中学物理实验仪器设计制作的研究与实践

李玉飞

摘要：在中学物理教学中，物理实验是物理学习中不可避免的环节，因为有许多原理知识并不是通过老师讲解，学生就可以完全理解，还有很多是要通过实验演示来让学生真正懂得这一原理。但是在真正物理教学中教师只注重讲解这一实验仪器的使用方法与安全事项，很少会带领学生去了解这一儀器的制作过程，这样仪器制作的原理与所包含的物理知识就会被很多同学遗忘，只会死记着这一物理原理，并不知道他为什么会是这样，学生也不能真正掌握物理实验仪器的精髓。教师在讲解物理实验的同时，应该把仪器的制作过程描述一下，这一学生将会对这一物理原理印象更加深刻，

关键词：中学物理;实验仪器;设计制作

物理是一门以实验为基础的学科，而通过物理实验教学的目的就是为了通过实验演示让学生明白其中的物理原理，但是归根结底来说实验仪器的制作才是原理的精粹。通过物理实验的不断改革，实验仪器的设计与制作是物理原理的直观表达，是从抽象到具体的过程。本文主要从中学物理实验仪器的设计与制作几个方面展开论述，希望能够促进学生对物理仪器的认识与学习。

1.中学物理实验仪器使用的现状

当今社会随着科学技术的不断进步与教育事业的不断改革，物理实验仪器也得到了创新，新型实验仪器代替了传统的实验仪器，比如我们测温度实用的传统温度计被当今的红外温度计所代替，天平、测力计等传统仪器也被电子秤与传感器所替代。由于新研发出来的这些仪器用起来更加简单，因此被大多数教师与学生所爱戴，那些传统的仪器反而被遗忘在实验室的角落。只能说这些新一代的实验仪器用起来更加方便、灵敏度高一点，但不能说明传统的实验仪器没有了自身的价值。现在有许多教师与学生将实验仪器的意义定位在研究成果与操作使用方便上，这大大忽略了传统实验仪器的创造性，其物理思想也被抛到脑后。因此，我们在重视实验仪器的使用上更应该关注的是它们的价值与所表达的物理思想，而不能仅仅注重它的使用与实验的方便。所以，物理实验仪器的设计与制作应该立足于教学本质与创新，要知道物理实验仪器的设计与制作是依赖于物理原理，其次就是技术，重点是要把仪器的结构、框架、原理很好地通过实践表达出来，将这些原理融合为一个仪器供学生与教师使用，才是物理实验仪器的重要意义所在。

2.中学物理实验仪器设计与制作应遵循的原理

2.1趣味性与原理性

中学阶段的学生初次接触到物理这一学科，因此要想学生真正掌握物理原理，兴趣才是最好的老师，因此设计制作的实验仪器要能够引起学生的兴趣，其次就是设计制作的物理实验仪器有一定的原理性，通过实验来证明这一物理原理才是它的的意义所在。比如我们学习压强这一课程时，怎样让学生明白受力面积的大小是是影响压强的重要元素之一，要通过设计制作出来的实验仪器来证明出来，而不是告诉学生压强的大小与受力面积有关。我们可以设计制作这样一个仪器，将一个无盖的木箱放置在水平桌面上，用一张白纸作为木箱的盖子，将白纸固定好，此时平放一块合适重量的砖块，会看到至并没有破，而将砖块竖起来放在上面会发现它很容易就破损了。虽然这样的实验仪器并不是很现代化，但是它既满足了学生们的动手操作能力，同时也将实验原理很好地展现出来。因此，真正意义上的物理实验仪器并不是越现代化越好，而是让学生对其充满兴趣的同时愿意用自己的双手去发现蕴含在其中的原理。所以，中学物理实验仪器的设计与制作是充满乐趣与知识的。

2.2可操作性与安全性

中学物理实验仪器的设计与制作还要考虑的因素就是可操作性与安全性。初中阶段我们就要接触到简单的电学知识，但是电学也需要进行试验，但是电这一东西是很容易出错，因此在设计制作实验仪器的时候就要考虑其安全性。比如九年级我们在学习串并联电路与焦耳定律时，怎么能够证明电流相等的情况下电阻越大产生的热量就会越大，就需要借助实验仪器来进行验证。首先要准备好电炉丝，取两段瓦数不同的电炉丝在两端涂上凡士林黏上火柴梗，先把它们串联在电源的两端，经过试验发现电阻大的电炉丝上的火柴会先脱落下来，由此证明串联电路在电流相等的情况下电阻越大所产生的热量就会越多。再将这两段电炉丝并联起来，会发现电阻小的那一段上面的火柴会先脱落，经过这一实验证明，其他条件相同的情况下，电压相等电阻越小的产生的热量就会越多。通过这一简单的实验仪器就会让这一原理得到较好的证明。物理实验仪器并不是越大、越先进价值就会越高，而是可操作性、安全性、能够引起学生的兴趣、反映一定的物理原理才是物理实验仪器设计与制作的核心。

3.设计和制作实验仪器的要求

3.1原理正确

在进行中学物理实验仪器的制作时，需要保证制作原理的正确性，从而保证实验效果以及物理规律的根本体现。在制作时需要保证原理要严密、合理，否则会影响实现结果，不仅不能说明物理现象，还会对实验安全产生影响。

3.2结构简单

物理实验仪器的制作需要结构简明，装置容易安装，器材简便，取材方便，可以有效的突出设计实验的原理，有利于学生了解设计思想、实验原理和实验方法。保证学生不会因为仪器的复杂性而影响对实验的兴趣。

3.3操作简便

物理实验仪器的制作，需要保证操作简便，有利于学生一次性成功，增加学生的自信新，同时增加教师的教学效果。仪器的方便操作，可以保证学生在实验过程中对实验现象进行观察与思考，不会因为操作的繁琐而影响学生的注意力。

3.4具有启发性

在进行物理实验仪器的制作时需要突出物理实质，保证学生在实验时不仅可以看到实验现象，还要将物理知识与物理原理结合起来。另外，物理实验仪器的制作，需要让学生理解仪器的组成部分和功能，保证学生可以在实验时进行全方位的思考。

3.5安全性

物理实验具备一定的危险性，在实验仪器的设计制作中，需要保证制作材料安全，其保密性、安全性高，消除学生因为操作不当而造成的损伤。另外，在进行实验仪器的设计时，需要根据操作流程进行防护设计，避免实验事故的发生。

4 结束语

综上所述，笔者简单介绍了一下目前初中物理实验仪器的使用现状，同时也提出了设计与制作实验仪器的目的是什么。时代的进入让实验仪器变得更加灵敏，操作也更加简便，传统仪器也有它存在的价值与意义。但是要想我们的物理实验教育能够更上一层楼，不能缺少学生们的想象力与创造能力，这都是值得我们所思考的。

参考文献：

[1]黄树清，中学物理实验仪器设计制作的研究与实践[J]，物理教师，2000（12）：14-16

[2]田成良，对中学物理仪器教学的思考[J]，物理实验室，2018（10）：17-22