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        自制教具創(chuàng)新演示能量的轉(zhuǎn)化

        2018-12-27 11:10:20滕代安
        物理教學(xué)探討 2018年9期
        關(guān)鍵詞:自制教具

        滕代安

        摘 要:本文展現(xiàn)了有關(guān)能量轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)教具的制作材料、制作方法、制作過(guò)程,以及用教具創(chuàng)新演示能量轉(zhuǎn)化的諸種方法和效果,激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和實(shí)驗(yàn)探究的科學(xué)精神,展現(xiàn)了教師制作教具的技能,以期激發(fā)物理教師對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)升起濃厚的興趣。

        關(guān)鍵詞:自制教具;創(chuàng)新演示;能量的轉(zhuǎn)化

        中圖分類(lèi)號(hào):G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1003-6148(2018)9-0052-2

        人教版九年級(jí)物理第十四章《內(nèi)能的利用》第3節(jié)《能量的轉(zhuǎn)化和守恒》中第一個(gè)知識(shí)點(diǎn)是“能量的轉(zhuǎn)化”,教材用文字?jǐn)⑹龊臀淖謭D示的方式向?qū)W生表達(dá)了能量轉(zhuǎn)化的含義:在一定條件下,各種形式的能量是可以相互轉(zhuǎn)化的。

        學(xué)生學(xué)習(xí)這個(gè)知識(shí)點(diǎn)時(shí)往往感覺(jué)茫然:能量的具體形式有哪些?是什么樣子的?在什么條件下可以轉(zhuǎn)化?是怎樣轉(zhuǎn)化的?為解決這些疑惑,加深學(xué)生對(duì)能量轉(zhuǎn)化知識(shí)的理解、記憶和應(yīng)用,筆者自制了以下教具來(lái)創(chuàng)新演示有關(guān)能量轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)。

        到建材市場(chǎng)買(mǎi)一塊平整的免漆板,按黃金分割比切出一塊長(zhǎng)1 m、寬0.618 m的長(zhǎng)方形站板,切出一塊長(zhǎng)1 m、寬40 cm的座板,把站板立在座板中央,對(duì)齊邊沿,用木螺絲鉚緊, 座板底下四角均裝上萬(wàn)向轉(zhuǎn)角小滑輪。買(mǎi)一塊與站板同長(zhǎng)寬的藍(lán)色薄鐵皮,用膠水與站板粘牢,用免漆板壓條把整塊展板的邊沿切口包住,用螺絲鉚緊,帖上 “創(chuàng)新演示能量的轉(zhuǎn)化”標(biāo)簽。站板最上邊口面的中間鉚上拉手,便于提挪。于是,整個(gè)實(shí)驗(yàn)展板就制作完成。

        1 用電動(dòng)玩具鳥(niǎo)創(chuàng)新演示化學(xué)能→電能→動(dòng)能的轉(zhuǎn)化

        如圖1,買(mǎi)個(gè)兒童玩具電動(dòng)鳥(niǎo),打開(kāi)腹部蓋板,取出電池,用兩根長(zhǎng)約20 cm的細(xì)軟導(dǎo)線連接電池槽里的正負(fù)極,在電池槽內(nèi)填滿(mǎn)絕緣橡皮泥,增加鳥(niǎo)尾的重量,在蓋板相應(yīng)處用電烙鐵燙出兩個(gè)出線孔,拉出的導(dǎo)線的另一端接上小電夾。用兩節(jié)嵌有磁扣的電池盒裝上電池吸帖在展板上,在電池盒對(duì)接處留出的方孔里插上一根細(xì)硬的金屬桿,桿比鳥(niǎo)身稍長(zhǎng),桿端系上細(xì)線,細(xì)線吊起電動(dòng)鳥(niǎo),使鳥(niǎo)的尾部比頭部下傾且不碰觸展板,鳥(niǎo)頭正對(duì)觀眾,鳥(niǎo)身不扭捏歪斜。最后,在金屬桿靠近電池盒插孔處的根部繞上一根V形鐵絲,把鐵絲的兩個(gè)端頭彎成鉤狀,鉤在展板上邊沿,以此增加整體吊掛器材的穩(wěn)固性。做好教具,開(kāi)始演示。演示時(shí)先說(shuō)明電池里的化學(xué)物質(zhì)會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),具有化學(xué)能,化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電荷形成電能,表明化學(xué)能轉(zhuǎn)化成了電能。在電池兩極接上導(dǎo)線,電動(dòng)鳥(niǎo)的翅膀立即扇動(dòng)起來(lái),具有動(dòng)能,表明電池的電能轉(zhuǎn)化成了電動(dòng)鳥(niǎo)的動(dòng)能。把這幾個(gè)能的名稱(chēng)打印在泡沫板上,泡沫板下面粘上磁扣和表示轉(zhuǎn)化方向的箭頭。演示時(shí)依次在展板上顯示相應(yīng)能量的名稱(chēng)和轉(zhuǎn)化方向,這個(gè)實(shí)驗(yàn)就創(chuàng)新演示了化學(xué)能→電能→動(dòng)能的轉(zhuǎn)化過(guò)程。

        2 用斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)創(chuàng)新演示化學(xué)能→光能、內(nèi)能→動(dòng)能→電能→光能的轉(zhuǎn)化

        如圖2,在網(wǎng)上購(gòu)置一臺(tái)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī),用升降臺(tái)在展板前把發(fā)動(dòng)機(jī)升到適當(dāng)?shù)母咛?,在發(fā)動(dòng)機(jī)與升降臺(tái)之間捆放幾層折疊毛巾,以防發(fā)動(dòng)時(shí)機(jī)身被震落。備好教具,即可演示。實(shí)驗(yàn)時(shí)先點(diǎn)燃發(fā)動(dòng)機(jī)上的小酒精燈,燈芯立即燃燒起來(lái),發(fā)生著化學(xué)反應(yīng),表明酒精具有化學(xué)能。燃燒中的火焰會(huì)發(fā)光發(fā)熱,光具有光能,熱具有內(nèi)能,表明化學(xué)能轉(zhuǎn)化成了光能和內(nèi)能。酒精燈火焰持續(xù)烘烤發(fā)動(dòng)機(jī)的玻璃氣缸,里面的氣體受熱膨脹,推動(dòng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng),活塞的連桿推動(dòng)飛輪連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng),于是火焰的內(nèi)能就通過(guò)氣缸轉(zhuǎn)化成了飛輪的動(dòng)能。飛輪通過(guò)傳動(dòng)軸和皮帶把動(dòng)能轉(zhuǎn)移給發(fā)電機(jī)發(fā)出電來(lái),表明動(dòng)能轉(zhuǎn)化成了電能。發(fā)電機(jī)的電能通過(guò)發(fā)光二極管發(fā)出光來(lái),表明電能轉(zhuǎn)化成了光能。這個(gè)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新演示了化學(xué)能→光能、內(nèi)能→動(dòng)能→電能→光能的轉(zhuǎn)化過(guò)程。

        3 用吹風(fēng)機(jī)、溫度傳感器、微型風(fēng)力發(fā)電機(jī)創(chuàng)新演示電能→動(dòng)能、內(nèi)能→風(fēng)能→動(dòng)能→電能→光能的轉(zhuǎn)化

        如圖3,取一個(gè)廢舊飲水機(jī)內(nèi)頂水桶的喇叭狀支撐盤(pán),旋掉頂棒,露出喇叭筒,直接把小型吹風(fēng)機(jī)的手柄插入筒內(nèi),用電烙鐵在喇叭盤(pán)的下面切出一個(gè)通線窗,從窗口拉出吹風(fēng)機(jī)的電源線,插上電源,吹風(fēng)機(jī)已經(jīng)有了電能。按開(kāi)關(guān),吹風(fēng)機(jī)里的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái),有了動(dòng)能,表明電能轉(zhuǎn)化成了動(dòng)能。電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)葉片推動(dòng)空氣流動(dòng)形成風(fēng)吹出來(lái),風(fēng)具有風(fēng)能,表明動(dòng)能轉(zhuǎn)化成了風(fēng)能。打開(kāi)吹風(fēng)機(jī)的熱風(fēng)按鈕,里面的電熱絲發(fā)熱,熱傳給風(fēng)使其變成熱風(fēng),用溫度傳感器可以明顯看到風(fēng)的溫度在升高,說(shuō)明內(nèi)能在增大,表明電能轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能。在吹出的風(fēng)中放上微型風(fēng)力發(fā)電機(jī),葉片立即就轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái),具有動(dòng)能,表明風(fēng)的風(fēng)能轉(zhuǎn)化成了葉片的動(dòng)能。葉片帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),發(fā)出電來(lái),葉片的動(dòng)能就轉(zhuǎn)化成了發(fā)電機(jī)的電能。發(fā)電機(jī)發(fā)出的電驅(qū)使小燈泡發(fā)光,于是發(fā)電機(jī)的電能就轉(zhuǎn)化成了小燈泡的光能。演示時(shí)在展板上貼出有磁性和指示方向的能量名稱(chēng)標(biāo)牌,這個(gè)實(shí)驗(yàn)就呈現(xiàn)出了創(chuàng)新演示電能→動(dòng)能、內(nèi)能→風(fēng)能→動(dòng)能→電能→光能的轉(zhuǎn)化過(guò)程。還有一些裝置不再一一介紹。

        把上述實(shí)驗(yàn)有序、集中起來(lái)共同演示能量的轉(zhuǎn)化方式和過(guò)程,氣勢(shì)宏大,內(nèi)容豐富,形式生動(dòng),學(xué)生對(duì)能量轉(zhuǎn)化的知識(shí)內(nèi)容印象深刻,理解透徹,能激發(fā)出學(xué)習(xí)物理的興趣,培養(yǎng)出創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的科學(xué)精神和動(dòng)手制作教具進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐能力,教學(xué)效果有明顯改進(jìn)。

        參考文獻(xiàn):

        [1]曾義.趣味物理實(shí)驗(yàn)與制作課程的開(kāi)設(shè)及其體會(huì)[J].物理教學(xué)探討,2017,35(4):58-59.

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