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苏科版物理实验的教学改进探讨
南师大04级教育硕士生 陈士元（[email protected]）
通讯地址：南京市高淳县漆桥中学 211302
摘要：物理学是以实验为基础的，探究性实验在激发学生学习兴趣、训练动手操作能力，特别是在培养学生创造性思维能力方面发挥着很好的作用，它是学生理解科学探究的重要途径。教材中设计的探究性实验在某些地方存在值得推敲和改进的地方。
关键词：物理实验、改进
物理学是以实验为基础的，物理实验教学在物理教学中占有很重要的地位。随着中学物理教学研究的不断深入和发展，探究性实验的作用越来越为人们所认识。探究性实验在激发学生学习兴趣、训练动手操作能力，特别是在培养学生创造性思维能力方面发挥着很好的作用，它是学生理解科学探究的重要途径。但在教学实践中发现教材中设计的探究性实验在某些地方存在值得推敲和改进的地方。
一、电热器产生热量定性比较实验改进探讨
苏科版9年级物理下册P14第4题对于电热器产生热量的多少，我们可以进行定性比较：将火柴棒插入电阻圈中，火柴先被点燃的电阻圈温度升高得多，产生的热量也就比较多。我在实验教学中发现，火柴能够因电阻圈通电后发热而被点燃，但时间先后并不明显。究其原因有二：一是同一盒火柴中每根火柴之间存在微小差异，火柴头药量的多少、干燥程度等；二是电阻圈通电后发热的差异，就二个电阻圈而言，电阻值不同在串联电路中发热量当然不同。问题是火柴头是被二圈电阻丝夹着，只有火柴头附近的几圈电阻丝发热对火柴影响较大，而几圈电阻丝之间的阻值差异很小，特别是阻值差别主要是由长度引起的电阻圈。
改进：采用编号为J2371的焦耳定律演示器，其实验原理是将密闭容器内的电阻丝通电，电阻丝放出热量使密闭容器内的空气吸热后体积增加、压强增大，从而推动U形管中的指示液面上升。液面上升高度的大小反映了电流通过电阻丝做功产生热量的多少。
二、“验证电磁波的存在”实验改进探讨
苏科版初中物理9年级下册P67有一个实验活动“验证电磁波的存在”。活动步骤是：1、打开收音机的开关，将旋钮调至没有电台的位置，并将音量开大。2、如图，取一节旧的干电池和一根导线，靠近收音机，将导线的一端与电池的一极相连，再用导线的另一端与电池的另一极时断时续地接触。3、你从收音机里听到了什么？这是为什么？活动结果是从收音机里发出了“卡啦”声，从而验证了时断时续地接触时产生了电磁波。本实验器材简单、操作容易在教学中深受师生喜爱。但我产生了以下几个驱动性问题：1、干电池短路、断路交替产生电磁波有何理论上的依据？2、为什么收音机在SW、MW波段任一位置都能听到而在FM波段听不到“卡啦”声？3、本实验还可以作哪些改进？
实验原理
电磁振荡可以产生电磁波，物理学家麦克斯韦在总结前人研究电磁现象成果的基础上，建立了完整的电磁场理论。如果在空间某处发生了变化的电场，就会在空间引起变化的磁场，这个变化的电场和磁场又会在较远的空间引起新的变化的电场和磁场。电磁场这样由近及远向周围空间传播形成电磁波。要向外发射电磁波，振荡电路必须具有如下的特点：1、要有足够高的振荡频率。频率越高，发射电磁波的本领越大。2、振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，才能有效地把电磁场的能量传播出去。普通的电容器和线圈组成的振荡电路，实际上不能用来发射电磁波。为了把电磁波发射出去，就要改造振荡电路，增大电容器极板间的距离，减少自感线圈的匝数，以便减少L、C的值，增大振荡频率，并使电场和磁场扩展到外部空间。这样的振荡电路叫做开放电路。
干电池短路、断路交替显然不是高中物理上所说的典型的振荡电路，假定干电池短路、断路交替类似于电动力学中的赫兹振子，即由两个金属小球K和K’构成，小球用导线L联接，当两球分别充以等量异号电荷时，就会发出放电现象，由于电阻很小，所以这种放电是属于振荡性的。振荡放电实际上是电荷在导线中作加速运动形成的，因此在它的周围空间里激发起变化的电声，辐射出一列连续的电磁波。那么这样的电磁波是单一频率还是多种频率混合？频率的大小与哪些因素有关？为什么收音机在SW、MW波段中的任一位置都能听到？
假定干电池短路、断路交替产生的是一个电脉冲干扰信号，持续时间短、干扰的强度大，事实上，做实验时就可以看到微弱的电火花。这种干扰信号地收音机中产生了“卡啦”声。
收音机的广播制式可分为二种，一是调幅广播，用声频调制载波的振幅，振幅随声频信号变化，载波频率不变。调幅波受到干扰调幅，地收音机中很难除去。因而，调幅收音抗干扰能力差。二是调频广播，采用载波频率随调制声频信号变化而幅度不变的调频方式。调节器频收音中设有限幅器，可以将受到干扰信号调幅的调频波上下切齐，从而消除干扰，调频收音机抗干扰能力强。正是这个原因，收音机在SW、MW波段能听到而在FM波段听不到“卡啦”声。经过实验验证，干电池短路、断路交替产生的是一个电脉冲干扰信号而不是一列完整的电磁波。
实验改进：
将实验活动改用电视遥控器来发射电磁波，收音机来验证电磁波的存在。电视机遥控器发出的电磁波频率是465KHz，将遥控器对着接收频率为465KHz的收音机，打开收音机会产生“嘟嘟”声。经过改进后，从实验活动的原理上说更为科学，实验活动的效果也比较明显。
参考文献：
1、 初中物理教材（苏科版）
2、 电动力学（阚仲元）
3、无线电爱好者读本
发表于《物理教师》初中版09年第5期