物理趣味实验开发奇妙的物理实验资源

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1、物理趣味实验开发奇妙的物理实验资源初中物理新教材中的很多教学内容，都是要通过“科学探究”活动来学习的，学生在经历科学探究过程中体验学习科学的乐趣，掌握科学方法、感悟物理知识，从而形成良好的科学态度与价值观。然而，目前多数初中校尤其是农村校的实验器材与新教材还不能完全配套，实验室的有限器材不能满足新课程的需要。因此，倡导利用身边随手可得的物品进行实验探究活动，既可以解决或缓解实验器材不足的问题，又可以拉近物理学和生活的距离，使学生真切地感受科学和日常生活的密切联系，这对课程改革具有重要意义。本文将介绍笔者在过往的教学实践中，带动学生巧利用生活用品精心研制、构思巧妙的物理教具和学具进行实验探究的案

2、例，从中探讨实验资源开发与利用的方法和途径。一、最简单的抽水机实验素材无时不有，无处不在，只要我们处处留心、善于发现，日常生活中很多信手拈来的物品，都可以成为我们开发实验的好资源。有一次我患重感冒，躺在病床上，当我看到护土拿着一支注射器和打吊针用的一次性塑料软管走过来时，我突发其想：要是能利用这些材料制作一件物理教具就好了，我苦思冥想了两天，结果出院时诞生了一件获得省二等奖的教具。如图1，将打吊针用的一次性塑料软管较粗的那两段剪下来（在图中标注为A和B），A两端各有一个口，上端口是出水口，下端口是进水口，B上端有现成的两个口，下端有一个口。将B上端的一个口与A下端进水口连接，另一个口与注射器相

3、连接，再将B下端进水口放入水中，并事先分别在AB内放进一颗小钢珠，这样就做成了一只最简单的活塞式抽水机。反复抽动注射器的活塞，水就会从A出水口中源源不断地流出来。因AB都是透明的，学生可以很清楚地看到抽水过程中软管内小钢珠的运动情况（即活塞阀门的开闭情况）。由这件教具的制作材料，笔者明白了一个道理：我们身边可以用来做实验的物品比比皆是，可以利用的实验资源十分丰富，我们缺少的并不是资源，而是发现资源的慧眼和设计实验的智慧。尽管实验资源开发的途径、开发的方法多种多样，但最具价值的还应该是有创新的意识和思想。二、十分神奇的光学仪器身边司空见惯的物品摇身一变，可以演变出趣味无穷的科学实验：两个纸筒魔术

4、般地组合，可以制成照相机、幻灯机、望远镜、显微镜等模型，并能生动地揭示这4种光学仪器的原理。1照相机。如图2，事先发给学生一只凸透镜（也可用放大镜或远视眼镜片代替），让他们准备两本16开的杂志，卷成两个大小不同的空心圆筒，在较小圆筒的一个端口蒙上一块半透明的塑料薄膜，在较大圆筒的一端口用胶纸固定上凸透镜，使小筒蒙有塑料薄膜的一端的能自如地套进大筒里，这样就制成了照相机。上课时，让学生把上述装置带来，用大筒上的凸透镜对准教室里或窗外的明亮景物，前后移动小筒，使像距发生改变，这时，学生就可以观察远近不同的景物，并且可以在小筒塑料薄膜上得到一幅清晰的彩色图像。此处，“要使图像放大或缩小时，相机应靠近

5、或远离景物？”“暗箱应拉长或缩短？”这些历来教学中的难点，可在学生亲自动手操作、观察中被轻松突破，亲身感受所学得的物理知识，比用任何语言描述都更生动可信和印象深刻。2幻灯机。上述装置，还能被巧妙地改装成幻灯机：只要将小筒上半透明的塑料薄膜换成透明的塑料纸，并在塑料纸上画上景物（或直接换成印有图案的透明塑料包装纸，其实这就是现成的幻灯片）。用手电筒去照小筒开口端，则可在白墙上或在竖直放置书本的封底中出现一幅放大的彩色的景物像。同样， “要使像放大或缩小该怎么办？”“幻灯片为什么应倒插”等问题，学生在观察中很容易掌握，学生在玩中学到了物理知识。3望远镜。在上述幻灯机装置中，学生只要将小筒上的塑料纸

6、换成焦距比大筒上凸透镜（物镜）焦距短的凸透镜（当目镜用），便能改装成望远镜，通过前后移动小筒在大筒里的位置，可以看到远处的物体明显变近。4显微镜。将上述望远镜装置中的目镜与物镜位置调换，即可当显微镜用。多数初中校的实验室中没有“正规”的演示照相机、幻灯机、望远镜、显微镜原理的模型，也就谈不上让全班学生亲自操作、观察和理解上述教学难点，而利用两个纸筒组合成的模型却能做到这一点。利用上述日常用品做实验，还有以下优点：首先能减轻教师的工作负担，因为即便是条件较好的城市学校，教师也不可能做到每一节课的课前都为学生准备人人动手的教具。其次，学生课外也可以利用自制的学具反复动手操作，而不必担心损坏仪器，这

7、样他们能够充分地动手、动脑，观察物理现象的发生、发展的全过程，反复品味其中的物理原理。因此笔者认为，因陋就简做实验是利用“正规”仪器做实验的补充和延伸，对条件较好的学校也同样适宜，具有很强的生命力。三、趣味横生的静电实验静电实验历来很难做成功，如何巧妙设计实验、寻找容易带电材料，是实验成功的关键。1静电感应实验。如图3，取一根用过的圆珠笔芯，取下铜笔头，将残留的笔油洗净，用钳子把笔芯的正中央部分夹扁，在夹扁的部位扎个小孔，让铜笔头尖端恰好能插紧小孔，另取一根缝衣针，将有针眼一端固定在软木塞上（热水瓶塞），针尖朝上，将固定在圆珠笔芯上的铜笔头套针尖上，使它能在针尖上灵活转动。由于上述装置中针尖恰

8、好顶在铜笔头的小圆珠上，所以转动十分灵活。让学生用普通纸去摩擦支架上圆珠笔芯的一端使之带电，另取一根不带电的圆珠笔芯（或其他不带电的物体）去靠近支架上笔芯的带电端，会看到它们将立即吸住，这就是奇妙的静电感应现象，十分有趣。2电荷相互作用实验。将两根笔芯用纸摩擦，一根笔芯架在上述针尖上的铜笔头中，另一根拿在手上，让它们带电端相互靠近，这时针尖上的笔芯就会被手中的笔芯推开，调换两根笔芯的位置，可以得到同样的结果，说明它们之间的作用是相互的。3同种电荷相互排斥实验。让学生取一段长20厘米的普通塑料包扎绳（包扎教材用的），在一端打个结，从另一端往打结端方向用手反复撕成许多条细塑料丝，然后将这束塑料丝平

9、铺在桌面上，用手指使劲摩擦塑料丝（这是迅速带电的摩擦窍门），待手指发热时，提起塑料丝的打结端，这时可以惊奇地看到塑料丝像“着魔”似地自动散开，这个实验生动地说明了“同种电荷相互排斥”。4不同物体摩擦后带异种电荷实验。就利用上述这么一条随手可得的塑料包扎绳，还可以生动地说明两个不同物体摩擦后带的是异种电荷，而这一点是实验室的仪器没办法做到的：用学生有机塑料尺或三角板去跟装食品用的普通薄塑料袋摩擦，让带电塑料尺靠近上述带电塑料丝，会看到散开的塑料丝立刻紧抱塑料尺，而用上述带电薄塑料袋去靠近上述塑料丝，却会看到带电散开的塑料丝散得更开，不肯与塑料袋接触，这个实验可以形象地说明：有机塑料尺与塑料袋这两

10、个不同物体摩擦后，带的是异种电荷。若用实验室的绸子与玻璃棒摩擦后，绸子上的电荷将马上消失，而这里用塑料袋代替绸子，用有机塑料尺代替玻璃棒，电荷都可以长时间保留，实验现象十分明显。可见，一条普普通通的包扎绳，有了一个小小的创意，就能轻而易举地解决教学中的一个大难题。这种利用随手可得的废弃学习用品、身边之物，精心设计的具有趣味性的实验极具创意：第一，利用一个并不起眼的小小铜笔头巧妙设计的灵敏支架装置和精心选择的极易带电的实验材料，使得本来较难的实验能轻易地做成；第二，类似简单、方便、切实可行的实验，为学生提供了更多的动手机会，使得人人动手做随堂实验成为了可能，为激发学生学习物理的浓厚兴趣、培养学生

11、的创造思维能力创造了有利的条件。四、灵敏多用的小磁针在日常生活中，我们身边可以用来做实验的物品比比皆是，大到电冰箱、小到圆珠笔芯、缝衣针，都是可以利用的实验资源，这些物品通过巧妙的设计，就能发挥生活用品的实验功能，启发学生思维，激发学生的学习主动性和积极性。如图4，受到上述灵敏支架装置的启发，还是利用上述小小的铜笔头和圆珠笔芯，我与学生一起发明了一根灵敏多用的小磁针：将圆珠笔芯铜笔头的笔油洗净，剪取一段1厘米长的圆珠笔芯套在笔头尖上，将一支磁化的缝衣针用火烤热后，横穿过上述圆珠笔芯的顶部，另取一根缝衣针，把有针眼的一端固定在软木塞（或泡沫塑料）上 ，将铜笔头套在针尖上，这就制成了一根极其灵敏的

12、小磁针。有了它，学生就可以动手做以下一系列实验： 1指南针。在教科书、参考书上介绍的指南针制作方法很多，但我觉得利用这种方法制作的指南针最简单、最灵敏，用手拨动小磁针，静止后，一端立即指向南，另一端立即指向北。2磁极间相互作用实验。取一根磁化的缝衣针，将其两端分别与上述小磁针的一端靠近，可以看到相互吸引或排斥的现象。3奥斯特实验。由于上述小磁针转动十分灵敏，学生用一段旧干电池就可以做奥斯特实验。4判断螺线管的极性实验。如图5所示的螺线管，是用学生作业本卷成圆筒在其上面环绕导线制成，让自制的通电螺线管两端分别与上述小磁针靠近，学生根据相吸或相斥，就可以判断螺线管的两个磁极的极性，从而在操作中熟练

13、地掌握右手定则。5判断螺线管的磁性强弱实验。让学生分别用不同匝数及在管中间插入铁钉的上述通电螺线管，与上述小磁针靠近，根椐相互作用力的大小，可以探究螺线管的磁性强弱跟哪些因素有关。这是一个颇具创新性的实验设计，其突出的特点在于利用身边的物品缝衣针、圆珠笔芯和导线，制作了这根十分灵敏的简易小磁针和螺线管。制作方法极其简单，每一位学生都可以自制，而且一物多用，一套装置组合起来，可以解决磁现象和电流磁场中这部分教学内容中的一系列问题，很多节课学生上课时都可以带来亲自动手做随堂实验。所以，并不是所有的物理实验都需要专门的实验仪器来完成，我们身边的许多日常生活用品也能很好完成随堂实验，而且也能达到十分满

14、意的效果。五、精彩绝伦的光学实验一个巧妙的实验设计除了器材上的合理应用以外，还应该包含精彩的实验方法，不仅要能够释疑解难，而且要能够透过具体的实验给人以解决其他问题所需的智慧方法的启迪，下面这个装置就是一个很好的例证，利用它可以成功地解决长期以来光学实验难做的困惑，巧妙地完成以下系列实验。 如图6，取一只圆柱形的平底透明塑料盒，将其密封，在侧面打个圆孔，把盒子侧放在支架上（即让外底面面向读者），往盒子上侧面的圆孔中注入半盒水至水平直径处，如图7。再往水中滴入两滴牛奶，并向圆孔中注入适量的淡烟雾，使烟雾充满水面上方空间（可用废报纸卷成细空心纸筒，点燃纸筒一端，将另一端冒出的烟雾用注射器将烟吸入针

15、筒里，然后往盒子上的圆孔中注入即可），用橡皮塞堵紧圆孔，在盒子外底面画出水面和法线，并在盒子外底边沿处标上角度，用玩具激光笔从透明盒子外往盒内照射，可以看到清晰明亮的红色光线。利用上述装置可以探究：（1）光线从空气斜射入水中的折射情况。（2）光线从水中斜射入空气中的折射情况。（3）光的可逆现象：记住原入射光线和原折射光线的位置，让光线逆着原折射光线的方向入射，这时新的折射光线将与原入射光线重合并沿相反的方向射出，这说明光路是可逆的。（4）沿着法线入射，折射光线方向不变。（6）光的全反射现象：当光从水中斜射入空气时，可以看到一部分光折射到空气中，另部分光反射回水内，逐渐增大入射角，会看到折射光线

16、离法线越来越远，而且亮度越来越弱，反射光线却越来越强。当折射角达到90时，折射光线完全消失，产生全反射，此时临界角可以直接从盒子边沿刻度上读出。本实验精彩之处还在于：入射角可随意改变；入射角、反射角、折射角可以从塑料盒边沿所标的角度直接读出，并可以方便地求出折射率；使在明亮的教室也可以清晰地显示出红色光线；学生可以仿照上述制作方法，利用日常生活中的各种小圆柱形盒子来制作上述装置。这个实验为我们提供了一个利用日常生活中丰富的废旧物品解决实验难题的凡例。在光的折射实验中，通常要将光源放在水里，让光从水中射入空气，这点很难做到，实验效果也不好。这个实验巧妙地从透明的盒外入射，轻而易举地解决了这一大难

17、题，并且不用附加光屏，角度可以直接从盒边缘读出。通过上面的例子，笔者认为：低成本物理实验成本虽低，运用的智慧不低，具有的内涵不低，教育的价值也不低。多年来，笔者用信手拈来的生活用品精心设计了大量新颖别致的教具、学具，曾多次获得国家、省、市奖励，并应邀到各地讲学，去年还将这些土教具搬上北师大讲坛，为北师大物理教学论专业的研究生作中学物理实验教学改革与创新的专题讲座，赢得了不少掌声。利用随手可得的日常用品，经过少量的加工，设计出简单易行、生动有趣的物理教具，与正规仪器相比毫不逊色，利用这些选材简单的、贴近生活的、不需花很多的时间精力去准备的实验器材，就可以完成的随堂实验，为每个学生动手参与、实验探

18、究提供了必要的物质基础，大大地激发了学生的学习愿望，有效地激励了学生的学习动机，增强了学习体验过程。这不但是解决仪器不足的有力措施，而且可以使学生感受到物理就在身边，让学习充满乐趣，同时，学生的观察能力、探索能力、操作能力、创新能力等智能因素都会得到发展。因此笔者以为：因陋就简做实验，决不仅是权宜之计（解决仪器不足问题的无奈之举），同样适宜于条件较好的学校，应该成为当前新课程改革的一种发展方向从心理学角度讲，兴趣是学习活动中最现实最活跃的心理成分，它是调动学生学习积极性的强大动力，日本教育家木村久一说：“天才就是强烈的兴趣和顽强的入迷。”一、物理实验的创新教学要体现趣味性1、设计趣味性实验，引

19、入新课新课的引入是课堂教学的重要环节，精心设计的引入犹如乐曲中的前奏，起着提示主题、激起兴趣、进入情境的作用，设计趣味性实验，引入新课，不但可以让学生将上课前分散的注意力集中起来，更重要的是能引起学生浓厚的学习兴趣，诱发学生强烈的求知欲望，把学生迅速带到学习物理的环境中去，例如：水面浮针把一跟缝衣针放在水面上，让它像麦杆似的浮着吗？很多学生认为这是不可能的，那么让学生做下面的实验就可以改变学生的看法。取一碗水，拿一根细一点的缝衣针，稍微抹上一层猪油。在水面上放一小张能吸水的纸，再在水面上轻轻的平放一枚缝衣针。等这张纸完全湿透后，轻轻按下纸的四个角，使纸慢慢沉入水中，这时候钢针却漂浮在水面上。放

20、吸水纸的目的是为了减少针对水面的冲击。烧不着的布条找一块棉布条，用水淋时，在中间部分滴上酒精，然后用手拿着布条的两端，把布条张开，用蜡烛的火焰烧有酒精的部分。有趣的现象出现了：在棉布条正对火焰的上方升起了火焰，好像火焰穿过了布条。拿下布条一看，棉布条并没有烧焦。这三个实验的结果都出乎学生的意料，学生会很想知道为什么会有这样的结果，这时教师就可以很自然的将学生引入物理的殿堂。2、设计趣味性实验，讲解新课在新课的讲解时做几个小实验也可以起到既培养了学生兴趣又使学生更好的理解知识的效果。例如：在学习大气压强时可以做一下下面的实验：蜡烛抽水机在左边的玻璃杯内放少量的水和一只燃烧的蜡烛。杯口上涂一些凡士

21、林，再用一张穿有橡皮管的硬纸片盖上。把橡皮管的另一头没入右边水杯的水中。不一会右边水杯里的水让蜡烛抽过来了！这样的现象学生觉得很惊奇，而且记忆深刻，在这样的氛围下讲解知识，可立即引起学生强烈的学习兴趣，使学生迅速进入角色。3、设计趣味性实验，巩固知识在巩固知识时做个实验的效果往往比一张试卷的效果还要好，普通中学的学生，学习物理的兴趣不一定保持得很久，他们的普遍现象是对物理概念规律一知半解，从而产生困惑，感到莫大的压抑，导致听课无心，思想开小差，作业头痛。久而久之，恶性循环下去，逐渐失去了学习物理的兴趣。因而，设计针对性实验，解决学生学习物理的瓶颈问题，是培养学生学习兴趣的重要一环。例如：在学习

22、完流体压强后做下面的实验：隔物灭火：桌上放一只玻璃杯，杯子前面20cm处放一只点燃的蜡烛。用力对着玻璃杯吹起，烛焰被吹灭了。如果要你通过一只大漏斗吹气按如图所示吹气，却不能把蜡烛吹灭。这样的实验不但巩固了流体压强的知识而且将知识加以延伸。4、设计趣味性实验，将知识延伸到课外为了有效地完成物理教学任务，充分发展学生学习物理的兴趣，十分有必要把物理实验引伸至课外，课外实验具有较强的自主性、灵活性和趣味性，特别能为学生所接受和喜爱，大自然和日常生活是学生学习物理的开阔的大课堂，有意地引导学生观察自然界中有趣的物理现象，对培养学生对物理学的兴趣大有裨益，例如在讲授“光的色散”的现象时，学生对彩虹的现象

23、就十分感兴趣，我们可引导学生观察彩虹，彩虹是由太阳光经许多小水珠折、反射后形成的，观察时应注意彩虹里面各种色光的排列次序如何？是红的在下还是紫的在下？我们还可借助其他方法得到人工彩虹，满足学生随时观察的需要。比如对着太阳光把一口水喷成雾状，即能观察到一条人造彩虹，其色光的排列与天空中彩虹一样。二、物理实验的创新教学要体现实用性在设计物理实验的指导思想上，尤其要注意联系学生的生活实际和社会实际，教给学生“有用的物理”。这一方面可以提高学生的科学兴趣，使学生在生活中时时感觉物理知识无处不在；另一方面可以使学生在掌握知识的基础上。能够清楚所学的知识能用于做什么和怎么做，有利于学生理解物理的本质和价值

24、。本人认为以下几个做法可以体现物理实验的实用性。1选取学生日常生活用器作为实验器材，可以使学生有一种亲切感，感到物理并不神秘，就在我们身边。这有利于调动学生学习积极性和激发他们进行实验探究的热情。2选取日常生活和工农业生产中的物理现象作为实验素材，学生熟悉，内容丰富，易于选取。对于激发学生注意身边的物理现象，解释身边的物理现象，利用身边的物理现象，更好地学以致用，具有重要作用。三、物理实验的创新教学要体现对学生动手能力的培养苏联教育家苏霍姆林斯基说过：“学生的聪明才智来自他们的手指头。”一针见血地点明了动手的重要作用。要培养学生的创造能力，就要培养学生的动手能力。1让学生多动手。在物理实验教学

25、中，应该创造条件让学生动手做，让学生在动手中观察思考、分析判断，自己去发现问题、解决问题和得出结论，使做实验的过程成为学生再发现的创新过程。比如学习“液化现象”时，课本上有压缩体积的演示实验，而没有降温液化的实验，我让学生每人手拿一块玻璃并对玻璃呵气，让学生体会、研究实验现象，得出结论。2让学生都动手。在上分组实验课时，秩序井然，实验结果(结论)正确，而在实验考查时，发现不少同学动手能力差，这是怎么回事呢?原来在分组实验的时候，老师只注意各小组是否动手、各组完成实验的情况，而没有注意到组内每个人的活动，因此，老师在分组实验时应强调：实验时，每次以一人为主，其他为辅，轮流做主，使大家的动手能力都

26、得到提高。四、物理实验的创新教学要体现对学生创造性思维的培养在进行物理实验时，可根据实验所提供的信息、实验使用的器材、学生掌握知识的深浅，从不同方向和不同方面来指导实验，寻找实验的多种方法。例如：帕斯卡“桶裂”实验可以很好地证明液体压强与液体的深度有关，可是该实验装置高度太高不便在教室里演示。这时可启发学生思考：能否把所有的装置都相应地缩小呢?答案是否定的。接着再问：管长减短了，液体压强减小了，液体对木桶的压力必定减小；而桶尽管缩小了，但其耐压性几乎不变，桶就不可能裂开，能否用其他物体来模拟“裂桶”呢?学生自然会想到用耐压性较低的物体来代替(如薄塑料袋)，比较装满水的塑料袋在同质量的一杯水与一

27、管水作用下不同情形，液体压强的实质就非常容易理解了。 在物理实验教学中，不断地培养学生的创造性思维能力，能使学生对实验问题的理解不落俗套，敢于求异；解决实际问题能够不拘一格，多方设想。不断地运用创造性思维方法解决问题，才能摆脱习惯思维的束缚，拓宽思维范围，从而使创新能力得到发展在当前世界各国的理科教学改革中，可以看到这样一种趋向，这就是：无论在发展中国家还是发达国家，都倡导采用低成本的器材，如日常生活的用品、玩具、价廉的新颖材料来制作有趣的教学器具，而且对这些教具表现出浓厚的兴趣。这主要是这些趣味实验具有如下特点：价廉；亲切；简单明了，易于揭示学科本质特征。近年来，由于普通高中的大规模普及，许

28、多学生学习理科的兴趣由于高中物理课程的抽象和艰难而受到一定的影响，这迫使我们物理教育工作者必须要去寻找各种激发学生学习动机的钥匙，而趣味小物理实验所具有的魅力和精彩，常常引起了中学生们的极大兴趣与求知欲望，课堂教学效果非常好。作为一名物理教师，不仅要能熟练地使用实验室仪器来进行演示实验，也应该善于用身边的材料或低成本材料来设计小型的、新颖的、有趣味的实验。心理学研究与教学实践表明：如果实验所用的材料是学生所熟悉的，就会富有亲切感，从而较易克服思维障碍，较快地达到掌握物理概念的目的。如果学生亲手摆弄过或制作过器具，不仅能培养学生的动手能力，而且还能建立起牢固的相关物理表象，敏锐地洞察其中发生的物

29、理过程，使知识理解得更为透彻。由实验的新奇现象激发学生强烈的好奇心，首先形成直接兴趣和求知欲，虽然这种兴趣还处于一种较低层次的水平，但它对发展学生学习兴趣和形成持久的学习动机有不可忽视的作用。虽然高中学生对事物的探究已逐步转移到理论兴趣之中，但是，没有一定的直觉和操作兴趣为基础，理论兴趣也是难以发展起来的。以因果兴趣和理论兴趣为主的探究兴趣应当包容直觉和操作兴趣。鉴于以上认识，笔者认为：对高中阶段的趣味物理实验进行的开发和运用，体现了现代教育思想的本质特征，它在物理教学中与厂制仪器的发展并驾齐驱，具有旺盛的生命力。一、玩具类趣味实验的开发研究许多玩具是由物理原理设计而成的，能呈现物理现象，显现

30、物理规律，其鲜艳的色彩、神奇的现象、设计的巧妙、精美的外观能牢牢抓住学生的目光，活跃了课堂的气氛，能够起到实验仪器所不能替代作用，使学生在好奇中愉快地学习物理。近年来在应用玩具的领域出现两种引人注目的趋势。一是科教玩具逐步社会化，人们无意识或有意识地发挥着玩具的科教功能；另一是向来以严谨面貌出现的教具也有部分呈现出玩具化的倾向。这是由于科教玩具具有趣味性强的特点和物理教育的内涵，在培养学生热爱科学和创新能力上可以发挥特有的功能。作为一名物理教师，要及时了解玩具发展的现状，为玩具移用于教学实验提供有用的信息。1本身就是根据物理原理设计的科学玩具这类玩具能形象直观地显示物理现象。如：碰碰球、足球望

31、远镜、声控熊猫、光控电子鸟、电震玩具、超级离心赛车等。其设计的科学性和实验的准确性有时还超过目前实验室里的同类仪器。牛顿“秋千”是三百多年前牛顿所发明的仪器。由于它特有的演示魅力，吸引了无数成人和儿童，目前已开发成为一种造型精美的新颖礼品和益智科学玩具（如图1所示），目前在杭城的许多商店都有供应。在课堂教学中，可以引导学生用牛顿“秋千”来演示如下内容（如图2所示）：把球1向左拉高释放，撞向其余静止的四个球，将会发生什么现象？如果把球1和球2一起向左升起，同时释放，将会发生什么现象？同时升起并释放3个球又将如何？把球1向左升起，球5向右升起，同时释放这两球，将看到什么现象？左边拉起两个小球，右边

32、拉起一个小球，同时释放两球，观察到什么有趣现象？通过学生猜测、实验演示、原理说明，对学生掌握弹性碰撞的规律是非常有益的。2挖掘和扩展玩具中潜在的教学功能许多玩具的功能并不是设计者所设定的范围内才起作用，借鉴玩具功能“为我所用”，或把某些潜在的功能挖掘出来，用到物理实验教学中中去，导致玩具功能的扩展，这本身也就是一种实践创造活动。儿童玩的色彩鲜艳的螺旋塑料圈，如图3所示。笔者利用它演示波动实验，效果很好。把塑料圈的一端固定，用手拉长至1米左右，可以演示： 纵波的形成（图4）； 横波的形成（图5）； 波的反射（图4）； 驻波（图6）； 波速的测量等。这类玩具还有：叫蝉、水鸟、激光笔等。3对玩具进行

33、组合、改进，移用其趣味实验功能有些玩具就其本身而言，对物理实验教学作用不大，但其结构上的装置、控制机构等技术因素可加以利用到实验教学中去，或对它们进行适当的组合，也可导致创新。取一大一小两个弹性很好的球，如市场上出售的彩色半透明硅橡胶制成的实心球。将小球放在大球的正顶部，贴住大球。用手拿这样配置的两个球，从约1m高度放手，使它们一起自由下落（如图7）。结果小球被反弹到45m高处（理论上可达9M高度）。这似乎有些不可思议。这就是所谓“超球”现象。再让学生从动量守恒定律、机械能守恒定律来推证这一奇趣现象，教学效果非常得好。二、利用常用物品开发趣味实验家庭中的一些常见、常用物品或材料，如线（棉线、丝

34、线、毛线）、毛皮、洗洁净、保鲜膜、眼镜等，这些材料有其不同的物理性能。教师必须对它们的物理性能（如强度、脆性、弹性、柔性、硬度、延展性、隔热性，导热性和导电性等）有所了解，并能移植到一个特定的情景中，让其的内含的物理特性出乎意料地显现出来。墨镜引出的奇景：在墙壁的钉子上系一根挂有金属小球的细线，让摆球平行墙面沿着弧线摆动，如图8所示。找一副深色的墨镜（太阳镜），放在左眼前，人两眼看小球的运动。小球不再沿着弧线左右摆动，而是沿着椭圆的轨道在运动（如图9所示）。如果把墨镜放在右眼前，同样用两眼看小球，你会觉得小球沿着相反方向做椭圆运动（如图10所示）。图8无墨镜图9左眼戴墨镜图10右眼戴墨镜奇妙的

35、光的反射：在讲到平面镜组中关于光线平行返回问题时，让学生做一下有趣实验：在桌子上放一面平面镜，你再取两块小方镜，让它们垂直地竖立在平放的镜面上，两块小方镜相互之间垂直(如图11)，现在你用激光笔（或小手电筒），照着三面镜子相交的那个角落。你看到的奇妙现象是：从镜子里反射出来的光线，正好又照回到激光笔上。无论你把激光笔移到何处，只要是有光照到这个特殊的角落，反射光总是按原路折回。从这个特殊的角落照自己，无论你的脸在何处，只要你看得到这个镜面组成的角，就能看到你自己的像，且变形不大。超重和失重现象演示设计：实验1：找一条纸带，在纸带中间部位剪个小缺口，纸带的一端固定一重物，另一端用手拿住，小心提起

36、重物（如图12所示），这时纸带没有断。然后向上加速提起重物，纸带就断了；或者提起重物急剧向下运动后突然停住，纸带也会断裂。实验2：取一条长约1m的细链条，一头固定在有刻度的杠杆一端，另一头用细线挂在杠杆上，如图13所示。在杠杆的另一端用细线挂一个砝码，调节挂砝码细线到支点的距离使杠杆平衡。用火柴把挂链条的细线烧断，在烧断后一瞬间，杠杆失去平衡，使挂链条那一端突然上升。当链条全部静止后，杠杆又恢复平衡。实验3：找一小手电筒，使其后盖在下竖直放置。你旋松手电筒后盖，使手电筒刚好不发光（图14）。现在，你让手电筒分别进行下列运动：自由下落；竖直上抛；斜向上抛。三、运用简易器材制作趣味实验利用学生家中

37、的简易器材来制作趣味实验，学生兴趣特别高，可以培养他们的动手实践能力。笔者曾让学生动手制作一批振动方面的趣味实验：实验1：取一根圆木棒，沿着棒长均匀地刻划一排凹槽口，把小钉钉在圆棒的头上，在小钉上套上一木片作旋翼。用另一根棒（如铅笔）轻快地抚磨凹槽，就会看到旋翼飞快地转了起来。若保持食指与棒接触，旋翼向一个方向旋转。若保持大姆指与棒接触，旋翼将朝相反方向旋转，如图15。非常有趣。实验2：在形支架上方两端互相绞缠地绕上几十匝较粗的纱线，在纱线上对称地挂上两个摆球，如图16。在纱线中心处夹住一个轻质指针（如牙签、细铁丝等），平时指针呈水平位置。为便于观察指针的偏转情况，可在指针旁安装一个弧形标尺。

38、a。两摆球的摆长相等（同频），让两个摆球一起从与开始相同的偏角（等幅）同时释放（同相），可以看到中间指针偏转的振幅明显加大，约为前者的两倍。b调节两个摆球的摆长，使它们略有差异，让两个摆球以相同的偏角同时释放，可以清楚地看到中间指针的振幅周期性地由最大变到最小，又由最小变到最大。即出现了所谓“拍”的现象。这里，实验1是两个相互垂直的同频简谐振动的合成：；而实验2是在同一直线上异频简谐振动的合成（推证从略）。四、家用电器中的趣味实验开发家用电器如：电暖器、冰箱、电脑、电子钟表、电话、麦克风、烤箱、电热壶、充电器、吸尘器、吹风机、家里搅拌机、打印机、电须刀、电玩具、电视、电熨斗、电扇等等。既然电器

39、是根据众多物理原理制作工作的，一定可以在适当情景、条件下把相关物理现象显现出来，以电视机为例：利用电视机的荧光屏就可以做许多有趣的物理实验，很能帮助同学说明一些物理原理： 电子的运动-让通草球在荧光屏上拖动，过一会儿通草球会突然跳起来（图17）。而且，球与荧光屏的距离越近，球偏离的角度就越大。 电子的扫描和视觉暂留-拿支铅笔让它在电视荧光屏前左右摇动，铅笔看上去是倾斜的，并有许多的迭影。说明电子在屏上是从上而下进行扫描的。 电子扫描的周期-当你用照相机拍摄电视屏上的画面时，在照片上可能会出现一道较阔的暗带或白带，如图18所示。这就与电子的扫描周期有关。电子的帧扫描周期是50HZ，一般要秒才能从

40、上而下扫描完单幅图像。如果用照相机拍摄荧光屏，采用秒的快门拍摄。则在曝光时间内，仍未完成一幅画面，只完成全部扫描线的，还有的扫描线仍未扫描出，故画面上就出现一道阔度等于画面高度的的暗带。可让同学们讨论：用照相机怎样才能拍摄出清晰的电视画面？五、利用新颖材料开发趣味实验目前，新材料、新产品层出不穷，不断涌现。如激光笔、钕磁铁、硅光电池、光敏二极管等，这些器材价格低廉，随处可购，为我们开发物理实验创造了广阔天地。利用它们可以做出非常精彩有趣的实验来。笔者曾多次去杭磁集团（位于萧山第二农场）采购不少钕铁硼磁铁，这种磁铁磁性比一般永久磁铁强810倍，可做出许多精彩的趣味实验来，极受老师们和学生们欢迎。

41、实验1（楞次定律）：取一块长约50cm、厚约1cm的铝板与一块相同形状的木板、一块圆柱形的钕磁铁、一张不干胶纸。在长木板及长铝板上分别贴上相同的不干胶纸，使两板表面的动摩擦因数相同。装置示意图见图19。两板倾斜放置并使两板的倾角相同。让强磁铁从木板上滑下，磁铁很快下滑，再让磁铁从铝板上下滑，磁铁下滑极慢。实验2（电磁阻尼）：装置示意图见图20。演示时将两摆球从平衡位置拉开并释放，木板上方的小球能摆动很长时间，而铝板上方的摆球却作阻尼振动，很快便停了下来。实验3（法拉第电磁感应定律）：把强磁铁也放进长60cm的铝管上口（如图21），磁铁将出人意料慢地让你等了“好久”方才穿越铝管，在管中历时长达3

42、-5秒钟！实验4（电磁驱动）：取两块长条形钕磁铁将它们吸附在一块U形的钢板两端，其间的磁场可认为是匀强磁场，磁感强度可达0.5T。将两枚铝质硬币（如一角）粘合在一起组成铝轮。手拿蹄形磁铁使它的磁铁朝下贴住桌面，并使磁极间隙的中部对准小铝轮的轮面向铝轮靠近，如图22所示。则见小铝轮被一种无形的力推向前方，滚动向前。若把小铝轮的一半放在间隙中，向后移动磁铁，则铝轮被向后拉动，与磁铁一起向后滚去。六、巧妙地把高科技产品移植为趣味实验有些装饰品商店售有一种电离子魔幻球，如图23。外观是直径约15cm的高强度材料制作的玻璃球壳，玻璃球中央是一黑色球状电板。通电后，在电板上出现呈辐射状的辉光，绚丽多彩，光

43、芒四射。它还配置有声控功能，辉光跟随音乐旋律而起伏变化，极富动感。有些人买回家放在音箱旁作装饰用品。最称奇的是：用手触摸球能产生明亮的弧线，这些弧线扭向手指并跟随着手指移动起舞，如图24。电离子魔幻球工作时，在球周围激发电场，球内的与大地之间存在电势差，当用手（人与大地相连）触及球时，球周围的电场、电势分布不再均匀对称，故辉光手指的周围变得更为明亮，产生的弧线顺着手指的触摸移动而游动扭曲。让学生做一做：拿氖管的一端，氖管的另一端与魔幻球相靠近，氖管会发光吗？当手持氖泡沿球的径向球面移近，到达某一位置时氖泡发红光；当氖泡在此处转过900角（与径向垂直）时，红光消失。改变氖泡的位置重做上述实验，看到的现象都是一致的，而且氖泡沿着径向距离球面越近发光越强。上述现象说明了什么用分光镜观察球内气体的发光，是线状光谱还是连续光谱？通过几年努力，笔者收集、改造和创新开发了一大批小型的、新颖的、趣味的实验，把它们与高中物理教学的探究性的学习结合起来，与另一作者合著了高中物理探究性趣味实验探究（共有108个实验专题，每个专题又包含有3-5个趣味实验），详见附件。如果说物理学是一座宝石矿藏，那么，物理实验则是其中最绚丽多彩的宝石，而充满趣味的实验则是宝石中一颗最为晶莹精巧的。在平时要留意周围的点点滴滴，充分挖掘它们内含的教学功能，将其精巧惟妙的宝石恰如其分地呈现给我们的学生-这是一位物理教师的使命。