(甘肅省張掖市高臺(tái)縣城關(guān)初級(jí)中學(xué)，甘肅 張掖 734300)

1 引言

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》指出:“科學(xué)探究既是學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo),又是重要的教學(xué)方式”。為了體現(xiàn)這一理念,現(xiàn)行初中物理教材增加了實(shí)驗(yàn)的數(shù)量,尤其側(cè)重學(xué)生的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。要滿(mǎn)足這種需要,達(dá)成有效教學(xué)的目標(biāo),僅靠現(xiàn)有儀器往往是不夠的,改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法,研發(fā)自制教具,成了提升物理課堂教學(xué)有效性的重要措施。筆者結(jié)合具體案例，介紹利用自制教具促進(jìn)初中物理有效教學(xué)的做法和體會(huì),與同行分享。

2 自制教具在光學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

在“光現(xiàn)象”的教學(xué)中,光源的性能直接影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。有一種高亮度激光筆可以作為理想的實(shí)驗(yàn)光源,但不足的是：一般情況下我們只能看到一個(gè)亮斑,很難觀察到它的傳播路徑。受到光的色散實(shí)驗(yàn)的啟發(fā),筆者制作了“多功能組合實(shí)驗(yàn)光源”，可清晰地顯示出光的傳播路徑。

2.1 制作方法

(1) 制作開(kāi)關(guān)控制器。為了使紅、綠兩支激光筆同時(shí)發(fā)光,需要給筆桿套上略粗的塑料管,通過(guò)滑動(dòng)塑料管可以控制開(kāi)關(guān)。

(2) 制作擴(kuò)束器。截取能緊套在筆桿上且長(zhǎng)約3cm的PVC管一段,再截取2cm長(zhǎng)的細(xì)玻璃棒一段,將其橫著插入PVC管的一端,就成了一個(gè)擴(kuò)束器,給每支激光筆的前端套上擴(kuò)束器,可以射出明亮的線條。

圖1

(3) 組裝成型。利用2mm厚的鐵條制作一個(gè)“丁”字形的手柄,將手柄和兩支激光筆組合起來(lái),就做成了“多功能組合實(shí)驗(yàn)光源”(如圖1)。

2.2 實(shí)際應(yīng)用

(1) 演示鏡面反射和漫反射

鏡面反射和漫反射一般用光具盤(pán)來(lái)演示,但組裝麻煩且可見(jiàn)度不高,而利用該教具可以獲得理想的實(shí)驗(yàn)效果。將一塊平面鏡和一塊凹凸不平的漫反射鏡同時(shí)吸附在黑板上,然后用該教具射出的平行光束分別照射它們,便得到了如圖2和圖3所示的實(shí)驗(yàn)效果。有了這樣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,兩種反射變得直觀形象,為形成概念奠定了基礎(chǔ)。

圖2

圖3

(2) 演示凸透鏡和凹透鏡對(duì)光線的作用

凸透鏡和凹透鏡對(duì)光線的作用,是初中物理教學(xué)的重點(diǎn),做好相關(guān)實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生能力的形成至關(guān)重要。將一塊凸透鏡和一塊凹透鏡同時(shí)吸附在黑板上,當(dāng)分別用平行光束照射它們時(shí),凸透鏡的會(huì)聚作用(如圖4)和凹透鏡的發(fā)散作用(如圖5)清晰可見(jiàn)。直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,給學(xué)生留下了深刻的印象,在此基礎(chǔ)上組織學(xué)生進(jìn)行作圖訓(xùn)練,與以往相比作圖的效率和正確率明顯提高。

圖4

圖5

利用“多功能組合實(shí)驗(yàn)光源”進(jìn)行教學(xué),無(wú)論教師演示,還是學(xué)生探究,都能產(chǎn)生便捷高效、直觀形象的實(shí)驗(yàn)效果,大大提高了課堂教學(xué)的有效性。

3 自制教具在力學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

“浮力的產(chǎn)生原因”是“浮力”教學(xué)的難點(diǎn),北師大版教材設(shè)計(jì)了如圖6所示的實(shí)驗(yàn)。顯然,該實(shí)驗(yàn)需要一種專(zhuān)門(mén)的裝置：雙膜探頭,可是一般的實(shí)驗(yàn)室很少有這種裝置,教師只能靠動(dòng)畫(huà)模擬或間接實(shí)驗(yàn)來(lái)代替,真實(shí)性和說(shuō)服力欠缺,從而影響教學(xué)效果,為此筆者自制了“浮力產(chǎn)生原因說(shuō)明器”。

圖6

圖7

3.1 制作方法

(1) 制作探頭。購(gòu)買(mǎi)一只橫截面較大的透明牙簽盒,取掉底和蓋,在側(cè)面打一個(gè)排氣孔,給兩端蒙上彈性良好的橡皮膜。

(2) 加裝排氣管。找一段20cm長(zhǎng)的輸液管,將一端插入排氣孔并用膠粘接密封。

(3) 制作固定圈。從硬質(zhì)易拉罐上裁剪寬為1.5cm的一段鐵皮,長(zhǎng)度比牙簽盒圓周多出3cm,分別給兩端打上螺孔。接著,制作手柄。從裝修廢料中尋找20cm×1.5cm的鋁塑板兩條,用膠水粘合在一起,在一端打上螺孔。

(4) 組裝成型。利用固定圈將探頭和手柄組合在一起,螺桿松緊適度,能讓手柄旋轉(zhuǎn)90度,并把排氣管和手柄捆扎在一起。這樣,“浮力產(chǎn)生原因說(shuō)明器”就做好了(如圖7)。

3.2 實(shí)際應(yīng)用

學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí),在方形水槽內(nèi)裝上10cm深的水。如果將探頭調(diào)至與手柄垂直,將探頭水平放入水中較深的位置,則發(fā)現(xiàn)探頭兩端橡皮膜的凹陷程度相同(如圖8甲),即左、右表面所受壓力大小相同；如果將探頭調(diào)至與手柄平行,將探頭豎直放入水中較深的位置,則發(fā)現(xiàn)探頭兩端橡皮膜的凹陷程度不同(如圖8乙),即下表面所受的壓力大于上表面所受的壓力,這兩個(gè)力的合力產(chǎn)生了浮力。在該實(shí)驗(yàn)中,由于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象直觀明顯,所以只要教師稍作引導(dǎo),學(xué)生就容易明白其中道理。

圖8

運(yùn)用“浮力產(chǎn)生原因說(shuō)明器”進(jìn)行實(shí)驗(yàn),操作方便、現(xiàn)象直觀,對(duì)所研究的問(wèn)題有較好的說(shuō)服力,學(xué)生通過(guò)體驗(yàn)感知,能輕松理解浮力產(chǎn)生的原因,提升了課堂教學(xué)的有效性。

4 自制教具在電學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

在“不同物質(zhì)的導(dǎo)電性能”一課的教學(xué)中,講到“人體、大地”是導(dǎo)體,但這些材料屬于弱導(dǎo)電性物質(zhì),靠常規(guī)儀器難以完成實(shí)驗(yàn),為此筆者制作了“物質(zhì)導(dǎo)電性能實(shí)驗(yàn)器”。

4.1 制作方法

(1) 設(shè)計(jì)電路。基于人體微弱導(dǎo)電、LED工作電流小和三極管具有放大功能等特點(diǎn),筆者設(shè)計(jì)了如圖9所示的電路。

圖9

(2) 制作盒體。利用較粗的PVC管和高分子板等材料制作圓盒，在盒體側(cè)面

裝上螺桿作為電極。

(3) 組裝成型。在盒蓋中央打孔且裝上LED燈,根據(jù)電路圖將有關(guān)元件連接成電路并裝入盒中,蓋上盒底封閉內(nèi)部電路。這樣,就做成了“物質(zhì)導(dǎo)電性能實(shí)驗(yàn)器”(如圖10)。

圖10

圖11

4.2 實(shí)際應(yīng)用

找一塊手機(jī)電池,在正、負(fù)極分別焊接引線,并接于該裝置的電源端。然后,給另外兩個(gè)接線柱分別接上帶鱷魚(yú)夾的導(dǎo)線,以備接入待測(cè)物質(zhì)。

(1) 若要探究常見(jiàn)普通材料的導(dǎo)電性能,只需要將實(shí)驗(yàn)材料接在兩只鱷魚(yú)夾之間。例如,接入鐵絲時(shí),LED發(fā)光,而接入塑料時(shí),LED不發(fā)光,導(dǎo)體和絕緣體得到了明顯區(qū)分。

(2) 若要探究人體的導(dǎo)電性能,只需要用兩手抓住鱷魚(yú)夾即可,每當(dāng)看到LED發(fā)光,學(xué)生便發(fā)出來(lái)“哇——”的贊嘆聲,體驗(yàn)著成功的喜悅！若要探究大地的導(dǎo)電性能,可將飲料瓶剪去一半且裝上泥土,即代表大地,插入兩段金屬桿作為電極,當(dāng)分別給兩個(gè)電極夾上鱷魚(yú)夾時(shí),看到LED發(fā)光,說(shuō)明大地是導(dǎo)體(如圖11)。

該裝置不僅能研究普通材料的導(dǎo)電性能,而且能有效解決用弱導(dǎo)電性物質(zhì)難以實(shí)驗(yàn)的問(wèn)題,變演示為分組,給學(xué)生提供了更多體驗(yàn)感知的機(jī)會(huì),激發(fā)了興趣,教學(xué)的有效性大大增強(qiáng)。

5 結(jié)語(yǔ)

自制教具是對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新,將其運(yùn)用于課堂教學(xué),不僅能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,還有利于增強(qiáng)物理教學(xué)的有效性。