张振福

本文主要阐述了物理实验器材在物理实验中的重要性，并结合教学过程的一个具体学生实验器材的改进方案，说明实验器材的更新与改革对物理实验教学及培养学生创新创造能力、动手实验能力的积极作用。

物理学是一门以实验为基础的研究自然界中各种物理现象的规律和物质结构的一门科学。物理实验法也是人们研究物理学的一种非常重要的方法。物理实验在物理教学和物理研究中有着非常重要的作用。它可以使学生直接获得感性认识，加深学生对物理知识的理解，激发和培养学生学习物理的兴趣，还可以培养和提高学生的观察和实验能力，另外使学生掌握物理学的研究方法对培养学生的实事求是的科学态度方面也有重要的作用。

在物理实验教学过程中，确保实验操作简便易行、实验的现象清楚、并且成功完成实验是最基本的要求。为达到这些要求首先要从选择实验器材开始。实验器材是实验教学的重要物质条件。新的实验器材、高精度的测量仪器对物理实验和物理研究起着关键的作用。进行物理实验教学中应在掌握实验原理的基础上科学地选用器材，科学选用器材可以减小实验误差，可以使实验现象更加明显，从而使得出的实验结论更加准确。但是现在许多学校的物理实验室中的多数实验仪器都不可避免的存在着一些与开展现代探究性学习的要求不符之处。因此，物理教师在物理实验教学过程中可以引导学生去发现一些实验仪器的不足并加以改进，这样不仅可以提高实验的精确性，还能培养学生动手实验能力和探究创新能力。

请看下面的一个具体实例：

苏科版物理（八年级上册）教材的第五章第二节中有一个学生实验“探究凸透镜成像的规律”。在这个实验中用蜡烛作为光源简单易行，可以帮助学生得出凸透镜成像的规律，对培养和提高学生的实验能力、提高学生的知识水平均起到了积极的作用，但本人认为用蜡烛作为光源仍有几点不足之处，并试着自制出蜡烛的替代光源。

1.蜡烛光源的不足

第一、由于烛焰自身沿透镜主轴方向有一定的厚度，使物距不是唯一的值，这会给确定像的位置带来困难，从而使 所得数据误差较大。

第二、由于蜡烛在燃烧的过程中不断变短，因此燃烧一段时间后就不能使烛焰中心、凸透镜光心和光屏中心不在同一高度而在光屏上找不到像时就必须重新调整蜡烛的位置。

第三、烛焰易晃动且大小不稳定对光屏上像的清晰度产生影响而不便观察。

第四、由于此实验要在密闭的暗室中进行，空气流通不畅，蜡烛在燃烧时发出浓烈的气味并使实验室内二氧化碳浓度增加使人感觉不适。

第五、在实验过程中蜡烛不易立稳，如果不慎还容易引起火灾，存在安全隐患。

由于以上因素，本人拟用如下器材制成的光源来替代本实验中的蜡烛作为光源。

2.替代光源的制作

2.1制作材料：小电池盒 干电池2节（5号或7号） 2.5V、0.3A小灯泡 焦距为f=5cm的凸透镜 圆柱形塑料（纸）盒 （直径比凸透镜直径略大，长10cm左右） 毛玻璃（较薄） 纸板（不透明塑料板）“F”形挡光板

2.2制作方法及过程：

（1）. 把圆柱形盒子左、右端盖子剪掉。

（2）. 在一块圆形（刚好放进盒子为宜）纸板（不透明塑料板）中间剪出一个直径比凸透镜直径略小的圆形孔，用胶水把凸透镜粘在孔上（如图1），然后把纸板固定在盒子中间靠右位置（凸透镜的主光轴和盒子的轴线重合）。

（3）. 按图2所示的电路图连接好电路，把此电路用胶水固定在的盒子左端（如图4），使小灯泡（灯丝）位于凸透镜的左焦点上，电池盒固定在剪下的盒子的左端，然后作为后盖套在盒子上（便于可取下更换电池）。

（4）. 把中间镂空成“F”形的挡光板用胶水固定在毛玻璃上（如图3）后固定在剪下的盒子的右端后作为前盖套在盒子上（可取下），使字“F”的中心在凸透镜的主光轴上（即使灯泡中心、凸透镜的光心和字“F”的中心在同一高度、同一条直线上）。

（5）. 在盒子的下方固定一个支架，这样就制成了一个可以替代蜡烛的光源，如图4所示。使用时只需把此光源固定在光具座的支架上就可以了。

3.替代光源的优点：

在“探究凸透镜成像的规律”的学生实验中用此光源替代蜡烛，具有如下特点：

第一、由于该光源的自身厚度很薄，物距更容易确定，可以避免使用蜡烛时物距不是唯一的值而给确定像的位置所带来的困难，从而使 所得数据误差更小。

第二、在本学生实验中，该光源的位置始终固定在透镜的主光轴上，而且该光源也不会受风的影响而晃动、改变大小，因而避免了由于蜡烛燃烧变短、烛焰晃动等因素给实验带来的不利影响，使光屏上所形成的像更加清晰、稳定、减小误差。

第三、使用蜡烛时，烛焰所成的像可以轻易使学生得出蜡烛成上下倒立的实像，但却不能观察所成的像也是左右倒立的特点。由于该光源为“F”形，从光屏上所成的像可以直观的观察到像的左右也是倒立的，这样在实验的过程中就帮助学生轻松纠正了片面的认为凸透镜成实像时只是上下倒立的错误观点。这是使用蜡烛作为光源时不能直接观察到的。

第四、该光源的使用范围比蜡烛更加广泛。如当把“F”形挡光板（前盖）取下后就可以作为一个平行光源来使用，可以用来测量本学生实验中所使用凸透镜的焦距等。

第五、该光源还具有安全可靠、可重复使用等特点。

第六、本实验器材也可由学生自己制作完成，这样不仅能培养学生的动手习惯和动手制作能力，还培养了学生学习物理知识的兴趣和探究科学知识的精神，提高学生的综合素质。

众所周知，物理实验是物理学的基础，而实验器材又是物理实验成功的首要条件。但是，现在许多中学（尤其是初中）的物理实验室里面的所使用的实验仪器、实验设备普遍存在着精确度低、可靠性差、使用不方便、系统误差大、使用范围相对狭窄等缺点。这些缺点的存在使这些实验仪器已不能满足现代化物理教育和开展探究性学习的要求，更制约着学生自我科学素质的提高。为此，对存在不足的实验仪器的改进，不仅仅能提高实验仪器的精确度，增加仪器的可靠性，减小实验仪器的系统误差，而且在培养学生的文化科技素质、实践操作能力和创新创造能力等方面也有积极的作用。

（作者單位：江苏省张家港市第一中学）