应用型教具*——电磁式智能蓄水塔



应用型教具*
——电磁式智能蓄水塔

吕日雪王 帅

(河北民族师范学院物理系河北 承德067000)

教科版九年级下册第八章第二节“电磁继电器”的教学重点是电磁继电器的工作原理；难点是利用电磁继电器的工作原理分析实际应用中的电路.因为电磁继电器的工作原理比较复杂，如果只通过例子反复讲解，初中生理解起来比较困难，比较抽象，应该结合演示实验讲解才容易理解.突破难点时应分析和实际生活接触比较密切的电路.而初中物理实验室中却缺少相应的演示实验教具.在此指导学生设计制作了“应用型教具”——电磁式智能蓄水塔(图1).

图1　电磁式智能蓄水塔教具

通过此教具的制作可以培养学生的创新能力和动手能力.此演示实验能够直接观察到电磁继电器的工作原理，帮助初中生形象地理解电磁继电器工作原理.另外，此教具用的都是常见的材料，初中生容易感兴趣.所以此教具可用于中学物理教学演示实验，也可指导初中生课外自行制作此教具.

1电磁继电器工作原理

电磁继电器就是利用电磁铁控制工作电路通断的开关.

2实验教具制作背景

2.1辅助教学

电磁继电器是生产和生活中应用比较广泛的一种电磁开关，并且也是初中学生需要了解学习的知识.而初中物理实验室中却缺少相应的演示实验教具.

2.2理论与实践的“桥梁”

物理源于生活而服务于生活，生活中处处有物理.“原理与生活”相结合会大大激发初中生对物理学的热爱.以此为灵感，理论知识与生活实践之间就需要一座桥梁.这座桥梁就是“应用型实验教具”.

2.3低成本教具

初中阶段的实验教具不应耗资过大，应本着低成本的原则.“废物利用”不仅能变废为宝，也能培养学生简朴、节约资源的美好品质.

2.4教学意义

中学物理教学论实验课要求培养学生的动手能力、创新能力和自制教具的能力.

3电磁式智能蓄水塔教具简介

3.1演示实验原理

(1)电磁继电器原理

(2)物体的浮沉条件

通过水塔里面的浮子上浮、下沉，金属片的接触与断开来控制电磁铁内部电流的有无，从而控制电磁铁磁性的有无，最终间接控制水泵的通断电，实现自动蓄水、自动停止蓄水.

3.2实验教具演示实验过程简介

如图2所示，电磁铁A所在电路；电磁铁B所在电路；低压水泵所在电路.

图2

(1)水塔里面的水使用完，浮子下沉，浮子下面的导电金属片与底座的导电金属块接触，接通电磁铁A所在电路，电磁铁A工作，吸引金属挡片A，弹簧拉动金属弹片B上弹，金属弹片B与导电金属片C接触，接通水泵所在电路，水泵工作，指示灯亮，蓄水.

(2)水塔开始蓄水，浮子上浮，断开电磁铁A所在电路.弹簧拉回金属挡片A(但不影响水泵所在电路的接通)，水泵继续工作，水塔持续蓄水.

(3)水塔的水蓄满，浮子上浮到顶端，浮子上面的导电金属片与绝缘支杆顶端的导电金属块接触，接通电磁铁B所在电路，电磁铁B工作，吸引金属弹片B回弹.金属挡片A锁死金属弹片B(金属挡片A和金属弹片B接触部分的特殊结构可以实现此功能)，水泵所在电路断开，指示灯灭，水泵停止蓄水.

(4)继续使用水塔里面的水，使用完，浮子下沉，实验装置重复(1)、(2)、(3)步骤，实现自动化蓄水，自动化停止蓄水的功能.

至此，电磁式智能蓄水塔实现了模拟现实生活中水塔自动化蓄水、自动化停止蓄水的全部过程.

3.3教具设计主要材料

(1)电磁开关部分

塑料底座，金属杆，弹簧，开关，木块，金属片，废旧金属片，螺丝钉，漆包线，导线，音叉底座等.

(2)水塔部分

塑料油桶，水龙头，塑料导管，可乐瓶，导线，导电铜片，塑料支杆.

(3)动力部分

低压水泵.

(4)其他

低压直流稳压电源，指示灯(小灯泡)，螺丝钉，导线，开关等.

(收稿日期：2015-11-10)

*河北省教育科学“十二五”规划课题“《中学物理教学论实验》教学中培养应用型物理人才的教学模式研究”,项目编号：1403040

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