改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置與方法提高實(shí)驗(yàn)效果

改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置與方法，提高實(shí)驗(yàn)效果物理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，是以觀察實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的由“物”及“理”的科學(xué)，因此實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中占有舉足輕重的地位，它是完成教學(xué)任務(wù)的重要手段。中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，雖然年年內(nèi)容重復(fù)，但不能保證每次都能成功，即使準(zhǔn)備好的實(shí)驗(yàn)，第二天也不一定百分之百順利地進(jìn)行，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)儀器受環(huán)境、位置、溫度、濕度、氣候以及實(shí)驗(yàn)裝置(包括蟻器和材料選擇)與方法等因素影響。為此我們經(jīng)多年實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索，積累經(jīng)驗(yàn)，改進(jìn)教具和實(shí)驗(yàn)方法，解決了實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的難點(diǎn)和重點(diǎn)，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)效果。例如：一、靜電實(shí)驗(yàn)過程中使用的靜電儀器，一般是在高電壓(數(shù)量級)，微電量(數(shù)量級)的狀況下進(jìn)行工作的，也就是說“高電壓電量少”，又分布在表面，因此極容易通過空氣和絕緣體內(nèi)部及表面三條路徑將電荷“泄漏”，所以絕緣是靜電實(shí)驗(yàn)首要考慮的問題。我們的做法是1．平時(shí)，注意保持儀器干燥清潔，還對驗(yàn)電球、靜電支架，驗(yàn)電器，驗(yàn)電連接桿等儀器做了改進(jìn)，用塑料泡沫和有機(jī)玻璃作絕緣部分，并用一塊大的塑料泡沫板鋪在靜電儀器下面，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，以增加絕緣程度。2．通常環(huán)境下濕度與溫度有相互的聯(lián)系，氣溫愈高空氣中飽和水汽的密度愈大，漏電機(jī)會(huì)也越多，有時(shí)準(zhǔn)備好的靜電實(shí)驗(yàn)移入課堂后，效果不佳，這是因?yàn)?個(gè)坐滿學(xué)生的教室，如果沒有良好的通風(fēng)，室內(nèi)相對濕度較大，導(dǎo)致儀器絕緣電阻下降。所以在陰雨潮濕天氣做靜電實(shí)驗(yàn)時(shí)，要對儀器進(jìn)行烘干去濕，但要注意烘干時(shí)間不易過長，溫度不能超過50℃，否則降低絕緣性能，而且儀器也會(huì)變形。3．選擇使用靜電高壓電源：(1)感應(yīng)起電機(jī)在靜電實(shí)驗(yàn)中用來獲得大量電荷和幾萬伏靜電高壓，可單獨(dú)用來進(jìn)行一系列靜電實(shí)驗(yàn)；如靜電感應(yīng)，火花放電，尖端放電，與其它儀器配合還可進(jìn)行導(dǎo)體表面電場分布，靜電場的電力線分布，真空管的放電等實(shí)驗(yàn)。但是感應(yīng)起電機(jī)易受氣候影響，潮濕明雨天而不易起電。(2)感應(yīng)圈產(chǎn)生高壓5一6萬伏，具有正負(fù)極感生脈沖電壓，適用于光譜管組，X倫琴射線管，陰極射線管等實(shí)驗(yàn)。(3)JD一3型靜電高壓電源，以電子元件組成，能產(chǎn)生20萬伏連續(xù)可調(diào)靜電高壓，可在任何氣候條件下代替感應(yīng)起電機(jī)，進(jìn)行靜電實(shí)驗(yàn)(而感應(yīng)圈則無法代替)，但沒有自動(dòng)放電裝置，實(shí)驗(yàn)完要及時(shí)用放電叉放電，否則不小心被電麻。此外靜電實(shí)驗(yàn)裝置與起電機(jī)、感應(yīng)圈、高壓電源盡量遠(yuǎn)離，因?yàn)檫@些高壓電源在放電過程中所形成的電暈放電和火花放電，導(dǎo)致空氣電離的加劇，造成過量電子或離子飛向帶電體，促使實(shí)驗(yàn)裝置漏電。帶電體的連接一般用螺旋導(dǎo)體(漆包線，裸銅線及金屬鏈條等)懸空連接或用專用連接桿及放電叉。二、教學(xué)電表作為理科實(shí)驗(yàn)教學(xué)的通用儀表，用來測量電壓、電流、電阻、功率等。實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有5種不同測量范圍及準(zhǔn)確度為2.5級和5級的電表，使用時(shí)，按測量要求插好通路板，直流電路注意正負(fù)極接線連接等以外，在定量實(shí)驗(yàn)中，還應(yīng)當(dāng)注意電表的準(zhǔn)確度等級及量程的選擇。準(zhǔn)確等級反映了電表基本誤差的大小，電表誤差愈小，精度愈高，準(zhǔn)確級別愈低。電表的誤差以量程乘以級別的百分?jǐn)?shù)表示，誤差的計(jì)算公式△＝Am×a％式中Am為量程、若電表的量程Am是100mA、級別為2.5級，則表示允許誤差為100mA×(土2.5％)＝土2.5mA。若量程是10mA，則△＝10mA×(土2.5％)＝士0.25mA，如果我們要測電流是幾mA，用上述100mA量程表，則誤差就在2.5mA以內(nèi)，而用10mA量程的表,則誤差就在O.25mA以內(nèi)?？梢姌?biāo)有這類級別的電表除級別外，量程的選擇不同對測量準(zhǔn)確也有很大的影響。因此使用時(shí)要選擇適當(dāng)?shù)牧砍?，一般讀數(shù)為量程的左右為好。三、在高中物理“研究勻速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律”“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律”“驗(yàn)證牛頓第二定律”“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”等演示實(shí)驗(yàn)中，現(xiàn)常用氣墊導(dǎo)軌，氣墊導(dǎo)軌和它配用數(shù)字計(jì)時(shí)器都是比較先進(jìn)和精密的儀器，實(shí)驗(yàn)誤差比較小，但實(shí)驗(yàn)過程中一般要用擋光片和使用數(shù)字計(jì)時(shí)器，由于測定方法不同使系統(tǒng)誤差也不同。(1)擋光片寬度的影響，例如在“驗(yàn)證牛頓第二定律”實(shí)驗(yàn)中求加速度的實(shí)驗(yàn)值a時(shí)是利用了關(guān)系的式中V2和V1是滑塊分別通過兩個(gè)光電門的平均速度即和，設(shè)擋光片寬度L在配用計(jì)時(shí)器S1功能計(jì)時(shí)單位時(shí)，。顯然擋光片越窄所測的平均速度越接近即時(shí)速度。但是這也不是說擋光片越窄，實(shí)驗(yàn)誤差越小，這里還有一個(gè)數(shù)字計(jì)時(shí)器的誤差問題。(2)對一臺(tái)時(shí)基訊號即使是比較準(zhǔn)確的計(jì)時(shí)器，在它的讀數(shù)末位數(shù)上也還存在有土1的固定誤差(儀器技術(shù)指標(biāo))。實(shí)驗(yàn)室有J020--3、J201-3型數(shù)字計(jì)數(shù)器，有三位讀數(shù)，兩擋計(jì)時(shí)單位1ms和10ms。例如取計(jì)時(shí)單位為1ms時(shí)，計(jì)時(shí)器顯示致是0.18，測量值有可能0.17、9.18、0.19,如果我們?nèi)∮?jì)時(shí)單位為10m計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)器顯示的數(shù)字1.81，測量值有可能是1.80、1.81、1.82，所以對不同實(shí)驗(yàn)選擇不同計(jì)時(shí)單位對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有一定影響。在實(shí)驗(yàn)中被測時(shí)間相對長的，選10ms擋較為合適。四、高中物理“分子運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)”中“布郎運(yùn)動(dòng)”這節(jié)課，書中只用示意圖抽象描繪了，懸浮在液體中的微粒不斷地受到液體分子的撞擊，當(dāng)分子的撞擊作用是不平衡時(shí)，在某一瞬間微粒在某一個(gè)方向受到的撞擊作用強(qiáng)，它就沿著這個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，在下一瞬間；微粒在另一方向受到撞擊作用強(qiáng)，它又向著另一方向運(yùn)動(dòng)，這樣就引起了微粒的無規(guī)則的布郎運(yùn)動(dòng)。為了讓學(xué)生親眼目睹微粒的布郎運(yùn)動(dòng)，我們把這個(gè)難度較大實(shí)驗(yàn)作為學(xué)生用顯激鏡分組觀察。幾年實(shí)踐證明，儀器和材料選擇，是極為重要的，選一般顯微鏡和載物玻璃片，實(shí)驗(yàn)很難調(diào)試成功，要選用：(1)XSB一01型帶有聚光鏡的顯微鏡。(2)目鏡×16，物鏡×10／0.25，(3)那種帶有凹的載物玻璃片應(yīng)改為蓋玻片，用滴管滴上一滴懸濁液，蓋上蓋玻片，使兩片蓋玻片粘合即行，注意內(nèi)中不要留氣泡，并且掌握物鏡與蓋玻片之間有0.5cm調(diào)節(jié)范圍，直到微粒清晰