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    改进实验装置与方法,提高实验效果

    中国教育装备采购网 2006/2/9 10:35:00 围观1300次 我要分享

          物理学是一门实验科学,是以观察实验为基础的由“物”及“理”的科学,因此实验在物理教学中占有举足轻重的地位,它是完成教学任务的重要手段。 

      中学物理实验,虽然年年内容重复,但不能保证每次都能成功,即使准备好的实验,第二天也不一定百分之百顺利地进行,因为实验仪器受环境、位置、温度、湿度、气候以及实验装置(包括蚁器和材料选择)与方法等因素影响。为此我们经多年实验教学的探索,积累经验,改进教具和实验方法,解决了实验教学中的难点和重点,增强了实验效果。例如: 

      一、静电实验过程中使用的静电仪器,一般是在高电压( 数量级),微电量( 数量级)的状况下进行工作的,也就是说“高电压电量少”,又分布在表面,因此极容易通过空气和绝缘体内部及表面三条路径将电荷“泄漏”,所以绝缘是静电实验首要考虑的问题。我们的做法是1.平时,注意保持仪器干燥清洁,还对验电球、静电支架,验电器,验电连接杆等仪器做了改进,用塑料泡沫和有机玻璃作绝缘部分,并用一块大的塑料泡沫板铺在静电仪器下面,进行实验操作,以增加绝缘程度。2.通常环境下湿度与温度有相互的联系,气温愈高空气中饱和水汽的密度愈大,漏电机会也越多,有时准备好的静电实验移入课堂后,效果不佳,这是因为-个坐满学生的教室,如果没有良好的通风,室内相对湿度较大,导致仪器绝缘电阻下降。所以在阴雨潮湿天气做静电实验时,要对仪器进行烘干去湿,但要注意烘干时间不易过长,温度不能超过50℃,否则降低绝缘性能,而且仪器也会变形。3.选择使用静电高压电源:(1)感应起电机在静电实验中用来获得大量电荷和几万伏静电高压,可单独用来进行一系列静电实验;如静电感应,火花放电,尖端放电,与其它仪器配合还可进行导体表面电场分布,静电场的电力线分布,真空管的放电等实验。但是感应起电机易受气候影响,潮湿明雨天而不易起电。(2)感应圈产生高压5一6万伏,具有正负极感生脉冲电压,适用于光谱管组,X伦琴射线管,阴极射线管等实验。(3)JD一3型静电高压电源,以电子元件组成,能产生20万伏连续可调静电高压,可在任何气候条件下代替感应起电机,进行静电实验(而感应圈则无法代替),但没有自动放电装置,实验完要及时用放电叉放电,否则不小心被电麻。此外静电实验装置与起电机、感应圈、高压电源尽量远离,因为这些高压电源在放电过程中所形成的电晕放电和火花放电,导致空气电离的加剧,造成过量电子或离子飞向带电体,促使实验装置漏电。带电体的连接一般用螺旋导体(漆包线,裸铜线及金属链条等)悬空连接或用专用连接杆及放电叉。 

      二、教学电表作为理科实验教学的通用仪表,用来测量电压、电流、电阻、功率等。实验室现有5种不同测量范围及准确度为2.5级和5级的电表,使用时,按测量要求插好通路板,直流电路注意正负极接线连接等以外,在定量实验中,还应当注意电表的准确度等级及量程的选择。准确等级反映了电表基本误差的大小,电表误差愈小,精度愈高,准确级别愈低。电表的误差以量程乘以级别的百分数表示,误差的计算公式△=Am×a%式中Am为量程、若电表的量程Am是100mA、级别为2.5级,则表示允许误差为100mA×(土2.5%)=土2.5mA。若量程是10mA,则△=10mA×(土2.5%)=士0.25mA,如果我们要测电流是几mA,用上述100mA量程表,则误差就在2.5mA以内,而用10mA量程的表,则误差就在O.25mA以内。可见标 有这类级别的电表除级别外,量程的选择不同对测量准确也有很大的影响。因此使用时要选择适当的量程,一般读数为量程的 左右为好。 

      三、在高中物理“研究匀速直线运动规律”“研究匀变速直线运动规律”“验证牛顿第二定律”“验证动量守恒定律”等演示实验中,现常用气垫导轨,气垫导轨和它配用数字计时器都是比较先进和精密的仪器,实验误差比较小,但实验过程中一般要用挡光片和使用数字计时器,由于测定方法不同使系统误差也不同。(1)挡光片宽度的影响,例如在“验证牛顿第二定律”实验中求加速度的实验值a时是利用了关系 的式中V2和V1是滑块分别通过两个光电门的平均速度即 和 ,设挡光片宽度L在配用计时器S1功能计时单位时 , 。显然挡光片越窄所测的平均速度越接近即时速度。但是这也不是说挡光片越窄,实验误差越小,这里还有一个数字计时器的误差问题。(2)对一台时基讯号即使是比较准确的计时器,在它的读数末位数上也还存在有土1的固定误差(仪器技术指标)。实验室有J020--3、J201-3型数字计数器,有三位读数,两挡计时单位1ms和10ms。例如取计时单位为1ms时,计时器显示致是0.18,测量值有可能0.17、9.18、0.19, 如果我们取计时单位为10m计时,计时器显示的数字1.81,测量值有可能是1.80、1.81、1.82,所以对不同实验选择不同计时单位对实验结果有一定影响。在实验中被测时间 相对长的,选10ms挡较为合适。 

      四、高中物理“分子运动基础”中“布郎运动”这节课,书中只用示意图抽象描绘了,悬浮在液体中的微粒不断地受到液体分子的撞击,当分子的撞击作用是不平衡时,在某一瞬间微粒在某一个方向受到的撞击作用强,它就沿着这个方向运动,在下一瞬间;微粒在另一方向受到撞击作用强,它又向着另一方向运动,这样就引起了微粒的无规则的布郎运动。为了让学生亲眼目睹微粒的布郎运动,我们把这个难度较大实验作为学生用显激镜分组观察。几年实践证明,仪器和材料选择,是极为重要的,选一般显微镜和载物玻璃片,实验很难调试成功,要选用:(1)XSB一01型带有聚光镜的显微镜。(2)目镜×16,物镜×10/0.25,(3)那种带有凹的载物玻璃片应改为盖玻片,用滴管滴上一滴悬浊液,盖上盖玻片,使两片盖玻片粘合即行,注意内中不要留气泡,并且掌握物镜与盖玻片之间有0.5cm调节范围,直到微粒清晰可见为止,那情景煞是好看,微粒的无规则运动仿佛天上繁星闪烁,或沉或浮,颤动不止。至于带有微粒的悬浊液,不管是花粉,炭素墨水,还是干的广告色粉加清水均可泡制。这个实验调试好后,在一段教室里都可进行观察。 以上所述不过是个人粗浅体会和认识,谨以此抛砖引玉。 
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