几个初中演示实验的改进与优化

余彬彬 吴茜

摘 要：物理演示实验的改进与优化对走出物理实验教学困境至关重要。本文结合教材，分析了教材中“惯性”、“动圈式扬声器”、“真空不能传声”三项演示实验的不足，并对其分别做出了相应的改进和优化，使得实验器材的选取更生活化，实验现象更可视化。

关键词：物理;演示实验;改进;优化

中图分类号：G633.7文献标识码：A 文章编号：1992-7711（2020）13-015-2

中学物理演示实验的改进与优化一直备受一线中学物理教育工作者的关注[14]。怎样使得演示实验过程简单化，实验现象可视化是物理教育工作者追求的目标[5]。这既能增强教学效果、更新和填补教学设备的不足，也能让实验物理教学走出困境[6]。

目前对于惯性这一个知识点的实验教具和改进有很多[78]，但是过程都比较复杂，并不适合教学演示，同时也没有体现惯性和质量的关系。动圈式扬声器的结构和原理对学生而言过于抽象，虽然已有人做出了相对应的教具[9]，但是还是不够简单而直观。“真空不能传声”的实验教学一直是个难点，虽然教具的改进也有很多[10-11]，但是同样达不到课堂演示的要求。

为了让相关实验更好的适合课堂演示，本文基于教材对“惯性”、“动圈式扬声器”、“真空不能传声”这三个知识点的教具做出了改进和优化。实验器材的选取不仅生活化，实验现象更加可视化。

一、惯性

1.实验原理。惯性和质量大小有关，质量越大惯性也越大。

2.教材分析。相关内容在苏科版八年级下册第九章第二节里，教师一般会做出如图1所示的教具。让学生判断，当矿泉水瓶突然整体向右运动时，气泡怎么运动？给出的解释是：气泡和液体都具有惯性，只是气泡的质量小，所以惯性要小的多，气泡向前运动。因此，实验难以让学生理解和观察，并不能让学生清楚的认识惯性和质量的关系。

3.改进与优化。在原有实验器材的基础上做出如下改进：

实验器材：试管、水、小铁球。

实验操作：在试管中注满水，水中留有气泡，并在试管中增加一个小铁球（小铁球的质量远大于气泡）如图2。

实验现象：当试管中的小铁球和气泡位置重叠时，将试管整体从静止突然向左运动，可以明显看到刚启动时小铁球运动的速度比气泡要慢。

4.实验评价。从初中物理对学生的要求来讲，一般只要知道这个知识点就可以了，并不需要其从牛顿第二定律来解释。可是课本上也没有相应的惯性与质量大小的对比实验。此实验基于教材，使得该实验可视化，让学生很好地体验了惯性与质量大小的关系，加深了学生的印象。

二、动圈式扬声器

1.实验原理。当线圈中通入持续交变电流时，在磁场的作用下将会产生力的作用，使线圈不停的做往复运动。由于线圈缠绕在纸盘上，线圈会带动纸盘一起振动，从而引起周围空气的振动，产生声音。实质上就是电信号转换为声信号。

2.教材分析。在中华人民共和国教育部制定的义务教育《物理课程标准》2011年版第19页对这部分知识的要求是了解动圈式扬声器的结构和原理。动圈式扬声器结构的典型剖面图，如图3。但学生很难认识其结构和原理，在此基础上，自制了一个简易扬声器。

3.改进与优化。为了让抽象而复杂的动圈式扬声器简单化、生活化、可视化，很多人都已制作出了简易的扬声器作为演示实验。但是其仍然比较复杂，不易观察。本文在他们基础上，做出了更简易直观的动圈式扬声器，如图4。

实验器材：纸杯、3.5mm立体声插头、钕铁硼强磁、漆包线若干

实验操作：①在纸杯上缠绕100匝左右的漆包线。

②将漆包线两个接头处的漆轻轻的刮掉并接在立体声插头的接线处。

③将立体声插头插入手机的耳机接线孔;同时，打开手机里的音乐播放器，播放某首音乐。

实验现象：立体声插头插入手机以后，耳朵靠近纸杯可以明显听到手机放出的音乐。用手触摸纸杯，也可以明显感觉到纸杯在持续的微小振动。

4.实验评价。动圈式扬声器是应用最广的扬声器，也是需要学生了解的知识点。但是教材上的原理图非常的抽象，学生很难理解。这个改进创新的小实验很好的解决了这个难点。实验制作简单，效果明显。

三、真空不能传声

1.实验原理。声音不能在真空中传播。

2.教材分析。相关内容在苏科版八年级上册第一章第一节，探究“声音不能在真空中传播”时所用的实验图如图5。要做成该实验不仅需要瓶子的气密性好，还需要抽气机抽空气。因此操作复杂繁琐，实验成本也不低。

3.改进与优化。为了体现中学物理演示实验器材生活化，操作简单化，成本低廉化。现对该实验作出如下改进：

实验器材：注射器、电铃（能放进注射器的小电铃）如图6;

实验操作：（1）拔出注射器活塞，打开电铃的开关，将电铃放入注射器中。

（2）把活塞塞进注射器，听电铃此时的声音。

（3）把注射器推到底端，排除空气然后用手指堵住注射器口。

（4）把活塞往上拉，听电铃此时的声音。

实验现象：没有排除空气时，可以清楚的听到铃声。当用手指堵住注射器口，并把活塞往上拉时空气越来越稀薄，电铃的声音会越来越小。

4.实验评价。本实验简单易操作，也更方便。课堂上每个学生可亲手操作体验，克服了教材上只能老师演示的困难。同时，取材容易，贴近生活，现象明显，激发学生求知欲，培养学生探究精神。

演示实验的改进与优化对突破物理实验教学困境有着至关重要的影响。本文结合教材、基于教材，分析了教材中“惯性”、“动圈式扬声器”、“真空不能传声”三项演示实验的不足，并制作出了相应的改进教具。这些改进的实验不仅效果明显、取材容易，而且更廉价。用这种改进的实验教具进行教学，更能让物理教学走出困境。

感谢：特别感谢苏州吴中区石湖中学徐正黄特级教师对本文中关于“惯性”改进实验教具的帮助，同时也感谢苏州高新区第三中学朱传华老师对本文撰写过程中的无私帮助和贡献。

[参考文献]

[1]郭笑，杨能勋.自制教具演示光的反射，折射[J].中学物理教学参考，2017（20）.

[2]李凡生，余小英，易其顺.自制教具在中学物理教学中的巧用[J].中学物理教学参考，2016（04）.

[3]吴利文.关于“真空不能传声”演示实验的改进与创新[J].物理教学，2015，37（9）.

[4]赵广义，边学军.真空不能传声实验的改进[J].实验教学与仪器，2013（04）.

[5]祁国良，曲胜艳，谭晓春，等.物理演示实验改进之管见[J].物理实验，2015，35（7）.

[6]朱清，范旭亮，尹钊.中学物理演示实验教学现状的调查[J].高师理科學刊，2011，31（2）.

[7]黄婷，韦英进，易其顺.惯性实验教具的设计与制作[J].中学物理教学参考，2016（05）.

[8]任海莲，周继东，石二改.自制惯性小车的制作与使用方法[J].物理教学探讨：中学教学教研专辑，2011（09）.

[9]钮云坤.谈谈动圈式扬声器[J].初中生世界：九年级物理，2011（09）.

[10]张宪波.创新实验：用暖瓶胆探究真空不能传声[J].物理通报，2014（03）.

[11]吴利文.关于“真空不能传声”演示实验的改进与创新[J].物理教学，2015，37（9）.

（作者单位：苏州高新区第三中学校，江苏 苏州215000）