电学实验演示困境的解决方法—以电器元件的改进为例

叶新风 范吉清

一、改进的缘由

电学实验具有元件个数多、电表示数小、量值变化多等特点，课堂环境下进行演示比较困难。比如在使用电学实验器材进行演示的过程中，要一只手扶着插线板，一只手进行拔插导线等操作，十分不便。针对以上情况，结合教室的教学环境，笔者利用磁铁和白铁皮对电学演示实验器材进行了改进。

二、改进的思路

利用白铁皮和强磁铁改造电器元件，使电器元件能够吸附在铁质黑板上，实现双手灵活操作的目的。

三、改进的材料和做法

改进工具主要包括美工刀、老虎钳、锉子、剪刀等，主要操作是为元器件安装上白铁皮底座，主要工序有去脚、裁剪、折边、打磨等。

初中电学实验涉及的主要元件有电池、电阻、电键、电表、变阻器等，各元器件的底座差别较大，但加工过程基本相同，这里以变阻器和电表为例来介绍。

白铁皮可在出售晾雨棚、防盗窗的店铺购买到，厚度1 mm为宜。2 mm厚的白铁皮硬度大，价格较贵，改进时比较费力。对于磁铁，可选用价格相对便宜、内禀矫顽力强的强磁钕铁硼，20 mm×10 mm×5 mm的强磁钕铁硼价格为2.20元，根据需要改进的元件总量购买白铁皮和强磁。

对滑动变阻器的改进，先要测量它的尺寸，再来裁剪白铁皮，最后加工底座并加以安装。用尺子量出滑动变阻器的长和宽。总长的测量包括滑动变阻器总长以及各脚尺寸的测量。依据滑动变阻器的尺寸，裁剪白铁皮并在其上用铅笔画出包裹支架的宽度，剪去多余的部分，用平口钳沿着虚线部分折边，让白铁皮包住支架各脚。除了包裹各脚外，在滑动变阻器中央部分的白铁皮还可以折成铁兜盛放磁铁。这样，滑动变阻器的套件就完成了(如图1所示)。不同类型的滑动变阻器套件做法不同，图1只提供轮廓参考，没有标注数据。

图1 滑动变阻器套件

对电表的改进，以实验室常见量级为2.5的电表为例，用螺丝刀取下螺丝，打开后盖，以后盖螺丝孔为参照水平面，在电表两边用铅笔画线，用加热的美工刀沿着铅笔线划，使电表三面的塑料外壳截面与螺丝孔相平。加工好后用美工刀把毛边打磨，然后用三角板测量出电表侧面的宽度、电表底座的宽度、电表底座的长度，在白铁皮上进行截取。做成的套件形状有点像垃圾撮，没有合拢的那个面的处理最为关键。根据电表内部情况，把做成的套件底部剪成“山”字形，那两个多余的长方形的边就是用来做成放置强磁的铁兜，用平口钳把它折好，然后再略微捋平，用锤子把做成的套件三面共打6个孔(如图2所示)，孔里插入钉子。然后把套件套上电表，用平口钳夹住钉子在火上烧红，把套件上的6个孔对应处的电表外壳进行打孔，这样电表外壳上也有了6个孔，可以用螺丝固定了。套件固定好后，把强磁放入做好的铁兜里。

图2 电表的套件

其他元器件的改进方法与此相似，不再赘述。对于有引脚的元器件，比如插板式元器件，其引脚凸出部分用美工刀削掉，在削的过程中，可用美工刀紧贴底棱来回拉，当塑料引脚出现一个凹痕时，用尖嘴钳一掰就去掉了引脚，得到一个平整的底板。

一个简单的电路所用元件改装后的实物图如图3所示。

四、改进后的效果

(1)实验器材在黑板上移动方便，元件可任意放置，由于强磁的作用，元件不会自动下降。

(2)实验过程中，直观性强，在电路连接过程中，学生容易接受。

(3)演示效果明显，可以在黑板上演示断路、短路、电路中电表变化等。

(4)实验完成后，所有的强磁很方便取出，便于保管。

(5)可以完成《探究串并联电路电压的规律》《探究串并联电路电流的规律》《探究滑动变阻器改变灯泡亮度》《探究电阻上电流与电压关系》《探究电阻上电流与电阻关系》《测量小灯泡电阻》《测量小灯泡功率》等演示实验。

五、注意事项

(1)由于在黑板上演示所需导线较长，受重力作用，导线会向下垂挂，影响电路讲解。购买强磁的时候可以多买一些，用强磁把导线压在黑板上，演示效果就更好了。

(2)强磁会对周围环境中的一些电器元件产生干扰，所以寒暑假期间，要把强磁放在干燥的地方，并且用泡沫包裹起来。

(3)由于电表距离学生远，学生观察不方便，如果学校有实物投影仪，可以先在黑板上把电表接好，然后给学生讲解，放在投影仪下进行实物投影，增强演示效果。

(4)强磁的缺点是易碎，演示完成后，避免强磁相互撞击。

(5)如果用白铁皮做成盒状，用胶粘在电表后面，过段时间就会脱落，效果不好。电表内放置的强磁由于内侧没有固定，有时强磁会移动。