“做中学”——自制电磁感应二胡

V 0 1 3 4N o 9 ( 2 0 1 3 ) 物 理 教师 P H Y S I C ST E A C H E R 第3 4 卷第9 期 2 0 1 3 年 T 做中学”自制电磁感应二胡* 田泽森卜2王清霞1 ( 1 西南大学西南民族教育与心理研究中心，重庆4 0 0 7 1 5 ；2 西南大学科学教育研究中心，重庆4 0 0 7 1 5 ) 普通高中物理课程标准( 简称课标) 把“电磁感 应”列为选修3 2 的二级主题，并明确了其内容标准：通 过实验，理解感应电流产生的条件举例说明电磁感应在 生活和生产中的应用课标对电磁感应内容标准的 要求在中学物理教材和有关研究中都有所体现：从部分 国家中学物理教材来看，中国普通高中课程标准实验教 材物理( 选修3 2 ) 采用灵敏电流表、线圈、条形磁铁演 示电磁感应现象，并通过“摇绳能发电吗? ”让学生去演示 电磁感应现象。2 ；美国物理：原理与问题采用电流表、 线圈、条形磁铁、马蹄形磁铁、导体棒演示电磁感应现 象。川；英国A d v a n c e dP h y s i c s5 t h 也是采用类似上述中国 教材、美国教材的方式演示电磁感应现象，不同点是利用 地震监测仪来演示和说明电磁感应现象 。从现有的研 究来看，演示电磁感应现象大多是利用电流表、线圈、条 形磁铁、马蹄形磁铁、导体棒有所改进和创新的演示电 磁感应现象及电磁感应定律的方法有：采用数字示波器、 音频编辑软件、电流传感器探究电磁感应定律”，磁铁 在铜管或铝管中的下落会受阻，利用涡电流效应制作电 磁感应演示仪 7 3 等 无论是教材还是相关研究对电磁感应现象及原理的 介绍虽有其特点，但主要侧重学生的工具主义和科学主义 教育，与艺术和现实生活的结合不够，而新课程理念强调 学生的全面发展，若能在物理学中凸显其工具性的同时， 也能融入艺术等人文元素，将更有利于学生综合素质的提 高，也更加符合“从生活到物理，从物理到社会”的物理课 程基本理念。针对此问题，笔者尝试通过自制电磁感应 二胡，把电磁感应现象和 音乐艺术有机结合起来， 电磁感应现象不仅能被 “看”出。也能被“昕”到了 1 制作原理 导体在磁场里做切割 磁感线运动时，导体内就 产生感应电动势，如果导 体是闭合回路电路中的一 部分，电路中就会有感应 电流如图1 所示，细钢“ 丝，漆包线和功放音响构 成闭合回路电路细钢丝 经摩擦会沿着图中双箭 图1 功 放 H 响 头所示的方向不断振动而切割磁感线，回路电路的磁通 量就会随着细钢丝的振动而不断改变，从而在闭合回路 中产生连续不断的微弱感应电流电流信号经漆包线输 入功放音响，经放大和转化后以声音信号输出，通过改变 细钢丝的振动速度来改变感应电流的大小，就会有不同 音阶的声响输出 2 制作过程 2 1 选取制作材料 自制电磁感应二胡用到的主要材料和工具：铁架台， 条形磁铁，细钢丝( 弦) ，功放音响，漆包线，铁夹，接线柱， 标签纸，钻孔器，钳子，绝缘胶带等 自制电磁感应二胡的过程中，材料的搜集是一个很 重要且十分具有考验性的环节，也是一个不断试验的过 程笔者本着成本低，效果好，易获得的原则进行材料搜 集，在此，对主要制作材料的用途及其选取进行简要 叙述 ( 1 ) 固定架的选取固定架主要用来固定细钢丝，使其 能绷紧固定架的要求不是很高，可以自己制作，选取一段 竹竿或者一段圆木棒，在其两端用钻孑L 器打孑L 固定接线 柱笔者选取实验室用铁架台作为固定架，铁架台高约为 3 6c m ，选用原因在于，首先，铁架台为铁质，条形磁铁很容 易就能吸引在上面，易于固定，也不容易被绷紧的细钢丝 拉变形其次，铁架台配有专用的铁夹，易于细钢丝的固定 和松紧调解。且方便连接漆包线用铁架台时应注意铁夹 要和细钢丝之间的绝缘，具体做法可以是在铁夹上缠上绝 缘胶带 ( 2 ) 磁铁的选取磁铁用来提供磁场，以便振动的细钢 丝能切割磁感线由于感应电动势E = B f u ，且细钢丝的振 动速度和切割长度有限，即Z 和”一定，要想进一步增大感 应电动势，只有增加磁感应强度B ，所以应尽量选取磁性 较强的磁铁另外，选取的磁铁最好体积小且易于固定在 固定架上 ( 3 ) 细钢丝( 弦) 的选取细铁丝或者细铜丝虽然导电 性好，但易被拉伸，制作中应当选取细且韧性好的钢丝，细 的钢丝振动速度相对较快，钢丝有良好的韧性，则能保证 在长时间振动的情况下也不易发生形变笔者此次从废旧 自行车的刹车线里抽取了一根细钢丝作为弦，其直径约为 o 4m m ，导电性和韧性俱佳 ( 4 ) 功放音响功放音响作为电磁感应二胡声音的输 出装置，它的任务是把来自信号源的微弱电信号进行放大 以驱动扬声器发出声音 * 基金项目：本文为重庆市人文社会科学重点研究基地重点项目“科学教育的理论与实践”成果之一( 项目编号：1 1 s K B l l ) 万方数据 第3 4 卷第9 期 2 0 1 3 年 物 理 教师 P H Y S I C ST E A C H E R V o I 3 4N o 9 ( 2 0 1 3 ) “电动向日葵传感器演示实验自制教具 张海军1许炎桥2 ( 1 浙江省宁波效实中学，浙江宁波3 l5 0 1 2 ；2 宁波市学校装备管理与电化教育中心，浙江宁波3 1 5 0 1 2 ) 浙江省高考理综物理部分对“传感器”章节只要求传感 器的简单应用，但传感器的内容在生活中有很多的应用，如 路灯、火灾报警器等等这些与我们的生活密不可分，所以 对培养学生学习物理的兴趣和热爱生活会起到很大帮助作 用因此，笔者在本章节新课引入时自制了一套教具，以更 好地激发学生对传感器学习的兴趣和对物理的热情 1 实验过程展示 电源接通开始实验，电动机工作带动太阳能电池板转 动，与太阳能电池板相连的灵敏电流计的指针有一定的偏 转当太阳能电池板转到与太阳( 笔者上课时用手电筒模 拟太阳) 光线正对时，电动机停止工作，与太阳能电池板相 连的灵敏电流计指针偏角达到最大改变太阳光线直射的 方向，电动机开始工作带动太阳能电池板转动当太阳能 电池板转到与光线 直射方向正对时电 动机停止，灵敏电流 计指针偏到最大再 次改变太阳光线直 射方向，电动机会再 次工作，不断地带动 太阳能电池板寻找 太阳光线直射的位 置，像向日葵一样， 所以本实验教具笔 者取名为“电动向日 葵”，如图1 所示 电源 光敏电阻 太阳能电池板 图1 2 2 组装制作材料 如图2 所示，用铁夹( 用绝缘 胶带包裹，防止与细钢丝之间导 电) 把细钢丝的两端上下固定在 铁架台上，调节铁夹使细钢丝绷 紧弦固定好后，取条形磁铁固定 在铁架台的下端与细钢丝的旁边 作为“琴筒”把细钢丝的两端用 漆包线接入功放音响，调整条形 磁铁与细钢丝之间的距离，直到 拨动细钢丝时能够听到清脆的咚 咚声 3 调音与演奏 到2 铁 夹 漆 包 线 笔者此次使用竹条和细尼龙丝自制的弓来为自制电 磁感应二胡调音具体方法：像拉普通二胡一样。左手按在 细钢丝上端，同时右手持弓摩擦条形磁铁附近的细钢丝 边听边改变左手按在细钢丝上的位置，而右手拉动的位置 保持不变，如果声音不够响亮，可以调节一下条形磁铁与 细钢丝间的距离，反复耐心地调试，直至调出正确完整的 音阶，并用标签纸在铁架台的铁杆上标记出每个音阶在细 钢丝上对应的位置 演奏感应二胡时，像拉普通的二胡一样左手手指在 细钢丝上来回滑动( 注意滑动的力度，以防划伤手指) ， 右手持弓在“琴筒”处摩擦细钢丝，经过熟悉和演练，就 能奏出悠扬动听的曲子笔者尝试着用感应二胡演奏了 同一首歌、二泉映月等曲目，音色柔美抒情，富有 “磁性” 4 结语 基础教育课程改革对课程资源的质量和丰富性提出 了更高的要求，对教师而言这既是挑战也是机遇，自制电 磁感应二胡探寻了应用电磁感应原理，“演示”电磁感应现 象的新路径，成功实现了物理知识与音乐知识的有机结 合，践行了“做中学”的教学思想，使学生学习物理知识，提 升动手能力、创新能力、交流能力的同时也感受到物理学 的艺术之美，促进了教师的专业成长和良好师生关系的建 立我们应该调动和充分利用一切有利因素来开发此类优 质课程资源，只有这样才能在课改的道路上走得更坚实， 更有效，更深入 参考文献： 1 中华人民共和国教育部义务教育物理课程标准北京：北京师 范大学出版社，2 0 1 1 3 3 2 张大昌主编普通高中课程标准实验教科书物理选修3 2 ( 第4 版) 北京：人民教育出版社，2 0 1 0 5 7 3 美 保罗齐泽维茨物理：原理与问题钱振华等译杭州：浙 江教育出版社，2 0 0 8 6 8 5 6 8 6 4 英 T o mD u n c a n A d v a n c e dp h y s i c s 5 t he d L o n d ( ) n ：H o d d r M u r r a yE d u c a t i o n 2 0 0 0 2 4 8 2 4 9 j 邹建中，钟俊敏两种探究法拉第电磁感应定律方法的比较中 学物理教学参考2 0 1 2 ，4 l ( 9 ) ：3 0 3 l 6 赖莉飞王笑柱用数据采集器设计“电磁感应现象”探究性实 验物理教学探讨2 0 0 4 ，2 2 ( 2 1 9 ) ：5 2 7 尹正茂罗少萍涡电流电磁感应演示仪的设计大学物理， 2 0 0 9 ，2 8 ( 2 ) ：4 9 5 1 8 廖伯琴从普通高中物理课程标准例析民族地区科学实验课 程资源利用与开发民族教育研究，2 0 0 9 ，1 ( 2 0 ) ：3 3 ( 收稿日期：2 0 1 30 4 3 0 ) 万方数据 “做中学”自制电磁感应二胡“做中学”自制电磁感应二胡 作者：田泽森， 王清霞 作者单位：田泽森(西南大学西南民族教育与心理研究中心,重庆400715;西南大学科学教育研究中心,重庆400715) ， 王清霞(西南大学西南民族教育与心理研究中心,重庆,400715) 刊名： 物理教师 英文刊名：Physics Teacher 年，卷(期)：2013,34(9) 参考文献(8条)参考文献(8条) 1.中华人民共和国教育部 义务教育物理课程标准 2011 2.张大昌 普通高中课程标准实验教科书物理选修3-2 2010 3.保罗齐泽维茨;钱振华 物理:原理与问题 2008 4.Tom Duncan;Advanced physics 5th ed 2000 5.邹建中;钟俊敏 两种探究法拉第电