浅谈高中物理趣味实验的合理开发

叶光希

摘要：物理实验作为提高学生实践创新能力的重要途径，已成为中学物理教学改革的突破口。本文选取了笔者在开设的选修课中几个简单有趣的物理实验，介绍了其制作过程，并将实验原理与课本知识点融合，为现阶段“促进学生有效学习”课堂变革及物理选修课程建设提供一些参考。

关键词：趣味实验;高中物理;中学教学

中图分类号：G633.7   文献标识码：A   文章编号：1992-7711（2019）02-0098

高中物理课程标准在课程基本理念中指出：“高中物理应促进学生自主学习，让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考。”近两年来，笔者一直面向我校高一学生开设选修课程——《趣味物理实验》。本文集锦了几个趣味物理实验，供参考。

一、无线通信模拟演示

实验现象：打开收音机（如图1），将右边线圈的耳机插头插入收音机的耳塞插孔中，把扬声器的耳机插头插入到左边线圈的插孔中，将两个线圈相互靠近。此时收音机发出的声音信号就通过音响扩散开来。若将两个线圈靠近或远离，则声音信号也随之加强或减弱;若距离较远，音响就不发声了;若在两个线圈中插入铁芯（如图2），声音会更强。

实验原理：无线通信的主要实验依据是互感现象，与变压器原理类似。当音频插头插到电子设备上时，原线圈中便产生交变电流，于是在副线圈中产生对应的交变电流，音响接受到电信号便可以发声了。

类似的，笔者也制作了光通信模拟演示仪。如图4，是光纤通信模拟装置发射部分的示意图，主要器件有手电筒（或灯泡、灯珠均可）、电感和电容等。其中手电筒和电感L串联，而隔直电容和音频线的耳机插头一端相串联，整体再并联到电感上。这样当耳机插头接入到收音机的耳塞插孔后，收音机的声音信号就变成了电信号，电信号再通过电容和电感调制到灯泡上，当通过线圈的电流发生变化时，通过灯泡的电流也不断变化，则灯泡的亮度也会不断变化，这样就实现了电信号和光信号的调制转换。

二、奇异的串联电路

实验现象：将由2个灯泡组成的串联电路的插头接入插座中（如图5所示），若只闭合开关K1，则灯泡L1发光;若只闭合开关K2，则灯泡L2发光。若同时闭合或断开K1和K2，则灯泡L1、L2同时发光或熄灭。该串联电路结果演示了并联电路的现象，达到了并联的效果。

将由4个灯泡组成的串联电路的插头接入插座中（如图6所示），若只闭合开关K1，则灯泡L1、L3发光;若只闭合开关K2，则灯泡L2和L4发光。该串联电路演示了混联电路的现象，既有并联的效果，又有串联的现象。

实验原理：如图7，在每一个灯座和开关下面，都并联了一个二极管，其中灯座之间、开关之间的二极管极性均为反向，且每一个开关和所控制的灯泡下面的二极管极性又是反向的。当只接通一个开关的时候，如闭合开关K1，仔细分析电流的流向，发现灯泡L1只有半个周期通电;而灯泡L2则不通电（从其下面的二极管流过）。

三、简易直流电动机

实验现象：将1号干电池装在电池盒里，强磁铁放置在上方，再将线圈架在支架上，电路接通，轻轻拨动线圈，线圈便旋转起来。

实验原理：通电线圈在磁场中受到力的作用，力矩不平衡使线圈旋转，当转到漆包线包围位置的时候，由于惯性继续旋转到力矩不平衡位置，就会一直旋转。

实验步骤：①预留约1厘米的漆包线线头，然后将漆包线绕成合适的环形，并尽量多绕几匝;接着将多余的线沿环形线圈缠绕，尽量密集些;相应地在另一端也保留约1厘米的线头，两个线头尽量接近线框中点。②将其中一端的线的外皮漆全部用小刀刮去，另一端则刮去半边即可。③截取两段约7厘米长的漆包线，两头刮去漆皮，并折成M字型，注意向下凹陷的部分的漆一定要刮干净。④用夹子将步骤③所做的两根漆包线固定在干电池正负两极间，并将长方形带脚线圈搁在其上。⑤将永久磁铁放置在线圈下方，用手轻轻拨动线圈，线圈便会转动起来。

四、水火箭

实验现象：在火箭体内灌入一定量的水，利用打气筒充入空气到达一定的压力后发射。空气压力把水从火箭尾部的喷嘴向下高速喷出，在反作用下，水火箭快速上升，像导弹一样有一个飞行轨迹，最后达到一定高度后下落，基本上都能达到五六楼层的高度。

实验原理：牛顿第三定律（力的作用是相互的）。

实验步骤：①利用饮料瓶制作成箭体、箭头、尾翼。②将橡皮塞塞入瓶口，目测需要的长度，切除多余部分，将气门芯按顺序装入橡皮塞。③发射架的制作，将圆形铁圈固定在铁架台的合适位置，火箭底部能架在上方，气筒皮管够得着即可。④在空旷处给火箭灌水，用打气筒充气到一定程度，水火箭就会喷射而出。

五、简易投影仪

實验现象：在一个漆黑的房间里，用智能手机全屏播放一段视频，将手机放在支架上，盖上盖子，画面投影到白墙，就可以观看影片了。

实验原理：凸透镜成像

实验步骤：①挖出圆孔。在大纸盒侧面上画出一个与透明胶带纸环等大的轮廓，再用美工刀切割出圆孔。②安装投影仪的镜头。将透明胶带的纸环按在挖好的圆孔上，用胶条粘住，再将放大镜粘在前面。③固定支架。用鞋盖裁剪出一个与鞋盒等宽的支架，用透明胶条粘成一个底座。④制作调焦距的拉条。在鞋盒后面底部挖一条缝隙，作为可拉动滑动的轨道，用多余的纸板剪出一条拉条穿过缝隙，粘在底座上。⑤最后，将手机放到底座上，然后盖上鞋盖即可放映。由于手机的屏幕亮度不同，最好将手机亮度调到最亮，这样投影的效果就会越好。在暗室中投影到白墙上，拉动调焦拉条，调到合适位置，投影清晰即可。

总之，物理教师可以通过开设一系列趣味物理实验的选修课程，把课本中的物理知识通过各种趣味物理实验创设富有情趣的意境，启发学生积极思考，让他们自己去设计，去做实验，尝试对实验结果做出合理的科学解释，使他们在实验的过程中感受物理知识的实用性，以提高他们学习的积极性。

参考文献：

[1] 黄晓虹.物理演示实验[M].杭州：浙江大学出版社，2012.

[2] 王秀萍.趣味物理实验教学研究[J].教学与管理，2006（7）.

[3] 冯丹君.创设趣味物理学习情境，让现象和事实说话[J].普教天地，2005（12）.

[4] 王 杰，尹 钊.趣味物理实验在中学物理教学中的应用[J].理化生教学，2009（8）.

（作者单位：浙江省温州市第二外国语学校 325015）