广东省广州市广雅中学（510160）吴炳光
1问题的提出
新课程高中物理概念的形成、规律的发现、理论的建立，大多依赖于课堂的演示实验。通过演示实验，可以将抽象的东西形象地展示出来，让学生通过亲身经历来获得具体的感性的认识，再通过教师的启发和引导，分析和推理,上升到理性认识。
在教学过程中，笔者发现高中物理演示实验存在着这样的一些问题：有些实验操作烦琐不易成功；有些实验的实际操作很难达到预期的效果；有些实验的可见度低演示效果不理想。如何改进效果不理想的演示实验让它在课堂上更好地发挥作用呢？下面通过具体案例谈一谈改进的方式与创新的方法。
2围绕演示目的改进教材的实验方案
高中物理教材中设置的演示实验都具有一定的教学目的，有的是为了引入新课，激发学生的学习兴趣和求知欲；有的是为了建立物理概念，为发现规律提供具体的感性经验；有的是为了减小学习梯度、突破教学难点；有的是为了巩固、深化概念规律。但是，物理教材中某些演示实验的方案在实际操作过程中是不可行的，因为它没有考虑到各个学校实验室所使用的器材、设备和可见度等因素，课堂上达不到预期的效果。如果任课教师能够结合实验室现有的器材对教材中的实验方案进行改进或自制教具，就可以很好地达到演示实验的预期目的。
案例1对“电感对交变电流的影响”实验的改进
粤教版高中《物理》选修3-2第2章第4节“电感器对交变电流的作用”的实验探究栏目中提供了一个演示实验电路，如图1所示。实验目的是想让学生明白“电感器对恒定电流是导通的，对交变电流有阻碍作用”。
笔者结合教材提供的实验方案和电路自制了教具，如图2所示。将3.7 V灯泡、滑动变阻器、双刀双掷开关固定在竖直的白板上，较重的可拆变压器铁芯和线圈放在桌面上。在上课演示时使用学生电源，直流电源选用稳压4 V档，交流电源选4 V档，灯泡亮度较暗且难于比较两盏灯泡的亮度，演示的可见度低，效果不理想。如果调高电压至6 V档，课室后排坐得远的学生在比较两盏灯泡亮度的观察效果没有多大改善，而且容易造成灯泡损坏。
粤教版教材中的方案没有考虑到学生在中学阶段第一次见到双刀双掷开关的电路符号和实物时的理解接受能力，双刀双掷开关的使用虽然操作简单，但教师需要花一段时间讲解其原理和解释电路。另外，演示实验的连线显得繁杂，演示实验的电路摆在讲台上，学生看不到电路的实际连接情况，而且无法清晰比较两盏灯泡的亮度，以至失去了演示实验的设计意义。
改进措施：演示实验改用如图3所示电路，通过比较单刀开关对电感器两端“短路”的灯泡亮度的变化情况，可以简单明了地向学生展示“电感器对恒定电流是导通的，对交变电流有阻碍作用”。
根据改进后的电路自制教具实物图如图4所示。灯泡改用摩托车灯泡（额定电压为12 V），整间教室不同角落都可以清晰观察到其亮度，可视性好。电源使用9 V直流（交流）档，长时间工作灯泡也不会烧断灯丝。
操作步骤：
(1)将电路接入9 V直流电路，闭合开关S1将灯泡点亮，整间课室都可以看到明亮的灯光。再闭合开关S2，把线圈两端短路，发现灯泡亮度几乎没有变化。说明在恒定电流电路中，线圈对电流的阻碍作用很小，原因是线圈的电阻很小。
(2)将电路换成9 V交流电源，闭合开关 S1（可用双刀双掷开关来完成切换电源），使灯泡发光，整间课室都可以看到明亮的灯光。再闭合开关S2，发现灯泡亮度明显更亮，对比性很强，可以非常有力地说明线圈对交流电存在阻碍作用。
(3)将电路接到9 V交流电上，采用线圈的不同接头，发现线圈的匝数越少，灯泡越亮，抽取铁芯后灯泡更亮。说明电感越大，线圈对交变电流的阻碍作用越大。
麦克斯韦说：“一项演示实验，使用的材料越简单，学生就越熟悉，就越想透彻地获得所验证的结果”。在这个案例中，通过改进电路使演示实验的效果直观明显，说服力强。在完成电感对电流的影响演示以后，拆去电感器，换接电容器，便可研究电容对电流的影响，达到“一举两用”的目的。
3换用测量工具改进呈现方式
教材中有些演示实验的现象受环境、气候的影响较明显，用传统的实验器材进行演示，得不到预期的效果。如果换用数字化信息采集系统、数字万用表等现代化工具，可以改变传统的中学物理实验仪器存在的缺陷，快速准确地获取各种物理量的变化数据，充分体现新课程高中物理教学的特点和魅力。
案例2对“平行板电容器的电容”实验的改进
粤教版《物理》选修3－1第1章第7节“电容器”教材中，研究平行板电容器的电容与哪些因素有关的演示实验是这一节内容的重点，演示实验的成功与否对课堂教学非常重要。此实验的电路如图5所示，实验设计方案采用控制变量法，即控制平行板电容器两板的电荷量不变，结合用静电计测电容器两端的电势差来研究电容与正对面积、两板间距离以及中间电介质的关系。
此实验中对空气的干燥性要求很高，在广东地区或阴雨连绵天气的季节，由于空气不够干燥，教室里又有很多学生，空气中的水分会很快把平行板电容器上的电荷导走，所以只能用烘箱把仪器先烘一段时间（保持仪器的干燥），再迅速把实验做完，但演示的效果仍然不理想。
改进措施：用数字万用表取代实验电路中的静电计，可以轻松地找到平行板电容器的电容和正对面积、两极板间的距离及电介质之间的关系。实验采用的是两块直径约为23 cm的圆形铜板电容器，
装置如图6所示。电容器极板的两根引线插入数字表的专用的电容测试座中（不要插入表笔插孔COM、V/Ω），量程调至2 nF档。注意实验时两板保持竖直且平行，如图6所示。再用实物投影仪将数字万用表显示的电容量的大小进行放大并显示在屏幕上，可见度很好。
操作步骤：
(1)先用数字万用表测量几个已知电容值的电解电容器，数字万用表显示的测量值与电容值的标
称值都非常接近，让学生认识到数字万用表的精确度比较高。
(2)使两极板正对且相距为2 cm，打开数字表开关，数字显示为20 pF，再把两极板距离调到1 cm，显示电容为39 pF，继续使极板距离调到0.5 cm，显示电容为51 pF。根据上述结果，学生很快推出：平行板电容器的电容与极板的间距约成反比。
(3)保持两极板间距2 cm不变，分别在中间插入塑料板或玻璃板（因为间隙比较小，所以最好不要碰到两极板），电容器的电容均变大。插入塑料板时使电容器的电容从20 pF增大到50 pF。由此可推出：平行板电容器的电容与极板间的电介质有关。
(4)改变两极板正对面积，显示结果为：正对面积越大，电容越大。由此可推出：平行板电容器的电容随正对面积增大而增大。
在这个案例中，通过换用先进测量工具，把数字万用表的部分功用展示给学生，引起了学生强烈的好奇心，可以激发、提高下一阶段学习《多用电表》的学习兴趣。
4结束语
综上所述，新课程对教师提出了更高的要求，给教师带来新的创新途径和大的空间。物理教师和实验员如果能够因陋就简，就地取材，改进教具，既可以丰富实验室的课程资源，又可以通过这些课本上没有出现的器材启发学生的创新能力，唤醒学生的创新意识和创新精神。
收稿日期：2014-06-14
