运用生活现象做物理实验

刘文震

根据新课程教学理念，在物理课堂教学方式上更加注重探究与体验，根据教材的知识内容，巧妙利用生活中的素材，培养学生的物理思维能力，使概念和规律在探究中习得，在动手中养成能力，在辨析中完善思维，而“涡流、电磁阻尼和电磁驱动”这一节的内容就为学生进行物理来源提供了很好的素材。尽管学生学习了电磁感应现象，对现实生活中涡流现象也并不陌生，但由于很难从直观观察和感受涡流的形成，只停留在教材文本和教师的讲述中，为了让学生更形象、更直观地掌握涡流的形成，笔者利用生活中常见的物品，指导学生动手设计了一些小实验，运用到课堂教学中，获得了较好的教学效果。

用电磁炉引入新课

巧妙利用生活中的一些物品来设计、开发适合学生认知水平的物理小实验，激发学生学习兴趣，丰富实验教学内容和手段，加深学生对物理知识的认识和理解，提高学生的综合素质。人教版高中《物理》选修3-2在《电磁感应》一章安排了“涡流” 的学习，而没有设计有关涡流的演示实验。笔者借助生活中常见的电磁炉，设计了利用电磁炉点亮没有电源的小灯泡和水中的二极管两个小实验，激发学生的学生兴趣。

实验1：没有电池，你能让灯泡发光吗？ 所需材料：电磁炉、小灯泡、节能灯泡、漆包线。实验方法：①将漆包线卷成一圈（或者一般的带塑料绝缘皮的导线也可以），与小灯泡连上。将做好的线圈放到电磁炉上，打开开关，小灯泡就会每隔数秒闪烁一次。②将漆包线缠20圈左右，与5瓦的节能灯泡连接。同样将做好的线圈放在电磁炉上，也会与小灯泡相同的闪亮。

实验2：没有电池，你能让水中的二极管发光吗？ 所需材料：二极管、漆包线、带铁芯的线圈（实验室用来演示电磁感应现象的线圈即可）、烧杯。实验方法：将二极管与缠有20圈左右的线圈连接上。将裸露的金属部分用防水胶带缠上，以防止水进入。将带二极管的线圈放入烧杯的水中，将此烧杯置于内有铁芯的线圈上。将此线圈通上20伏左右的交流电，会看到线圈沉到底部，二极管闪亮。而且如果一会儿通交流电，一会儿又断掉，就会看到水中的线圈沉沉浮浮的样子。

学生知道电磁炉是在日常生活中经常使用到的工具，是利用线圈的感应电流来加热饭锅的。但利用这个感应电流点亮小灯泡及节能灯泡，确是学生在平时不曾见到的，可以极大地激发学生了解电磁炉内部结构的兴趣，顺利引入所要学习的知识——涡流的形成。

通过前面点亮小灯泡的实验得知，导体中有涡流时会发热，说明涡流像其他电流一样也具有热效应。涡流的热效应在生活、生产中有重要的应用，如电磁炉、真空冶炼炉都是利用涡流的热效应来工作的，笔者借助电磁炉设计了一个加热铝箔的实验来说明涡流加热的特点，效果很明显。

实验3：利用电磁炉，加热铝箔 所需材料：电磁炉、铝箔（家庭厨房用的即可）、木筷子。实验方法：剪一块铝箔，用木筷子夹起在电磁炉上晃动，就会看到，铝箔被加热后，在某一部分产生火花继而燃烧起来的现象。

通过分析铝箔的燃烧，可以带领学生分析，如何利用或防止涡流的热效应，并进而让学生猜想：使用电磁炉时所用的锅都是铁质或不锈钢的，不能使用铝制或铜制的鍋，加深利用学到的物理知识解释生活中的常见现象的能力。

电磁炉演示电磁阻尼

电磁阻尼现象源于电磁感应原理，由于闭合导体所穿透的磁通量发生变化，闭合导体会产生感应电流，这一电流所产生的磁场会阻碍两者的相对运动。电磁阻尼现象广泛应用于需要稳定摩擦力以及制动力的场合，比如电表、电磁制动机械等，但由于实验室演示这类现象的仪器比较少，现象不明显，原理也不易解释，造成学生对电磁阻尼这类实际应用问题理解困难。因此，笔者利用电磁炉设计了一个效果非常显著的铝箔悬停的小实验完全避开这些问题。

实验4：利用电磁炉，铝箔空中悬停。所需材料：电磁炉、铝箔、圆筒（保鲜膜的芯即可）。实验方法：把铝箔切成圆形，中心开个孔。把保鲜膜的芯放在电磁炉的中央。让铝箔的孔穿过保鲜膜的芯，也放在电磁炉上。打开电磁炉的开关，铝箔就会立即浮起来，漂浮在半空中。

利用偏转线圈，演示电磁驱动

课本上，电磁驱动实验是将一个铝框放在梯形磁铁的两个磁极间，可以绕固定轴自由转动。转动磁铁观察到铝框能缓慢的转动起来，但实验效果不明显，而且缺乏趣味性，对学生吸引力不大，笔者借助实验室淘汰下来的老式示波管上的偏转线圈，制做了一台电磁驱动仪器，实验仪效果不仅直观而且比原来有了显著改善，同时可以利用这个装置设计趣味性很强的电磁驱动实验。

实验5：利用旧电视或实验室中的老旧示波器中取出的偏转线圈制作旋转磁场，让小铁球旋转。所需材料：偏转线圈（从废弃的电视机上拆卸），电容器（220伏，200微法）、学生电源、导线、接线柱、小铁球（直径1厘米左右的小球），光滑的塑料圆盘。

实验方法：①装置组装，如图一所示，从废弃的阴极射线管上，拆下偏转线圈，装在如花盆形状的陶瓷罐里，将2个线圈相对放置，安装好。如图二所示，与其他的材料一起，安装在长30厘米左右的正方形板子上，为了抑制线圈发热，把交流电压降至10伏。偏转线圈的2个线圈即使不动，由于微弱的感应电阻差的影响，流动的电流也会产生相位差形成转动的磁场，但由于已将此相位差调为了90度，所以只能给一侧的线圈施加200微法的电容器。用它可以得到频率为50赫兹的旋转磁场。同时旋转的方向是可变的，用导线和接线柱与另一侧的线圈连接，就能使极性发生逆转。②在偏转线圈的上面放置光滑的塑料圆盘，往盘中放入小铁球，就可以观察小铁球发生旋转。当然为了吸引学生的注意力也可以在圆盘上放置其他一些金属物，在金属物上粘贴卡通图片，观察它们的旋转。

综上所述，在物理教学中如果能利用生活中常见的物品，设计出效果明显、操作简单的小实验，不仅可以调动学生的学习兴趣，同时也能活跃课堂气氛，让学生知道物理来自生活。