 起来．这些要求．促使每位研制人员不断拓宽知识面． 在实践中增长才干．提高自己的理论水平和技术水平， 研究能力也明显增强．低成本实验的研翻还体现教师 的团体协作精神．因为很多实验靠不是一两个人能设 计成的．如果睫集思广益．让大家多提供意见，广开思 路，这样设计出来的实验装置既全面又实用．
３低成本襄验设计的几点簧求 １）多尝试．随着实验条件的不断改善，学生花在实 验上的时间正逐步增加．不断改善的实验条件为培养 和提高学生的创新能力提供了机会．为了学生剖新睫 力的培葬，教师自身的剖新能力也应该提高．周此在设 计实验时就应该做到多尝试．如尝试找出实验仪嚣的 斩甩途－尝试对实验现象加以斩的解释，尝试改进和完 善实验装置． ｚ）多方法－实验时．丰富的物理事实作用于学生的 感官－为学生的剖新思维提供了感官刺激．教师在世计 实验时，也应考虑到甩多种方法实现实验，以便多方位 刺激学生的感官，选到最终被学生认同的目的， ３）多证明－教师在设计实验前后，应从备十方面证 明实验的可行性．而且应仔细现察实验结果是吾符合 设计的要求，还应该尽可能考虑到实验时可能出现的 问题－避免在课堂上出现尴尬局面． ４）多联系实际应用．各种物理规律是应用于实际 的，教师设计实验时应充分考虑到这个问题．矗免不切 实际的设计．否则对教学毫无帮助，还可能让学生产生 实验就是变魔术的想法．不能达到教学要求．
维普资讯 http://www.cqvip.com 物理实验第２ｌ卷第５期 ４低成本实验的资源 ４．１利用日常生活用品 许多生活用品都可以用来设计有趣的物理小实 验，这不但增加了实验的真实感 可信度，而且缩短了 实验与学生间的距离。让学生认识到设计实验不只是 老师或物理学家能做到的，自己也可以利用身边的东 西进行发明创造． １）在演示力的分解时可以将纸条弯戚弧形，卡在 两本厚书的中间。这样可以在最高点放一盘火柴而纸 条安然无恙 ２）在说明音调高低与频率的关系时。将桅齿从硬 纸片上划过去，纸片能振动发声。纸片发出声音越高。 这说明频率越大，音调越高． ３）在观察毛细现象时。用一只透明水杯装入少量 的水，向水中滴几滴红墨水．再将一张固画纸条竖直地 放人杯中。纸条的上端靠在杯壁上。可以看见红色的水 枯纸条慢慢上升． ４．２利用虚旧生活特品 有些较为复杂的实验．一般要制戚仪器后才能进 行－废旧生活用品是可以充分和用的资源，如用一些废 旧的纸盒、易拉罐、塑料瓶、旧弹簧、橡皮筋。再辅助一 些塑料板和牯台剂等就可制戚一件件很不错的仪器模 蛩或实验器具． 利用果冻塑料外壳做的小实验：在２个塑料壳８ 十侧面的同一高度处分别扎一个小孔．用万能胶把两 个塑料外壳口对口地粘在一起．持干后放入水中，让水 从８个孔进人塑料壳 直到水满为止．取出后。在其中 个塑料壳底部扎入注射器针头．利用注射器推入水， 可以看到８条细水柱喷出的距离相同．这说鹏加在密 闭液体上的压强能够大小不变地向各个方向传递．从 而验证了帕斯卡定律． 除了以上例子外还有很多实验．如用废钢锯条做 振动发声的实验。用易拉罐作小电动车等、设计者尽可 能地发挥想象力。多观察周围的事物．制作符合教学需 要的实验器材． ４．３利用现有的仪器进行创造和改进 实验室中有好多设备和仪器不只是用来傲一种实 验 而且敦科书中介绍的实验方法也不是一成不变的． 设计者应该充分利用常规仪器重新进行设计，或对一 些原有实验稍加改进．往往会有意想不到的效果、倒如 在演示声渡的干涉现象时。学生往往难以听到微弱的 声音ｔ如果将正在发声的音叉放在话筒前镣镣转动。就 能听到扩音器发出的忽强忽弱的声音 在讲授热传导时，可以在实验室中找一根较龃的 金属棒。在上面井捧缠绕一段细棉线．用火点燃棉线。 由于热传导作用。棉线燃烧很短时间就熄灭了． 再如，初中物理有一实验：。在一个活塞筒里艘一 小团棉花。把活塞迅速压下去。棉花就会燃烧．”但实际 课堂实验中往往事与愿违。棉花并不容易撼烧，叉由于 反复下压，没几ｌＩ＝仪器就坏了．解决的办法韫篱单．只 要在棉花团中加半个干燥的火柴头。稍用力，ｊｌ：集就可 燃烧点燃棉花，且有白烟． ４．４刺用报盅的枉嚣设计 如何利用淘汰和报废的仪器设备．变废为宝。充分 发挥仪器设备的投资效益。是低成本实验设计的一个 重要的内容．报废仪器设备的利用．可通过以下途径实 现： １）重新组装．实验室中报废的设备，经常不是一 台。而是几台，十几台，其中并不一定都是同样的部件 损坏一所以可将未损坏的部件拆下来．重新组装再加以 利用． ２）拆件利用．一台仪器设备的报废或淘汰．往往是 重要部件的损坏或技术落后导致的。并不等于所有部 件都丧失了使用价值．这些部件拆下来可直接用于同 型仪器设备 ３）改造利用．一台仪器报废了。并不等于它的所有 功能都丧失．而残余的部分功能，如果经过改造．开发 新的用选。往往会有意想不到的收获 ４）降挡使用．通过技术鉴定和校验，发现性能下降 不能调整恢复而遭淘故的仪器设备，可以降挡使用 ５）用做教具．一台报废仪器．虽说功能丧失．但机 体完整一部件齐全．正好用傲教具．让学生拆卸魍装．认 识其内部结构。直观生动。便于理解、记忆和掌握．
