浅谈物理教学中的“微小形变”实验

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1、浅谈物理教学中的“微小形变”实验【摘要】在高屮物理《弹力》的教学过程屮，学生对于抽象的理论知识缺少感性认识，因此必须做好“微小形变”的演示实验，来使学生形成良好的知识基础，从而高质量地完成教学目标。【关键词】微小形变演示放大法物理学是一门以实验为基础的自然科学，在物理学屮，每个概念的建立、每个定律的发现，都是从大量的具体事例中抽象出来的，有其坚实的实验基础。因而在物理教学中实验教学就显得尤为重要了。下面对几种常用的“微小形变”放大演示实验进行分析和讨论。1光点反射放大法1.1应用反射镜组放大桌面形变1.1.1操作与方法右图为桌面微小形变的实验演示装置。在水平桌面

2、上放两个平面镜M和N,让固定光源发出的一束光线依次被这两个平面镜反射，最后射到刻度尺L上，形成一个光点。当用力压平面镜间的桌面时，镜子就要向箭头所示的方向倾斜，由于两面镜子之间的距离较大，光点就会在刻度尺上冇明显的移动，而把桌面的微小形变显示出来。1.1.2演示注意为了使演示现象明显，射向平面镜的光束不能太粗且光强较大；平面镜的相对距离和相对位置应事先调节好，以保证刻度尺上出现光斑并能发生明显的移动；实验演示最好在较暗的环境下进行，以便于观察到明显的光斑。1.1.3结果分析水平桌面加压后，桌面可看做是两个斜面，设斜面与水平面夹介为a。山于镜子始终与桌面垂直，镜子

3、M偏转a,于是入射角与反射角都变化了ao反射到第二面镜子时，光线已比原来向下移动了2a。同理，光线从第二面镜子岀来后已偏差了血，即光线的偏差放大了4倍。1.2应用激光笔放大桌面形变1.2.1操作与方法如右图，将激光笔A、平面镜C如图所示固定在铁架台上，平面镜B放在水平桌面P上。当把重物M放到桌面上时，就可以观察到激光束反射在屏上的光斑由D移动到D',这样就把桌面的微小形变显示出来。1.2.2演示注意在实验演示过程中，尽量在较暗的条件下进行，以便于观察到明显的光斑；平面镜的相对距离和激光笔的相对位置应事先调节好，以保证屏上出现光斑并能发生明显的移动。1.2.3结果

4、分析重物M放到桌面上时，重物左侧的桌面可看做是一个斜面，设其与水平面夹角为a。由于平面镜B始终与桌面平行也偏转了a,于是由激光笔打出的入射角与反射角都变化了a,反射到平面镜C时，光线己比原来向右了2ao同理，光线第二次从平面镜B出來后已偏差了4a,即光线的偏差放大了4倍。1.3优点与缺点应用此方法设计的演示实验，器材制作简单，无关因素对实验的影响小，实验结果直观，便于学生对微小形变的认识。1・4思考与总结光点反射放大法正是利用光在均匀介质中的直线传播和平面镜对光线的反射，由两次反射角的变化使反射光线在显示屏上的明显移位來设计而成的。同时，光点反射法也是整个物理实

5、验中常用的放大方法，如卡文迪许设计的测量万有引力的著名扭秤装置，就是巧妙地运用了光点反射放大法才解决了测量石英丝微小扭转角的难题，进而算出两球间的引力。2投影仪放大2.1操作与方法右图所示的支架受力问题，对于初学者来说，力F对支架的两根梁产生怎样的作用呢？若只看这静态图，学生很难想象和正确判断。如能把在0点挂重物后A0梁和B0梁的形变显示出来，该难题不就迎刃而解了吗？为此，可设计这样一个演示实验，用一细绳代替B0,一细竹条代替A0,用投影仪将实验投影放大到银幕上。1.2结果分析当用手向下拉0点（相当于在0点施加了一个重物的拉力F）,学生从银幕上可清楚地观察到A0

6、梁发生了弯曲，B0梁则发生了伸长•通过实物投影后，静态变成了动态，一且支架的微小形变放大得清晰可见。1.3思考与总结在传统的课堂演示实验中，一些实验项目不易甚至无法演示，而一且准确性较差、过程模糊、制约因素众多，使学生学习起来普遍感觉枯燥无味、难以理解，这时可借助多媒体技术的优势，利用多媒体技术将抽象的物理现象变成生动的画面，显示“微观”的效果，来帮助学生解决疑难问题，让学生对物理概念和规律理解更深刻，掌握更牢固，从而实现教与学方式的转变。【参考文献】[1]陶洪•中学物理实验教学研究的理论与实践[M]•教育科学出版社，1994：2-3.[2]阎金铎•物理教学论[

7、M]•物理实验论[M]•广西教育出版社,1996.[3]杨昌永•略谈“微小形变”演示实验的放大设计[J]•物理教师，2007,28(7)：40[4]封小超，王力邦•物理课程与教学论[M].北京：科学出版社，2005.