自制教具在物理教学中的作用

姚良炬

摘 要：各中学物理实验室的仪器配备虽然比较齐全，但仍然满足不了各种不同版本物理教材教学的需要，自制教具填补了实验仪器的空缺，在教学中起到了不可估量的作用。同时，自制教具能培养学生的动手动脑能力，对学生科技创新能力起到了很好的导向作用。

关键词：自制教具；教学；作用

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2017）4-0016-3

近些年来，在各级教育技术装备管理部门的关心、支持下，实验室的建设越来越规范配套，实验仪器得到补充和完善，对中学物理实验课的教学起到了重要作用。然而，由于全省各地所选用的物理教材版本有六七种之多，各个版本上的实验探究内容、分组实验、演示实验、小实验等不统一，实验室的实验仪器仍然不能满足教学的需要，有些实验仪器缺乏，有些实验仪器不配套，要想完成实验教学任务，各物理老师仍需要自己动手，自制、研制、仿制、改造一些与课本内容相一致的实验器材，才能完成实验教学，满足不同层次学生的需求，使物理教学由浅入深，更直观、易懂。

下面笔者将近几年来根据教学的需要，自制的一些教具仪器略列几例，请同行们斟酌参考指正。

1 分子力放大模型演示仪

1.1 仪器特点及用途

（1）特点：本教具借助宏观现象来模拟演示微观的分子间作用力的情况，使微观现象宏观化，模拟现象更为科学、直观、生动、有趣。

（2）用途：本教具可模拟演示以下微观现象。

（r0为分子之间的平衡距离，d表示分子间的实际距离）

①当d=r0时，分子间作用力是：引力=斥力；

②当d>r0时，分子间的作用力表现为：引力；

③当d

1.2 制作材料

直径为100 mm的铝合金球2个；长约150 mm、螺旋直径约为20 mm适当强度的弹簧1条；小挂钩2个；长约40 cm的橡皮筋1条。

1.3 制作方法

（1）用氩氖气点焊机先将两小挂钩焊在两球上。

（2）再将小挂钩置于弹簧两端的中心处，用点焊机将弹簧两端与球焊牢。

（3）用镊子从弹簧间隙处将橡皮筋穿于两端小挂钩上，并将橡皮筋拉紧在适当距离打结固定。

1.4 说明及使用方法

（1）说明：两小球表示两个分子，小球用弹簧和橡皮筋连在一起，两球间有一定距离（即为平衡位置时的距离r0），弹簧是被压缩的，橡皮筋是被拉长的，这个模型相当于分子间既有引力又有斥力。当弹簧的弹力等于橡皮筋的拉力时，两个分子各自处于自己的平衡位置，当它们之间的距离增大时，弹簧的弹力减小，橡皮筋的拉力增大，表示分子间显示出引力。当它们之间的距离减小时，弹簧的弹力增大，而橡皮筋的拉力减小，表示它们之间显示出斥力。但不管是哪种情况，引力与斥力总是同时存在的，只不过有时表现为引力，有时表现为斥力，这个模型可帮助我们理解这种关系。

（2）使用方法：

①将本教具放置在水平桌面上，此时两球处于静止状态（即为平衡位置，d=r0，引力=斥力）；

②用两只手将两球向外拉伸，这时弹簧被放松，橡皮筋拉长（即：d>r0，分子力表现为引力）；

③用两只手将两球向内压，使弹簧压缩，这时橡皮筋恢复原长，分子间距离变小（即d

2 惠斯通电桥平衡示教板

2.1 仪器特点及用途

如图2所示，本教具用于惠斯通电桥平衡的原理教学，改变了使用传统的灵敏电流计指示，而使用发光二极管指示，使教学过程更简单、直观。

2.2 制作材料

50 cm×80 cm木板1块，定值电阻10 Ω1只，5 Ω1只，24 Ω2只，100 Ω3只，8050三极管2只，Lm324集成块1只，导线若干，滑动变阻器20 Ω1只，开关1个，1.5 V电池3节及配套电池盒，未知电阻3只，红色发光二极管2只，绿色发光二极管1只，钢条1根。

2.3 制作方法

按图2用螺丝将器材固定在木板上的适当位置，用导线连接好后，即可通电实验，无需调整。

2.4 说明及使用方法

接上未知电阻后，接通开关通电，就会有一只红色发光二极管被点亮，如果左边红灯亮，滑动头就应向下移；右灯亮，滑动头就应向上移。左、右灯都不亮时，中间的绿灯必然点亮，说明此时电桥处于平衡状态。

电桥平衡时，从左边指针指示的位置知道滑动触头将变阻器分为两部分，根据两部分阻值所成的比例，可以计算出未知电阻的阻值，由公式：

3 三影仪

3.1 仪器特点及用途

如图3所示，本教具用来演示放成直角的两个平面镜之间的物体成3个虚像的情况。

通过该仪器的演示，使学生直观、明了地知道，在互成90度角的两个平面镜之间的物体可以成三个像的情况和原理。

3.2 制作材料

长36 cm、宽18 cm的平面镜2块，半径为17 cm、圆心角为90度的扇形平面镜2块，对应尺寸的1 cm厚的木板框架。

3.3 制作方法

（1）将两块长36 cm、宽18 cm的平面镜镶嵌在木板框架中；

（2）再将两个扇形平面镜用玻璃胶贴在木框上下两端；

（3）外面用淡黄色油漆漆一遍。

3.4 说明及使用方法

将物体放在两互相垂直的平面镜间任何一处，便可以观察到3个正立等大的虚像。非常直观、实用、有趣，深受学生的欢迎。

4 多影仪

4.1 仪器的特点和用途

如图4所示，本教具用来演示放在平行放置的兩个平面镜之间的物体可成多个像的实验，使教学过程更直观、生动、形象，简化了教学过程。

4.2 制作材料

木板制成的长35 cm、宽21 cm、高18 cm的密封暗箱1个，2块长18 cm、宽15 cm的平面镜、电池盒（2节干电池）、带有长杆的小灯座、小灯泡（2.5 V）、细导线若干、小掷刀转换开关1个。

4.3 制作方法

（1）先制作一个35×21×18 cm3的暗箱；

（2）将两块18×15 cm2的平面镜平行放置在暗箱里，且两镜间距18 cm；

（3）安裝好两节干电池的电池盒，固定好空心长杆小灯座，并连接好线路，安装好电池与小灯泡。

（4）在距箱底10 cm、高两边各7.5 cm处，钻两个间距5 cm、直径为10 mm的观察孔。

4.4 说明及使用方法

（1）说明：由于处在两个平行平面镜之间的物体，通过第一个镜面成的像又成为第二个镜面的物，第二个镜成像后又成为第一个镜面的物。这样反复成像，就会形成无数个像。

（2）使用方法：

①将该演示仪盒盖打开，闭合开关，小灯泡发光，然后盖严盒盖；

②两眼正对观察孔即可观察到无数个发光的小灯泡像。

5 磁悬浮原理演示仪

5.1 作品的特点及用途

（1）特点：该教具直观明了，制作简便，造价低廉，演示效果明显，便于携带。

（2）用途：可以用来演示同名磁极互相排斥和磁悬浮列车的基本原理。

5.2 制作材料

两个环形永磁铁和一段直径为12 cm的圆木。

5.3 制作方法

（1）把圆木制成一个底面积为11 cm×11 cm、高为8 cm左右的柱体。

（2）柱体上方制一个直径为11 cm的木圆环。

（3）木圆环中间带一个直径为6.5 cm、高为20 cm的木芯。

（4）把一个永磁体N极朝上（或S极朝上），另一个N极朝下（或S极朝下）放置。

5.4 使用方法

（1）演示同名磁极互相排斥

用手将上面一块环形磁铁用力向下压，由于同名磁极互相排斥，即使用很大的力，两同名磁极也很难靠近。

（2）演示磁悬浮列车悬浮原理

用手转动悬浮在上面的那块环形磁铁，磁铁就以中间木芯为轴旋转起来，较真实地说明磁悬浮列车的原理。

以上列举的这些仪器教具，都是自己动手根据教学需要而制作的。大部分使用身边常见的物品。造价低廉，变废为宝，学生一看就能理解其作用原理。对实验室中的仪器空缺是一个很好的补充，还能激发学生学习物理的兴趣和创新精神，对学生动手动脑能力的培养起到很好的导向作用。对物理教学起到了促进作用。

参考文献：

[1]胡新生.传统教具库的使用和管理现状[J].才智，2009（21）：276.

[2]李奕.顺势而为 进一步做好自制教具活动[J].中国现代教育装备，2012（22）：47-48.

[3]范亚颖.中学物理实验自制教具开发过程的案例研究[D].北京：首都师范大学硕士学位论文，2013.

[4]吴迪.学生自制教具对于学习效果影响的实践研究[D]. 天津：天津师范大学硕士学位论文，2013.

（栏目编辑 赵保钢）