(江蘇省射陽縣臨海初級中學(xué)，江蘇 鹽城 224351)

1 問題的提出

蘇科版初中物理九年級下冊第十六章“電磁轉(zhuǎn)換”第二節(jié)“WWW”第5題介紹了“人工心臟泵”的裝置，要求學(xué)生應(yīng)用電流磁場的知識分析它的原理，教材上只給出了原理示意圖(如圖1)，學(xué)生理解比較困難，實(shí)驗(yàn)室中沒有現(xiàn)成的裝置，為此筆者帶著學(xué)生一起設(shè)計(jì)、制作了教具。

圖1

2 材料及制作

2.1 制作材料

準(zhǔn)備的材料有：木板、舊電腦固定硬盤鐵盒、透明塑料板、喇叭中永磁體和線圈、9伏電源、塑料夾板、飲料瓶、一次性針筒、單向閥、透明塑料管、水槽等。

2.2 原理圖及其部件

“人工心臟泵”原理如圖2所示，其中1為電源，2為開關(guān)，3、4為與電源兩極相連、位于覆銅板圓盤外圈上的碳刷，5、6為與線圈的兩端相連、位于覆銅板中心處的碳刷，7為位于覆銅板圓盤中心處的旋轉(zhuǎn)手柄，8為電磁鐵線圈,9為環(huán)形磁鐵，10為T形軟鐵，11為環(huán)形軟鐵，12為電磁鐵線圈的引線，13為行程限位塊，14為支架，15為電磁鐵與活塞之間的塑料連接桿，16為循環(huán)泵的活塞，17為循環(huán)泵的泵體，18為循環(huán)泵的出液管，19為輕質(zhì)彈簧，20為循環(huán)泵單向閥的瓣膜，21為循環(huán)泵的進(jìn)液管，22為水槽,23為循環(huán)泵的出液管固定件。

圖2

2.3 制作過程

(1) 電源開關(guān)安裝：選取9伏電源與手動(dòng)旋轉(zhuǎn)覆銅板換向開關(guān)連接在一起，并安裝到舊電腦中固定硬盤的鐵盒上；

(2) 底座安裝：用自攻螺絲把舊電腦固定硬盤鐵盒安裝在木板上的一端；

(3) 電磁鐵安裝：拆下廢舊喇叭后面的永磁體和線圈，把線圈和飲料瓶用AB膠固定在一起，用導(dǎo)線把線圈與開關(guān)焊接在一起，再把飲料瓶蓋與針筒的活塞桿用AB膠連接在一起；

(4) 針筒與單向閥的安裝：把兩個(gè)單向閥聯(lián)通粘接在一起，中間開孔，然后在針筒的頭部打一個(gè)洞與兩個(gè)單向閥開孔處粘接成三通，兩個(gè)單向閥出口分別接上塑料管，再把針筒粘接在透明塑料板上，固定三通管。

(5) 總體安裝：把永磁體放在底座的舊電腦固定硬盤鐵盒的一端，然后根據(jù)線圈在永磁體內(nèi)活動(dòng)的行程來確定針筒固定的位置，把透明塑料板固定在木板上，再取下永磁體，把活塞桿放入針筒中，再裝上永磁體，調(diào)整好位置。

2.4 制作注意事項(xiàng)

(1) 電源的電壓不能過高，防止電流過大燒壞線圈；

(2) 永磁體附近要保持清潔，不能讓鐵屑進(jìn)去；

(3) 音頻線圈靠近永磁體一側(cè)要裝一個(gè)限位擋塊，防止線圈由于慣性沖出永磁體磁隙范圍，在活塞與三通一側(cè)也要安裝一個(gè)限位彈簧，防止活塞由于慣性沖出去，使線圈離開永磁體過遠(yuǎn)；

(4) 防止活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)所受阻力過大，可以把活塞的橡膠頭削去一些。

3 展示過程及創(chuàng)新點(diǎn)

裝置安裝完成后(如圖3)，把兩個(gè)塑料管的出口放在水槽里，在水槽里加滿水，為了使現(xiàn)象明顯，可以在水里加一些紅墨水。接通電源，手動(dòng)旋轉(zhuǎn)覆銅板上的換向開關(guān)，不斷改變線圈里的電流方向，從而改變活塞的受力方向，使得水槽里的水經(jīng)塑料管(相當(dāng)于靜脈)不斷地被吸入三通，再從另一塑料管(相當(dāng)于動(dòng)脈血管)壓出，如此循環(huán)往復(fù)。在課堂教學(xué)過程運(yùn)用自制教具，使課堂教學(xué)變得生動(dòng)有趣，教學(xué)效果良好。

圖3

本教具具有以下創(chuàng)新點(diǎn)：(1) 手動(dòng)旋轉(zhuǎn)覆銅板上換向開關(guān)，形象直觀，便于學(xué)生觀察實(shí)現(xiàn)電流方向變換的方式。(2) 電磁動(dòng)力輸出系統(tǒng)能輸出強(qiáng)勁有力的動(dòng)力，由環(huán)形磁鐵、T型軟鐵、環(huán)形軟鐵構(gòu)成的高磁通量的環(huán)形磁隙和環(huán)形線圈組成的電磁動(dòng)力輸出系統(tǒng)便于拆裝，便于觀察。(3) 在循環(huán)泵系統(tǒng)中使用了兩個(gè)單向閥，以實(shí)現(xiàn)液體的單向流動(dòng)。