“光具座”用途拓展实例三则

韩独石

(白银市教育局《韩独石工作室》 甘肃 白银 730700)

采用通用技术的设计理念，将继承与创新结合，挖掘校本教育资源，拓宽现有教学仪器“光具座”用途而组成的创新性低成本教具，其开发成本低，教学效果好，能启发学生的创新思维意识、培养和训练学生动脑、动手的能力，符合新课改理念.该套教具的设计、制作及使用过程，是通用技术实践与物理实验教学融合实施的过程，所以，也是促成学生将知识与能力、过程与方法结合，提升情感态度与价值观的过程.笔者与部分学生先后用“光具座”组装了10多种教具，其中“测定金属丝电阻率固定架”发表过专文[1]，这里再介绍三种.

1 匀速直线运动模拟演示器

1.1 教具装置图(图1)

图1 匀速直线运动模拟演示器

1.2 特点和用途

(1)特点

1)采用通用技术设计理念将电学仪器改装成力学实验教具，制作、组装容易，结构简单、新颖.

2)巧用光具座上的固有刻度尺，计量玻璃管内气泡在相等时段的位移比较准确；配用电子节拍器计时较为准确，增强了实验趣味性，无疑提高了实验效果.

(2)用途

适于2004年后的人教版普通高中课程标准实验教科书《物理·必修1》第二章“匀变速直线运动的研究”有关匀变速直线运动内容的教学，还适于做研究液体在密封玻璃管内流动时的受力情况等兴趣实验.

1.3 制作器材

光具座1个，长1 000 mm外径2 mm玻璃管1根，2号橡胶塞2个，橡皮筋及淡红水若干；电子节拍器1个.

1.4 制作方法

(1) 将一个2号橡胶塞塞入玻璃管一端，给管内装满淡红水后慢慢将另一个橡胶塞塞入玻璃管另一管口(在管口侧壁夹一个小注射器针头排气)，使玻璃管平置时内有一个黄豆粒大的气泡.

(2) 如图1所示，将光具座上的4个滑块滑到大致等距离位置处，把制好的红水玻璃管平置于一排滑块的一侧，然后用数个橡皮筋通过滑块将玻璃管固定在光具座上.

1.5 使用方法

(1) 将教具右端垫高，使气泡向右移动的速度约达10～15 mm/s.

(2) 用手将教具左端抬高，让玻璃管内气泡移到左端，在放下左端的同时，打开电子节拍器开始鸣叫(将鸣叫频率调到最低).

(3) 一个学生手拿彩笔，当电子节拍器每鸣叫5次时，迅速在与气泡对齐的刻度尺位置处轻点一痕迹，共点约5～10次为宜.

(4) 另一个学生用笔记录，气泡每停一次，迅速将气泡在刻度尺上的刻度数记录下来.

(5) 两人配合重复以上实验3次后，对照记录计算出每鸣叫1次气泡移动的距离，然后，将3次的对应时段的间距平均，发现每个鸣叫时段的间距大致相等.证明气泡大致做匀速直线运动.

2 琴弦上的驻波演示器

2.1 教具装置图(图2)

图2 琴弦上的驻波演示器

2.2 特点和用途

(1)特点

1)教具组装所用器材少，组装工艺简单，可随堂边组装边实验，以锻炼学生动手能力和加强对驻波概念的理解.

2)运用光具座多个滑块能在双轨杆上自由滑动特点组装的琴弦上的驻波演示器，比用斜面小车配用斜面板组装的该教具有教具移动方便的优点 .

(2)用途

2005年6月人教版普通高中课程标准实验教科书《物理·选修3-4》第12章“机械波”学完后，用于选做“琴弦上的驻波”兴趣实验.

2.3 制作器材

光具座1个，光具座附件插杆2个，电磁打点计时器1个，尖劈(自制)2个，重物盒(约30 g)1个，丝纶线绳(鞋匠处有卖的)1 m.

2.4 制作方法

(1) 自制尖劈：将约50 mm*20 mm*10 mm木条的两个小面上面削成尖劈状，下面中心钻一个小孔，再将附件插杆插入小孔作为尖劈柄杆.

(2) 自制重物盒：给一个小塑料瓶内装约30 g沙子，瓶盖中央扎一个小孔，将一端打结的丝纶线绳由下而上穿入后，盖好瓶盖.

(3) 组装：如图2所示，在光具座左端用一个滑块将电磁打点计时器顺着固定，将插着两尖劈的两滑块一个居中作“码子”不固定，另一个滑到最右端固定.再将一头悬挂重物盒的丝纶线绳的另一头拴在电磁打点计时器的振动簧片条端头，线绳(琴弦)悬空且重物盒悬吊于光具座右端.

2.5 使用方法

(1)电磁打点计时器接通4～6 V交流电后，簧片条在振动的同时带动拉直的丝纶线绳同时振动，琴弦(线绳)上会发生神奇的驻波现象.

(2) 用手扶着悬挂的重物,通过压下或提起的方式调整丝纶线绳的松紧程度时，琴弦(线绳)上的驻波波幅会明显发生变化.

(3) 滑动撑弦码子，改变其距振源位置时，琴弦上的驻波波节也会随着变化.

3 微小形变演示器

3.1 教具装置图(图3)

图3 微小形变演示器

3.2 特点和用途

(1)特点

1)实验物体长度调整范围大，光斑闪动幅度大，学生感兴趣，实验效果好.

2)运用了光的反射原理，实验掌握物体微小变化知识，一举两得.

3)这一自制教具的设计，是发散性思维在教具研制中的运用，对学生的创新方法能起到潜移默化的作用.

(2)用途

采用多种方法做“物质的微小变化”实验时用.

3.3 制作器材

光具座1个，光具座附件插杆4个，毛玻璃屏插卡2块，铁质屏1个， 300 mm直尺1把，100 mm*60 mm平面玻璃镜2块，激光笔(装在笔套内)1个.

3.4 制作方法

(1)将3根插杆旋在玻璃屏插卡和铁质屏的螺孔内固定，两玻璃平面镜插入玻璃屏插卡内，将内装激光笔的笔套吸贴于铁质屏上.

(2) 按图3所示，将直尺竖安在一插杆上且插入光具座左端的固定插孔内用顶丝固定，再由左向右依次在3个滑块上按一次反光镜(较高)、二次反光镜(高)、磁吸激光笔套的铁质屏(低)的顺序，插装固定这些光具座附件.注意两反射镜的镜面必须相对，将直尺提到最高位置固定.

3.5 使用方法

(1) 将图3所示的装置进行调试：把激光笔较深插入笔套内，开关按钮被笔套内壁压迫后发出一束强光，调整激光笔的斜度,让光束射到一次反光镜面上.

(2) 同时调整一次反光镜、二次反光镜、竖立刻度尺的高度和方向，使激光投射斑点由一次反光镜反射到二次反光镜后,再反射到竖立刻度尺的中央位置.

(3) 用手在光具座两滑轨杆中部轻轻反复下压，就可看到竖立刻度尺中央位置的激光斑点较大幅度地上下闪动，但两滑轨杆几乎看不到有弯曲的变化.

参考文献

1 韩独石. 组装金属丝电阻率测定固定架. 物理教学探讨，2009(2)：56