彰自制教具功能显有效习题教学

朱 伟

(湖州市南浔中学 浙江 湖州 313009)

高中物理知识目标教学主要分为概念教学、规律教学、实验教学和习题教学4部分.在概念、规律教学中，实验展示已成为课堂教学的主要手段之一，可以达到突破难点，提高教学效率的作用.但笔者发现，在习题教学中，很少有配套实验仪器来辅助教学.解决习题过程，以对物理知识的理解为基础，但又是比理解更为复杂、更为高级的认识活动.学生会因缺乏物理情境而难以吸收与内化.在习题教学中，积极引入实验教具，往往会取得事半功倍的效果.

1 有助于情境构建完善概念

在教学中，经常听到学生说，物理课的学习是“一看就懂，一听就会，一做就错，一考就傻”.为什么学生在面对新的习题时，不知如何应用规律呢？笔者认为，最重要的原因是，学生在解题时，不能在头脑中建立起相应的物理情境.而教具的使用，实验的开展,能帮助学生生成物理情境，形成正确、科学的表象,最终帮助学生完善概念，掌握规律.

【例1】人在单杠上做引体向上，双臂平行或双臂张开(图1中甲和乙)，都可以把自己向上升起.关于两种状态下人的双臂用力的大小，下列说法正确的是

A．状态甲用力大

B．状态乙用力大

C．两种状态下，用力一样大

D．两种状态下，用力无法比较

图1

解析：本题是“力的合成”一课上完之后，安排的课后练习.虽然在学习中，学生已经知道“在分力一定时，夹角越大，合力越小”这个知识，但由于本题是从反向来应用这个规律，加之没有从力的角度分析过引体向上，导致很多学生选了错误的选项A.为了给学生展现本题所述的情境，笔者特意做了一个教具，如图2.装置使用生活中常见的橡皮绳，在橡皮绳的中间挂上钩码，当增加绳间的夹角时，从横梁上的刻度，可以很清晰地看到，橡皮绳变长了，说明绳上的弹力增加了.通过实验，学生很容易得到选项B.同时，也能得到一个新的规律，“在合力一定的情况下，夹角越小，分力越小.”可见，运用实验创设情境，丰富了学生的感性认识，调动了学生的学习积极性.在教师引导下，通过观察、动手、动脑几个步骤，拓宽了学生的思路，使学生的感性认识逐步上升为理性认识.

图2

2 有助于启发思维增强能力

带电粒子在有界磁场中的运动问题，综合性较强，解这类问题既要用到物理中的洛伦兹力、圆周运动的知识，又要用到数学中的平面几何(如圆)及解析几何知识.对于学生来讲，解决此类问题，难度较大.解决此类问题，最关键的是找到粒子运动的轨迹，介绍一个好的工具给学生往往能够启发学生思维，增强其思维能力.

图3

图4

图5

带电粒子在磁场中运动，轨迹固定的题目很多，因此，轨迹圆这个教具用处还是很大的.随后，笔者动手为学生做了一些小的轨迹圆，与如图4相同.学生使用之后，纷纷表示太神奇了.轨迹圆教具的推出不仅启发了学生的思维，培养了学生学习物理的兴趣，并且使学生对笔者的教学更信服了，真是一举多得.

3 有助于增强感性认识提高认知水平

在教学实践中，发现出现较为抽象并阐述有科技装置的习题，即使教师进行课堂讲解，学生还有可能不得要领，比如，磁流体发电机、早期发电机、电能输送装置.笔者分析认为主要原因在于此类习题缺乏表象，不易使学生形成感性认知.解决此问题的方法之一即为学生提供具体实验模型或装置.尝试自制一些模型、教具，再现其过程.通过模型或教具的演示，问题可清楚地呈现在学生面前，提高与加深了学生的认知与理解.

【例3】目前，世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机.图6表示它的原理,将一束等离子体喷射入磁场，在磁场中有两块金属板A，B，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压.以下正确的是

A．B板带正电

B．A板带正电

C．其他条件不变，只增大射入速度，UAB增大

D．其他条件不变，只增大磁感应强度，UAB增大

图6

解析：磁流体发电是将带电的流体(离子气体或液体)以极高的速度喷射到磁场中去，利用磁场对带电流体产生的作用，从而发出电来.高中新课程教材《选修3-1》和各类教辅资料均有介绍.本题通过左手定则不难判断出正离子在洛伦兹力的作用下向下偏转，而负离子向上偏转，导致A板带负电，B板带正电，所以选项A正确.随着打在板上的电荷越

来越多，最终导致后面穿过的离子所受的电场力(AB板带电产生电场)和洛伦兹力平衡，即qE=qvB，而UAB=Ed，得到UAB=vBd，所以,可以判断选项C，D正确.题目虽然解出来了，但学生还会存在疑问，磁流体发电机真能发电吗？为了打消学生的疑问，教师们设计制作了一台磁流体发电机.

此教具以饱和NaNO3溶液为流体，该溶液以一定的流速进入强磁场，电荷在磁场中受洛伦兹力作用发生偏转至两金属铜极，发出电来，从而弥补高中物理演示实验教具的空白.制作本装置，需要用到有机玻璃，铜条2片，强磁铁2块，数字式万用表，氯仿(有机溶剂)等材料，装置如图7.高温高压等离子体可用饱和NaNO3溶液替代.使用时，铜条接上数字电压表，将已配制的饱和NaNO3溶液倒入电解质溶液槽中，打开阀门，通过玻璃管经两铜条流入回收槽；观察微安表或数字式万用表的示数变化情况；测得的实验数据显示，铜条两端所测电压最大值可达60 mV，微安表示数最大值可达50 μA.演示确实说明了磁流体发电机能发电，真正消除了学生的疑问.同时,此装置为涉及到霍尔效应的题目，提供了实验支持，今后学生遇到类似的问题都能快速理解.

图7 磁流体发电机

在习题教学中，如果能充分利用好实验教具，确实能帮助学生，使学生获得感性认识，通过思考把知识点更快地转化为理性认识，从而更好地解决所遇到的实际问题，最终提高了学生的解题能力，提高了教学效果.更为重要的是，通过实验教具的展示促进了学生深刻理解物理知识的本质，源于生活实践的问题解决策略有助于对物理与社会生活关系的认识，以及对物理本质的理解.