自制简易模拟触电演示器提升教学的有效性

2019-11-16熊建新

中学物理·初中 2019年10期

关键词：有效性

摘要：介绍了一种自制模拟触电演示器，能模拟演示多种触电情况，具有简易性、科学性和教学适用性，应用于教学提升了教学的有效性.

关键词：触电;演示器;有效性

文章编号：1008-4134（2019）20-0013中图分类号：G633.7文献标识码：B

作者简介：熊建新（1970-），男，湖北武汉人，本科，中学一级教师，研究方向：实验改进创新和自制教具.

1自制教具的背景、特点及意义

“课堂教学的有效性”历来是教育界常谈常新的话题，也是中小学教师不懈的追求.有效教学是高效教学的前提，也是落实学科核心素养的前提.物理作为一门以实验为基础的科学，实验教学则是影响其有效性的关键所在[1].物理实验教学对培养学生物理观念（物质观、运动观、能量观、相互作用观），科学思维（模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新），实验探究（问题、证据、解释、交流），科学态度与责任（科学本质、科学态度、科学伦理、STSE）等四个维度16个方面的核心素养都有重要促进作用[2].自制教具是我们对实验教学的创新，是突破教学难点的重要途径，也是促进学生物理核心素养形成的有效途径.

在人教版九年级《物理》第十九章第三节“安全用电”的教学中，“常见的触电事故”是教学的重难点.通常通过图片、动画和视频帮助学生了解触电的类型，理解触电的原因，教学效果不甚理想.为了进一步提升教學的有效性，增强学生的安全用电意识，自制了模拟触电演示器.杰出的物理学家麦克斯韦在一百多年以前就明确指出：“实验的教育价值往往与仪器的复杂程度成反比”，过于复杂和繁琐的实验仪器不易于学生集中精力和注意力，不易抓住事物的本质和激发学生对实验产生浓厚的兴趣，学生看到这样的器材就不愿动手，这样就会在一定程度上遏制学生动手操作实验的欲望.笔者自制的模拟触电演示器具有简易性、科学性和教学适用性特点，能模拟演示多种触电情况.模拟触电演示器应用于教学中吸引了学生的注意力，激发了学生的学习兴趣，调动了学生学习的主动性、积极性，为教学创造了良好的开端，营造了生动活泼而不是沉闷的教学氛围.教学中以学生为主体，引导他们预测各种情况下是否会发生触电;放手让他们动手操作;引导他们在电路图和实物上指出发生触电时电流的流向（路径），分析触电、不触电的原因;引导他们小结触电的类型.总之，在知识的领会、能力的培养、创新意识的渗透方面优于多媒体辅助教学，显著提升了教学的有效性.促进了学生物理核心素养的形成.具体实施过程介绍如下.

2实验仪器示意图及实物图（如图1、2、3、4所示）

3制作材料

木板（40cm×30cm），槽板（约20cm×2cm），长方体木块（约10cm×3cm×2cm），粗铜线（长约1m），电池盒2个，5号电池2节，导线、鳄鱼夹导线若干，螺钉若干，电工胶布，沙子，浓盐水，小木块，胶头滴管，二极管示教板2个，电子蜂鸣器示教板1个，长方形薄铝板（约50cm×5cm），双面胶，起子，电烙铁，焊锡丝，尖嘴钳.

4制作方法

4.1制作电路板

（1）截取2根长约30cm的粗铜线，分别作为火线、零线.把火线、零线两端和中间剥去一小段绝缘皮，另做3个半径不同的铜环（剥去绝缘皮）.

（2）根据电路板示意图，把火线、零线用电工胶布粘在板上，把3个铜环粘在火线、零线之间，保证大致同心.把2个串联电池盒用双面胶粘在板左端火线、零线之间.

（3）把长方体木块用螺钉固定在木板前面，保证木板竖立时木块底部与木板底部平齐.

（4）把槽板用螺钉固定在长方体木块上，在槽板中装入沙子，滴入浓盐水.

（5）电池组“+”极用鳄鱼夹导线与火线连接，“-”极用鳄鱼夹导线与零线连接，用鳄鱼夹导线连接零线和地（湿沙）.

4.2制作报警装置

（1）把长方形薄铝板折成图2所示形状作为支座，然后用双面胶粘上二极管示教板和电子蜂鸣器示教板（都与支座绝缘）.

（2）分别把二极管和电子蜂鸣器的“+”“-”极用导线焊在一起，即把它们并联在一起.

5模拟演示

触电报警装置“+”极接一根鳄鱼夹导线，鳄鱼夹代表人身体的一个部位（如一只手或脚或其它裸露部位），触电报警装置“-”极接一根鳄鱼夹导线，鳄鱼夹代表人身体的另一个部位（如另一只手或脚或其它裸露部位）.

5.1双线触电、双线不触电

人一只手接触火线，另一只手接触零线，无论站在何处，人会触电;人站在绝缘体上两只手接触火线，人不会触电.模拟演示如下：触电报警装置“+”极用导线接火线，“-”极用导线接零线，二极管发光，电子蜂鸣器发声（如图5所示）.触电报警装置放在木桌上，“+”极用导线接火线，“-”极用导线接火线，二极管不发光，电子蜂鸣器不发声（如图6所示）.

5.2单线触电、单线不触电

人站在地上（脚裸露接触地面）一只手接触火线（人站在地上两只手接触火线等效于一只手接触火线），人会触电;人站在绝缘体（如干燥的木凳、木梯）上一只手接触火线，人不会触电，电工师傅带电作业就是这个道理，不宜提倡.模拟演示如下：触电报警装置“+”极用导线接火线，“-”极用导线接地（湿沙），二极管发光，电子蜂鸣器发声（如图7所示）.触电报警装置“+”极用导线接火线，“-”极用导线接放在湿沙上的干燥木块上，二极管不发光，电子蜂鸣器不发声（如图8所示）.

5.3跨步电压触电

如果高压输电线掉落在地上，距落地点不同距离的两点之间存在电压，当人经过落地点附近区域时，两脚之间存在相当高的电压，会发生跨步电压触电，而且两脚之间的距离越大，两脚之间的电压越大.模拟演示如下：把串联电池组的“+”极、中间“-”极、“-”极用导线由外向内分别接3个铜环，触电报警装置“+”极用导线接最外面的铜环，“-”极用导线接中间铜环，二极管不发光，电子蜂鸣器发声;再将触电报警装置“-”极用导线接最里面的铜环，二极管发光，电子蜂鸣器发出的声音变响（如图9所示）.触电报警装置“+”“-”极用导线都接在同一铜环上，二极管不发光，电子蜂鸣器不发声（如图10所示）.因此，两脚并拢跳离高压输电线落地点附近区域一般是安全的.

5.4用电器外壳（金属）接地不触电，不接地触电

用电器外壳（金属）接地，外壳带电时，人接触外壳不会触电;用电器外壳（金属）不接地，外壳带电时，人站在地上接触外壳会触电.模拟演示如下：把触电报警装置的支座（铝板）用导线接地（湿沙），把电池组的“+”极用导线接铝板（外壳带电），把发光二极管示教板的“+”极用导线接铝板，“-”极用导线接地，二极管不发光;取下支座（铝板）接地导线，二极管发光（如图11所示）.因此，用电器外壳是金属做的一定要使用三孔插座，保证用电器外壳（金属）接地.

6实验仪器的优点

元件及导线均装在板上，简洁、直观和一目了然，非常方便学生指出发生触电时电流的路径，帮助学生透彻理解触电的原因.还有助于学生直观地认识家庭电路的布线.

制作材料取自生活、易得，给学生以亲近感、真实感.

制作容易，操作简便，现象明显.

电源电压3V，绝对安全.

参考文献：

[1]张凤天.自制教具在初中物理有效教学中的应用[J].物理教学探讨，2019（2）：52-53.

[2]张瑜.重构物理实验教学落实核心素养培养的策略[J].物理教学，2018（6）：18-20.

[3]孔兴隆.自制物理教具丰富学生活动经历——以牛顿第三定律教学为例[J].中小学实验与装备，2017，27（06）：50-51.

[4]沈世飞.自制物理教具激发实验兴趣[J].中学物理，2016，34（10）：41-42.

[5]揭梦昀.自制光学演示实验教具在初中物理教学中的实践研究[D].赣州：赣南师范大学，2017.

[6]张育霞.身边物品在自制初中物理教具中的巧用[J].物理通报，2016（S2）：82-85.