低成本物理实验的研究与开发

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1、低成本物理实验的研究与开发摘　要：本文介绍了什么是低成本实验及它对中学物理教学的意义，并通过具体实例从物理原理、实验材料、操作过程与数据处理等方面说明它的特点，本文对开发与利用低成本实验有一定的参考价值。关键词：物理实验低成本实验自制教具实验教学是物理教学的重要组成部分，又是落实新课程目标的重要途径，但实验教学又是物理教学的薄弱环节，因受学校经费不足和设备缺乏等原因，极大地影响了物理新课程的实施。积极开展低成本实验的研究与开发是解决这一矛盾的有效途径。所谓低成本实验指的是价格低，花费少的实验。教师常使用日常生活用品、废旧器材等自制低成本物理实验仪器，用它们代替实验室

2、专用仪器进行物理实验，以此解决仪器短缺难题，满足实验教学需要。本文通过具体实例，说明低成本实验在物理原理、实验器材、操作过程与数据处理中的特点，从这四个方面指明低成本实验研究与开发的方向。1         简单的物理原理是灵魂低成本实验的目的就是通过实验仪器的改进与创新，巧妙地将简单的物理原理揭示出来，让学生深切地感受到物理实验的真实性。1.1 共振摆的改进教材提供的共振摆演示实验，其实验现象是明显的，但本实验只能演示摆长相同的两个摆发生共振的现象。笔者对此实验进行改进，如图1所示，通过调节旁边小球的高度能够让中间任一个小球发生共振现象。制作时，在木架两侧的木条上

3、钻两个等高的小孔，用铅丝折成“7”字形，水平段穿过木条的两个小孔，水平段的中部向下弯折，略低于两小孔，这样当铅丝摆动时就能对系在其上的小球提供周期性的驱动力，水平段用胶带纸粘贴一长条形硬纸片，这样木架内部的三个小球可以用夹子加以固定，并可随意调节高度非常方便。在木架的右侧将金属小球穿过钢丝，下方用一螺丝固定。操作时，调节金属小球的高度，使其与其中一个小球等高，让它前后摆动，三个小球受钢丝周期性的驱动力的作用也前后摆动起来，但与圆柱体等高的小球振幅最大，发生共振。改变金属小球与中间的另一小球等高，则变为该小球振幅最大，发生动振。改进后的实验可随心所欲地改变母摆的摆长，

4、进行多次操作，更能揭示共振的本质。1.2 声波的干涉演示实验在进行波的干涉这节课的教学时，常常做这样的演示实验：敲击音叉，让学生在音叉的周围走一圈去感受声波的干涉现象，但本实验干涉现象不够分明。笔者用mp3与电脑音箱配合使用实验效果良好。本实验的关键是如何获得正弦式音频信号。用音频制作软件adobeAudition1.5可以生成任意频率的正弦式音频信号。用该软件生成多种不同频率的单声道正弦音频信号并保存为mp3格式，导入mp3播放器确保它能正常播放。实验时，将一对电脑音箱放在讲台上，两者相距约0.5m，mp3播放器产生的音频信号输入电脑音箱，教室里就产生了干涉的声波

5、场，在教室的每一个角落，只要观察者前后左右移动头部，便会听到忽响忽轻的声音，演示效果十分明显。改变不同的音频信号频率，比较实验现象的变化。本实验用mp3播放器能方便地实现播放、暂停、重复等操作，两振源的距离可方便地进行控制。通过演示，能让学生亲身体验声波干涉现象的真实性。2         简易的制作材料是躯干低成本实验有时也称简易实验，简易的制作材料构成了低成本实验的躯干。它价格低廉、结构简单，却总能给人以亲切感。2.1 感应起电演示仪静电实验是电学中比较重要的一类实验，但由于静电实验容易“失败”，许多物理教师往往望而却步，其中感应起电就是其中之一。笔者用椰子汁罐

6、头和静电计组合进行实验收到了很好的效果。制作时，将两只静电计的金属球取下，将两只椰子汁罐头顶部沿内侧挖空，底部钻两个小孔，孔的大小与静电计金属杆直径相同，将两只罐头分别悍接到静电计上，如图3所示，操作时，将两只罐头对接在一起，用一个带电球去接近其中一只静电计的底部，发现两静电计指针张开，移动静电计底座，将两只罐头分离，移走带电球，两静电计指针依然张开。再将两只罐头再次接触，指针都闭合。本实验构造微不足道，关键是能否想到将罐头与静电计接合起来，发挥静电计在检验物体是否带电时的灵敏特性。2.2 静电除尘演示实验静电除尘在工业生产中有着重要应用，笔者用饮料瓶、细铜丝、粗铜

7、丝、高压发生器（或韦氏感应起电器）等制作了静电除尘演示仪，模拟了静电除尘的过程。制作时，取饮料瓶中间一段，在其外侧绕上细铜丝，绕好后在外侧粘上一层透明胶。铁架台中间的钢筋套上PVC管起到绝缘的作用，粗铜丝插在瓶中间，将粗铜丝与细铜丝分别接高压发生器的两极。操作时，下方点燃多段蚊香产生白烟，如图4左图所示。接通高压开关后，白烟立即消失，效果十分明显，如图4右图所示。本实验中，饮料瓶与铜丝等都是极易找到的材料，制作成本低廉。饮料瓶是塑料的，制成后不易捽破；饮料瓶是透明的，在近处可观察到烟尘的消失瞬间的运动情况。3         简便的操作过程显魅力开发低成本实验，