自制教具展开初中物理生活化教学

陈士海 唐建华

摘 要：由于生活环境或时间成本的原因，初中生在物理学习中往往不能做到理论与实际相结合，对于物理知识在生活中的应用大多来自于课本介绍，其他知之甚少.本文以苏科版九年级物理“电磁转换”知识为基础，制作了扬声器和话筒两个演示装置，帮助学生探索生活和物理的联系，拓展知识层面，培养学生学习物理的兴趣，促进学生的全面发展.

关键词：生活物理;电磁转换;扬声器;话筒

中图分类号：G633.7 文献标识码：B 文章编号：1008-4134（2021）18-0035-03

作者简介：陈士海（1991-），男，江苏盐城人，本科，中学二级教师，研究方向：初中物理课程教学;

唐建华（1980-），男，江苏如东人，本科，中学高级教师，研究方向：翻转课堂及实验教学.

初中物理相关知识和生活现象的联系是十分紧密的，课程标准中也提到物理学习要“从生活走向物理，从物理走向社会”，在日常教学中，如果我们能够依托生活现象展开物理教学，不仅能使传统课堂变得生动，也能抓住学生的关注点，促使他们主动学习，积极思考，进而能够提升学生的综合素养[1].而演示实验在教学中具有重要的意义[2]，教师可以利用演示实验来完成上述目的，通过制作一些实验教具再现物理知识在生活中的具体应用，加深学生对知识点的理解.

苏科版中学物理九年级第十六章主要讲授“电磁转换”.其中第1节“磁体与磁场”为基础知识，学生在小学科学课中已有涉猎，接受起来相对较快.第2节至第5节依托电磁相关知识展开教学，学生了解完电动机和发电机后，关于“电磁转换”的其他生活应用知道的并不多，所以部分同学对本章的学习停留在基础概念的套用上，碰到生活类相关练习往往不知其意，例如，我们唱卡拉OK时要用到话筒，如图1所示是动圈式话筒结构示意图，其工作原理是

A.电流周围存在磁场

B.电磁感应

C.磁场对通电导体有力的作用

D.机械能转换为电能

大部分学生选择C选项，不能理解正确答案B选项.所以在单元复习阶段，本文设计了扬声器和话筒这两个教具，帮助学生认识生活中“电磁转换”的应用实例，增加知识储备，同时利用实验培养学生的科学思维和科学探究能力[3]，发展其核心素养[4]，也提升物理课的学习效率.

1 准备材料

在选取材料上，首先想到材料要易取易得，学生平时经常接触A4纸，但是没有想到纸可以唱歌，所以本文选取了A4纸作为发声体，同时还有教室的黑板，另外准备0.3mm线径铜丝和方形线圈做通电导体，纽扣形强磁提供磁场，3.5mm音频接头连接手机（如图2所示）.

经过初步尝试后，我们发现手机输出的电流强度较小，导致发出的声音太小，于是增加了一个功率放大器（如图3所示），这样使实验效果非常明显.在制作话筒时，为了避免声音由电脑麦克风输入，不能证明制作的话筒具有实际作用，笔者准备了独立声卡（如图4所示），让声音只通过声卡通道输入电脑，保证了实验的严谨性.

以上材料在生活中易见易得，制作过程简单不复杂，学生在经历过这节课后，如果感兴趣也可以自己重复本文的实验，增强动手能力，趣味性十足.

2 实验原理

2.1 扬声器制作原理

根据磁场对电流有力的作用，将铜丝制成线圈固定在A4纸上，再置于强磁场内，接入手机播放音乐，此时线圈内通有持续变化的电流，能够受力运动，再带动A4纸振动进而推动空气发声.若增大通过的电流或更换磁性更强的磁体，发声效果更明显.

2.2 话筒制作原理

根据课文知道电磁感应原理，将上述A4纸中的线圈接入麦克风插口，再置于强磁场中，正对着线圈中间大声说一段文字，声波推动部分线圈在磁场中做切割磁感线运动，产生相应大小的感应电流，电脑端接收到特定形式的电流，经过处理记录了声音.

3 制作过程及展示

3.1 扬声器的制作及展示

将A4纸平铺，量好尺寸，裁剪成18×18cm大小的纸片，在纸面上均匀贴上双面胶，再将直径为0.3mm铜丝从纸面侧边开始一圈一圈绕成圆形，形成一系列的同心圆线圈，最后引出两根导线至纸外，将其中一根焊接至3.5mm音频接头的左声道或者右声道，另一根焊接至地线（如图5所示）.

将音频接头插入手机，将A4纸稍微整理平整，并将强磁贴近放置于线圈中间（如图6所示），这时打开音乐播放器，我们可以听到微弱的音乐声，证明了我们制作的扬声器是成功的.接下来的问题在于如何增大电流或者提供更大的磁场让扬声器的发声更加明显，鉴于我们已经使用了强磁，所以我们将手机接入功率放大器的输入端，输出端连接线圈，打开音乐后缓缓增大音量，会发现A4纸发出声音和正常扬声器一样清晰有力，全班同学可以很清楚地听到音乐声.让强磁远离线圈，这时听到音乐声渐渐消失，再靠近线圈，音乐声逐渐增大，证明了通电线圈在磁场中才能受到力的作用，电流增大，受到力的作用更明显.

在实际课堂上，这个阶段是学生最惊叹的时候，原本的课文中只是介紹了“磁场对电流有力的作用，运用于电动机”，学生很少会想到生活中的扬声器也是基于这个原理制成的，同时我们利用准备的方形线圈增加了一个实验，将强磁吸引在教室的黑板上，方形线圈连接功率放大器的输出端，适当增大功放的音量后，打开音乐用手拿紧线圈（如图7所示），做成一个动铁式扬声器.我们听到黑板播放的音乐，相比之前的声音而言，此时的音乐显得低沉一些，响度也小一点，这个操作再一次将课堂推上了高潮，学生直呼太神奇了.演示完两个实验后，学生的学习热情明显上来了，教师顺势回顾并讨论了生活中“电磁铁”“电磁继电器”“电动机”的工作原理，加深学生对于“电磁转换”相关内容的认识.

3.2 话筒的制作及展示

实际上将上文扬声器逆向使用就得到了话筒，只是有一个问题需要注意，在展示时需要关闭电脑麦克风，同时选择音频输入通道为线圈，确保输入的声音由我们制作的话筒产生.为了实现上述目的，本文在CamtasiaStudio 6录屏软件中进行实验展示，将3.5mm音频接头插入独立声卡，声卡名称为XOX KX-2，将独立声卡接入电脑，打开软件后选择录制按钮，在录制界面上选择录制通道为独立声卡，通道选择及整体连接示意图如图8所示，将线圈中心置于强磁上方并贴近强磁，拉紧A4纸，对着线圈大声说话，为了能够显示录音效果，将线圈远离强磁后再次大声说话，再将线圈恢复到原位置大声说话.播放录制好的文件，听到刚刚说话的内容，在整个文件中，开头和结尾显示音频波形，中间时段，音频是没有明显波形的（如图9所示），证明线圈只有在磁场中做切割磁感线运动才能产生感应电流.

在课堂教学里，学生还沉浸在神奇的扬声器实验中，这时发现扬声器摇身一变成为了话筒，进而又将课堂氛围推上了高潮.在平时的习题中我们经常将“电动机”和“发电机”进行对比，知道他们的结构基本相似，那么根据上述实验的演示，学生又知道了扬声器和话筒的结构也是相似的，当然在现实生活中他们的构造远比这个复杂，我们希望通过这样的实验演示及介绍，能够让学生更加深刻地理解“电磁转换”，同时将生活和物理相结合，拓宽学生的知识层面，并且让他们知道生活和物理的联系很紧密.

4 结语

对于初中物理教学而言，实验教学很重要，但是在日常校际交流中发现我们做的往往不够多.有一些实验可能由于器材的缺乏，我们常会采用观看视频的方式进行教学，而有一些实验教具制作起来有难度，教师可能放弃制作教具.例如上文中制作话筒时，我们尝试多次没有成功，最后分析原因并改进实验才达到目的.对于实验，如果我们一直采用观看实验、少做实验或者不做实验的方式，学生的体验度会比较差，部分同学也许看完视频、学完课本后很快就忘了，不利于知识的深度掌握.所以不管学生的分组实验还是演示实验，有必要多做，创新着做.

在日常课堂中，我们也应该渗透、讲授物理知识在生活中的应用，让学生回忆生活中哪些地方用到我们学习的内容，如何用已学的知识解释这些应用的原理.经过这样的训练，使学生能够将理论和实际相结合，提升自己的综合素养.而我们作为老师可以尽可能的制作相关的教具，帮助学生理解课本知识如何应用于生活，一方面能够增加课堂的趣味性，拓宽学生知识面;另一方面也期待能通过这种方式激发学生的学习兴趣，让他们在学习物理这条路上走的更远.

参考文献：

[1]向卫东.高中物理教学中结合生活物理现象的重要性与教学方法探析[J].学周刊，2019（22）：87.

[2]刘炳昇.设计和改进物理演示实验的体会[J].南京师大学报（自然科學版），1981（04）：99-103+98.

[3]陈彬，李铁.新课程标准中学生必做实验的评价方案的探索与实践[J].物理教学，2021，43（01）：33-36.

[4]赵玉杰.在科学探究中提升学生的核心素养——以“电阻”一节为例[J].物理教师，2020，41（04）：48-51.

[5]杜景浩然，杜文举.浅谈物理在生活中的应用与思考[J].科技创新导报，2020，17（07）：206-207.

（收稿日期：2021-06-03）