物理实验在物理教学中占重要地位．通过对实验现象的分析，去粗取精，去伪存真，从中总结出物理规律，这是实验教学的重要手段．在教学法中，为帮助学生理解物理规律，各种教材中都安排了紧密结合教学内容的实验．尤其是教师的演示实验和做一做的实验对学生研究探讨物理规律是大有益处的．但有些实验中会出现一些跟实验目的关系不大的现象，这里我把它称为次要现象．这些现象的出现有时加以深入研究会增大学生的视野，对素质的提高是有利的．但有些实验做得不当，会使实验目的达不到预期的效果，势必影响物理规律的认知．本人在物理教学中遇到的实际情况总结几例，供同行们参考．
一、电容器同直流、通交流的演示实验
在演示电容器隔直流、通交流的实验中，如果电容选得过大，灯泡的电阻也较大时，接通直流电的瞬间，灯泡要闪亮一下，然后熄灭．如果是在向学生演示时发生了此现象，教师就要抓住这大好时机可以让学生研究讨论，既有利于旧知识的复习，又有利于新知识加深．然后归纳介绍灯泡的闪亮是电容器充电电流引起的．进而把电容器充电后，再让学生观察电容对灯泡放电时灯泡的闪光．这样额外地做了观察电容器的充放电实验．由于电流不是连续的，只能维持较短时间，说明在直流电路中，电容器不能连续的通过直流电．
假设为了突出本实验，不节外生枝，因此，做此实验时电容值不宜太大，灯泡电阻要小．在接通直流电的瞬间，充电电流不足以点燃灯泡．从现象看，无可非议，电容是隔直流的，这样实验的效果就很理想．
二、验证变压器不能改变直流电压的演示实验
为了验证变压器不能改变直流电压，本人曾用JL201－1低压电源的直流输出，并用可拆变压器和小灯泡观察之．而通电实验后，发生了灯泡连续稳定地发光．这是怎么回事？是变压器能改变直流电吗？这是不可能的！那么是什么原因呢？经分析发现，其根本原因是低压电源的直流输出端送出的是脉动直流电，即直流中含有交流成分的电流．这是因为低压电源内桥式整流后的电压没加滤波而直接送了出来．
发现此问题是在未向学生演示时而确定的．假设直接在课堂上演示，这样势必造成一个错误的结论：变压器可以改变直流电压．为了去伪存真，可以将一个2500μF50V的电解电容并联在直流输出接线柱上，实验效果跟用蓄电池或干电池一样．因此，用低压电源或学生电源直流输出做有关电容和电感的实验时，要附加大容量电容滤波．
假设本实验目的不只是验证变压器不能改变直流电压，还引入脉动直流电的研究．那么，可先用蓄电池或干电池演示，然后再做上述不成功的实验．引导学生分析比较两次实验结论为什么不一样，充分调动学生探知意识，这样岂不会达到一举两得的目的吗！？
三、电磁振荡的演示实验
各种教材中，演示电磁振荡都用一个铁芯线圈和一个电容组成LC振荡电路，再串联一个演示电流计进行观察．为了便于观察，须得到1Hz左右的超低频振荡电流．为此取一个自感系数为10H的铁芯线圈，根据公式
算出电容C值为2500μF．再取一个2500μF的电容即可进行演示实验了．从演示电流计上果然观察到了超低频阻尼振荡．为了提高振荡频率，将电容换为1000μF，发现频率没有变化．用100μF的电容实验，频率仍不变．不经过线圈，将电容器充电直接向电流计放电，电流计指针的偏转依然如故．这是为什么呢？原来振荡根本没有产生．表针的左右摆动是电容器放电电流使表针有大幅度偏转，之后由于表针惯性运动而在0刻度两侧摆动．这样的实验是不允许做给学生的．
如果实验室中没有购买现成的演示器材，解决的方法是：用晶体三极管和线圈、电容器等组成变压器反馈式振荡器，产生无阻尼超低频振荡．如图1是本人制作的这种振荡器的电路图，有兴趣的同行可以不访亲手做一做．
电路中的电阻R1和R2给三极管建立一个工作点，使其工作在放大区．它们和变压器B及电容器C组成一个部分接入变压器反馈式超低频振荡器．增大电容值频率降低，反之则升高．本装置对元件质量无过高的要求．晶体管可用业余品3AX型的，β≥39即可．变压器用J2423可拆变压器．可变电阻W和R1、R2任选，电容器用普通电解电容器．
调整也很简单．电路其它部分接好，三极管集电极先不接变压器，而将它接毫安表正极，毫安表的负极接到电源负极上．接通电源，调节R1的值，使集电极电流为2mA．然后去掉毫安表，按图接好全部电路，通电即可产生振荡．调节可变电阻W可改变电流计指针摆幅大小．电容器加大时容易停振，是由于电容量增加时，振荡频率降低，变压器损耗增加，反馈减小所致．可将三极管基极改接到200端或0端增加反馈量加以解决．增加三极管的静态电流也有效．
四、弹性微小形变的实验
全日制普通高中（试验修订本）物理第一册中，设计了做一做如图2所示，显示微小形变的学生实验．实际上各种版本的教材，都选了此实验．做后有的学生反应说，效果不明显，看不出来．甚至于有的说：我没挤压也发生了细管中水面上升的现象，放手后一会又下降了．针对上述问题的提出，因势利导，我让学生认真看教材中“找一个大玻璃瓶”，那么为什么要用大的，而不用小的？其根本原因是本实验中隐藏着一个次要现象──热胀冷缩．如果选用大瓶子，形变明显，装水量多，热传递效果不明显，可将次现象避免．而采用小瓶子，形变不明显，时间长了，主要表现为热传递现象．
针对上述问题讲到此处我又进一步的提出：用同样规格的玻璃瓶，方形的和圆形的哪个效果明显，能否用塑料瓶子代替此实验．最后让学生写一篇“微小形变实验的探讨”小论文，对学生综合素质的提高有百利而无害．
通过以上实例介绍与分析，不难发现实验中会出现一些次要现象，甚至出现假现象．这就要求物理教师要认真研究实验，对实验原理、条件及实验目的，要认真分析，有清晰的了解．要因势利导，注重对学生的科学研究方法进行训练，以利于培养创造型人才，对师生大有益处．
设为首页
收藏本站
联系我们
退出登录 
减小字体
增大字体