微小量放大法在物理教学中的体现

◇　浙江　骆士珍



微小量放大法在物理教学中的体现

◇浙江骆士珍

在物理教学中,常常会遇到有些微小量很难直接测量,有些实验现象很难被直接观察到,这些问题不解决好,学生难免会产生疑问．如果能借助某些方法或者实验手段将其“放大”,就能更好地帮助学生解决问题．众所周知,在测量微小量时,通常会将其累积成一个比较大的量之后再去测量,比如要测量一张纸的厚度,我们可以先测量300张纸的厚度,再将结果除以300即可测得一张纸的厚度,这种测量方法就是累积放大法．在测量单摆周期、导线的直径等实验中都可以采用类似的方法.再如用导线切割磁感线研究电磁感应现象的实验中,由于单匝线圈感应电流较小,这时不妨先把大量导线“叠绕”在一起去切割磁感线,可以发现电流计指针转动更明显了,这种方法叫作电磁放大法．由此可见,“微小量放大法”在物理教学中普遍存在,因此笔者认为教师要尝试把这种思想落实到日常教学中去,鼓励学生去大胆猜想、创新实验方案,培养学生善于观察、勤于思考、自主创新的综合能力．

1　“微小量放大法”的思想内涵

把待测的物理量进行简单的重叠或放大若干倍后再测量,或者经过一些巧妙的方法使不明显的实验现象变得更为明显,这就是“微小量放大法”．在物理教学中要注重“微小量放大法”的渗透,要让学生领会到这种重要的思想方法,打开学生的思想之门,激发学生的实验创新思维,真正让学生体验到学习物理的乐趣．

2　“微小量放大法”的教学实践

2.1“微小量放大法”在“伽利略对自由落体运动的研究”中的初步体现

当年伽利略在研究物体下落的位移与所用时间的关系时遇到了困难,由于物体下落得很快,而当时只能靠滴水计时,这样简陋的计时工具无法测量自由落体运动所用的时间．后来经过不懈努力，伽利略想到了用冲淡“重力”的巧妙方法“放大”小球运动的时间,即让铜球沿阻力很小的斜面滚下来,从而延长小球运动的时间,以便于测量．

2.2用“微小量放大法”制作的生活工具

伟大的古希腊哲学家阿基米德曾经说过一句名言:“给我一个支点,我可以撬动地球.”没错,这就是杠杆放大原理．在生活中很多工具都利用了杠杆放大原理,比如开瓶器、大力剪、老虎钳等是利用“省力杠杆”把“力”放大;筷子、裁衣剪刀、火夹等是利用“费力杠杆”把“距离”放大．利用生活中的2类工具进行杠杆原理的教学可以提高学生理论联系实际的能力．

2.3用“微小量放大法”观察微小形变

图1

“弹力”一课中的微小形变对于大部分高一新生来说是比较难理解的概念,下面笔者就谈谈自己对这一部分的教学设计．首先通过静止在水平桌面上的物体来研究桌面的形变情况．那桌面究竟有没有发生形变呢?学生对此认识不一,最科学的方法当然是用实验来验证,一束激光通过装置中的2面平面镜反射到墙壁的刻度上,当学生对桌面施加压力时,发现光点在墙壁上刻度的位置发生了改变,光点位置的变化说明了桌面确实发生了形变,这是光点反射放大法．该实验的课堂效果非常明显,活跃课堂氛围的同时,使学生对实验结论更加信服,对知识的记忆更加深刻．为了进一步让学生体会微小形变的普遍性,笔者又设计了一个学生分组实验——探究玻璃瓶的微小形变.通过挤压瓶子,细导管中的红色液面相对于“标记”发生了明显升高(如图1),液面高度的变化说明玻璃瓶发生了形变．在玻璃瓶的体积变化一定的情况下,利用导管横截面积的“小”把液面高度变化“放大”了,这就是液面升降放大法．