一、低成本、高科技物理實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介

1.成本低廉（低耗費(fèi)），操作簡(jiǎn)單，運(yùn)用廣泛

低成本實(shí)驗(yàn)所需材料可以是各類廢舊物品，對(duì)原物品的功能不產(chǎn)生損壞，易于獲得，操作方便，只需做簡(jiǎn)單改裝即可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；可以廣泛應(yīng)用于各種實(shí)驗(yàn)方式（如演示實(shí)驗(yàn)、分組實(shí)驗(yàn)、研究課題、課外活動(dòng)等）和各種教學(xué)（如分析、綜合、示范學(xué)習(xí)、小組合作學(xué)習(xí)、做中學(xué)等)；可應(yīng)用于不同的年級(jí)水平（不依賴于學(xué)生的數(shù)學(xué)知識(shí)和物理背景知識(shí))；可還原學(xué)生日常經(jīng)驗(yàn)中的各種物理現(xiàn)象和一些物理基本原理。

2.作用強(qiáng)大

許多復(fù)雜的設(shè)備往往基于一些基本的物理學(xué)厚理，如安全氣囊傳感器基于慣性定律、隱形眼鏡基于粘滯力、遙控器基于紅外輻射的調(diào)制等等，通過采用這些技術(shù)的簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)，能消除學(xué)生對(duì)現(xiàn)代技術(shù)和新材料的困惑并加深理解，使學(xué)生清晰理解設(shè)備技術(shù)的工作原理’有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣及實(shí)際運(yùn)用物理原理的動(dòng)機(jī)；糊低成本、高科技實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅能更好地發(fā)展學(xué)生的認(rèn)知，而且能增強(qiáng)學(xué)生社會(huì)責(zé)任感（如討論手機(jī)電磁輻射、新材料對(duì)環(huán)境的污染等）；不僅能增強(qiáng)學(xué)生的合作51能力、計(jì)劃組織能力和判斷能力以及基于對(duì)物理理解的批判態(tài)度（如通過比較侵入式加熱器與微波爐的效率)，而且能促進(jìn)學(xué)生掌握收集和處理信息、素材的方法（如，通過儀器使用說明書和搜索網(wǎng)絡(luò))；通過布置實(shí)踐性作業(yè)（如研究課題、小制作、小實(shí)驗(yàn)、家庭作業(yè))，還能夠培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和解決問題能力。鑒于此，物理教師應(yīng)重視低成本、?科技簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)的開發(fā)與制作。為此，物理教師應(yīng)注意關(guān)注學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)和日常生活實(shí)際，努力拓寬實(shí)施物理教學(xué)的空間，保證實(shí)驗(yàn)基于簡(jiǎn)單組裝和低成本材料，并加強(qiáng)自身制作簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ挠?xùn)練，設(shè)法運(yùn)用新材料（如聚四氟乙烯、尼龍搭扣等）和日常生活中所使用的現(xiàn)代設(shè)備（如電動(dòng)牙刷、視聽光盤、手機(jī)、安全帶傳感器等）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。

二、低成本、高科技實(shí)驗(yàn)實(shí)例

1.新材料實(shí)驗(yàn)舉例——枯滯力確定

(1)材料：A型物理支架（高50cm)、定滑輪、曲柄輪、測(cè)力計(jì)、移液管（滴管)、物體（如橡膠球、動(dòng)物眼球、玻璃板以及各種光滑表面物體)、隱形眼鏡、隱形眼鏡分離器、釣魚線（長(zhǎng)50cm)、液體（淡水或鹽水)。(2)準(zhǔn)備：用一條短線將測(cè)力計(jì)與隱形眼鏡分離器連接，隱形眼鏡分離器的塑料帽與隱形眼鏡或玻璃板固定在一起，隱形眼鏡可以在物體上移動(dòng)。建議用死豬或死牛的眼球（可以從屠宰場(chǎng)獲得）作為物體，這樣學(xué)生可以在現(xiàn)有條件下做實(shí)驗(yàn)。由于球的直徑與隱形眼鏡的直徑相近，因此，隱形眼鏡將與球可以良好接觸。(3)實(shí)驗(yàn)步驟A.用移液管將液體滴在眼球上。B.將隱形眼鏡放在豬或牛眼球上（以便良好接觸），隱形眼鏡與眼球之間的粘滯力可以由測(cè)力計(jì)測(cè)出。C.轉(zhuǎn)動(dòng)曲柄輪豎直向上拉測(cè)力計(jì)。若眼球與隱形眼鏡之間進(jìn)入空氣，粘滯力將會(huì)減小，隱形眼鏡不再能粘在球上。很明顯，對(duì)學(xué)生來說，當(dāng)隱形眼鏡的內(nèi)半徑與眼球的外半徑相等時(shí)，粘滯力最大。用其它材料的物體時(shí)要求相同。實(shí)際的粘滯力受多方面因素的影響，如球與隱形眼鏡之間的液體、液體膜的厚度、球的材料、球的半徑等。實(shí)驗(yàn)測(cè)得豬眼球的粘滯力為0.08#，半徑相同的塑料球的粘滯力為0.06V;兩塊玻璃板之間的粘滯力為0.03iV。(4)解釋：球與隱形眼鏡之間液體膜的厚度對(duì)粘滯力的影響很大。因此，在所有實(shí)驗(yàn)中，球上滴液量應(yīng)該相同。這也是我們?yōu)槭裁唇ㄗh用移液管將水滴在球上的原因。

2.新技術(shù)實(shí)驗(yàn)舉例一模擬安全氣囊傳感器

(1)材料：壓電晶體、玩具車、木板（長(zhǎng)1/?，寬0.2m)、燈泡（4廠)、直流放大器、細(xì)繩（長(zhǎng)1/w、0.2m各一條)、潤(rùn)滑油、導(dǎo)線（長(zhǎng)2m和0.5w米的各兩根)、米尺、帶泡沫的擋板、物體（100g)、鋼球（質(zhì)量100g，半徑10/wm)、帶有支架的定滑輪。(2)準(zhǔn)備：玩具車上有一懸球裝置，壓電晶體m固定在玩具車上距離鋼球5w;w,以便當(dāng)鋼球擺動(dòng)時(shí)能與壓電晶體準(zhǔn)確撞擊。因壓電晶體受擠壓時(shí)產(chǎn)生的電壓較低，必須通過直流放大器放大才能點(diǎn)亮燈泡。直流放大器與壓電晶體之間用兩根2m長(zhǎng)的導(dǎo)線連接，燈泡與放大器之間用痛o.2wW導(dǎo)線連接。整快木板被分成O.l/w的間隔，擋板固定在木板末端，以便泡沫吸住玩具車。玩具車與質(zhì)量為100g的物體通過1/?長(zhǎng)的細(xì)線相連，細(xì)線跨過定滑輪。物體豎直懸掛在桌邊。玩具車在物體的牽引下就會(huì)加速運(yùn)動(dòng)。(3)實(shí)驗(yàn)：給車的輪軸上加潤(rùn)滑油，2w長(zhǎng)的導(dǎo)線位置固定或拿在手上以防影響玩具車運(yùn)動(dòng)的加速度。當(dāng)玩具車向擋板運(yùn)動(dòng)時(shí)，懸掛的鋼球撞擊壓電晶體，產(chǎn)生電壓，點(diǎn)亮燈泡（燈泡的亮度取決于玩具車撞擊擋板時(shí)的速度，撞擊速度愈大，燈泡的亮度愈亮）。（4)解釋：壓電晶體受到力?A作用時(shí)，電荷累積在壓電晶體表面。電荷累積量與壓電晶體的形變成正比。在安全氣囊傳感器里，燈泡的亮度正比于鋼球所施加的作用力，進(jìn)而正比于玩具車撞擊時(shí)的加速度。在實(shí)際中，汽車在水平方向運(yùn)動(dòng)的加速度由以變形的壓電晶體記錄。在新一代安全氣囊傳感器上，所產(chǎn)生的電壓通過模擬數(shù)字轉(zhuǎn)化器反饋給計(jì)算機(jī)。汽車與障礙物撞擊時(shí)的加速度超過一定值時(shí)，由壓電晶體產(chǎn)生的電壓可使安全氣囊在10ms時(shí)間內(nèi)打開，從而防止駕駛員與方向盤之間的劇烈撞擊。

3.綜合實(shí)?舉例一”模擬分光計(jì)

（1)材料：一張CZ)盤、白熾燈泡、熒光燈、氣體發(fā)光燈。（2)實(shí)驗(yàn)方法：將三種光源置于桌面上，相互間隔約0.1/w,合上?怨氐懔戀婆蕁Ｗ雷佑Ρ扯苑考浯盎Х胖茫?員閎松硤逭詰蔡?艄猓?跎僮勻還舛允笛櫚撓跋臁＝?D盤水平置于觀察者面前（貼標(biāo)簽一面向下)，慢慢傾斜并向光源移動(dòng)，直至在CZ)盤上呈現(xiàn)出光譜（即七彩光)。用遮光罩遮住其它兩個(gè)光源，依次觀察與單個(gè)光源對(duì)應(yīng)的光譜。（3)實(shí)驗(yàn)原理：一張O)光盤作為反射式光柵，當(dāng)光照射到光盤上時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生出反射光譜。比較不同光源所發(fā)光的光譜，可以看出白熾燈所發(fā)光的光譜是連續(xù)光譜，熒光的光譜在各種顏色之間有小小的間隔，而氣體發(fā)光燈所發(fā)光的光譜是不連續(xù)線性光譜。

三、可用于簡(jiǎn)易物理買驗(yàn)的新材料新技術(shù)

新材料、新技術(shù)在現(xiàn)代生產(chǎn)、生活中隨處可見，只要物理教師善于發(fā)現(xiàn)，善于組織、引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行開發(fā)，同時(shí)能很好地將物理學(xué)科內(nèi)容與現(xiàn)代技術(shù)結(jié)合起來，低成本、高科技物理實(shí)驗(yàn)就能發(fā)揮更大的作用。為了方便教師開發(fā)此類實(shí)驗(yàn)，下面就羅列出一些常見的新技術(shù)、新材料，以供讀者參考。

1.新技術(shù)

BS(防抱死系統(tǒng))、安全氣囊、條形碼讀卡機(jī)、照相機(jī)（膠片式、數(shù)碼式）（手動(dòng)、自動(dòng))、照相機(jī)閃光燈、視聽光盤（CZ)盤)、硬幣分揀機(jī)、計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)、圣誕節(jié)電子蠟燭、電動(dòng)牙刷、鞭炮、防偽標(biāo)志、垃圾分揀機(jī)（機(jī)械式、電磁式)、廚房技術(shù)（天然氣灶、電磁灶、微波爐、消毒柜、洗碗機(jī)等)、紅外運(yùn)動(dòng)探測(cè)器、電視機(jī)（等離子、液晶）、紅外遙控器、液晶顯示器(LCD)、發(fā)光二極管aLED)、高音喇叭（靜電的、壓電的）、金屬探_器、移動(dòng)電話、打印機(jī)和復(fù)印機(jī)、袖珍計(jì)算器、原子鐘、簽名識(shí)別器、煙霧報(bào)警器、溫度計(jì)（電子式、紅外輻射式）、觸摸式開關(guān)、聲光控開關(guān)、觸摸屏等等。

2.新材料

錫或錫箱、防反光涂料、新型建筑和裝飾材料、萬能膠、陶瓷材料、隱形眼鏡、玻璃纖維、眼鏡（變色鏡、太陽鏡)、?溫超導(dǎo)材料、隔熱玻璃、紅外傳感芯片、激光筆、液晶（電敏式、熱敏式)、魔板、縻方、金屬涂層、外包裝材料、偏振片、剃須刀刀片、亞光油漆、鏡片渡膜、超導(dǎo)材料等等。

四、總結(jié)

總之，利用低成本、新材料、新技術(shù)資源不僅可以彌補(bǔ)由于實(shí)驗(yàn)器材不足所造成的弊端，還可以消除學(xué)生對(duì)高科技、新材料的神秘感，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力和物理學(xué)習(xí)興趣有重要的作用。物理教師應(yīng)充分挖掘身邊資源，積極引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)真正體驗(yàn)、感受物理學(xué)的無窮魅力，從而提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

作者：袁麗 單位：江蘇技術(shù)師范學(xué)院數(shù)理學(xué)院