數(shù)字化便攜式實(shí)驗(yàn)柜

■湖南師范大學(xué)附屬中學(xué) 唐子璇

在很多學(xué)生的眼中，物理是一門較難掌握的學(xué)科，如果缺少對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)的操作與理解，學(xué)起來會(huì)覺得更難。

通過調(diào)查，我發(fā)現(xiàn)一些中學(xué)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在缺陷。比如硬件設(shè)施不齊全、教師攜帶實(shí)驗(yàn)器材極不方便、難以組織所有學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室操作、學(xué)校實(shí)驗(yàn)室未能隨時(shí)開放等。

為解決上述問題，我設(shè)計(jì)了一個(gè)數(shù)字化便攜式實(shí)驗(yàn)柜。

一、結(jié)構(gòu)組成

數(shù)字化便攜式實(shí)驗(yàn)柜主要由柜體、交直數(shù)字顯示實(shí)驗(yàn)電源、電流表、電壓表、多孔電插板、學(xué)生實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、多種實(shí)驗(yàn)組合體展示平臺(tái)等組成。

柜體主體用鋁合金型材、木制大芯免漆板及萬向輪制作。柜體分三層，柜門由兩塊磁性白板用活動(dòng)鉸鏈連接組成，展開后尺寸為1 200×800mm，可滿足演示實(shí)驗(yàn)要求。

實(shí)驗(yàn)電源釆用專業(yè)廠家生產(chǎn)的數(shù)字實(shí)驗(yàn)電源，提供0V至30V交直電流電壓輸出。外殼采用ABS工程材料，核心部件采用優(yōu)質(zhì)環(huán)形變壓器，電路采用單片機(jī)控制技術(shù)。

數(shù)字實(shí)驗(yàn)電源帶2個(gè)數(shù)碼管，能顯示交流電壓、交流電流、直流電壓、直流電流?？商峁?20V交流電，即插即用，還能承受瞬時(shí)沖擊電流。設(shè)短路、過載快速保護(hù)，過載時(shí)蜂鳴報(bào)警，有獨(dú)立的輸出開關(guān)，安全適用。

兩根升降活動(dòng)桿用于固定活動(dòng)磁性白板和做各種支撐實(shí)驗(yàn)。

活動(dòng)透明蓋板和學(xué)生實(shí)驗(yàn)平臺(tái)均釆用透明有機(jī)玻璃板制作，適用于做各種靜電實(shí)驗(yàn)提供平臺(tái)，也方便師生看清柜內(nèi)的實(shí)驗(yàn)器材。

演示實(shí)驗(yàn)板用兩根升降桿固定，主要用于教師做課堂教學(xué)演示實(shí)驗(yàn)，操作簡(jiǎn)便。

二、實(shí)驗(yàn)附件

1.電學(xué)實(shí)驗(yàn)附件

本儀器可供教師在投影機(jī)上演示通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的受力情況，讓學(xué)生掌握安培力的產(chǎn)生原理，安培力與電流方向、磁場(chǎng)方向之間的關(guān)系，還能驗(yàn)證左手定則。

2.力光實(shí)驗(yàn)附件

如圖所示，演示實(shí)驗(yàn)板根據(jù)中學(xué)物理教材力學(xué)演示實(shí)驗(yàn)的基本要求，吸取了線路實(shí)驗(yàn)板的特點(diǎn)和長處，同時(shí)在每塊線路實(shí)驗(yàn)板上安裝4個(gè)強(qiáng)磁體，可吸附在磁性白板上。

力光實(shí)驗(yàn)器材可拫據(jù)教學(xué)要求，配備如實(shí)驗(yàn)底板、大三角支板、緊固銷、塑料吊環(huán)、平拋導(dǎo)軌、斜拋導(dǎo)軌、重錘等。

三、操作與演示

使用時(shí)，打開柜蓋鎖，翻開折疊前上蓋，往上拉至豎直位置，插入固定槽，翻蓋形成一塊演示板，可做各種實(shí)驗(yàn)演示。相關(guān)的演示數(shù)據(jù)可在演示板上端的顯示屏上顯示，方便學(xué)生實(shí)時(shí)掌握實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

柜內(nèi)有三層組合體柜，包括力學(xué)類和電學(xué)類等各種相關(guān)的實(shí)驗(yàn)器具，可隨時(shí)拿出做相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。除了在課堂內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作之外，如果對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)掌握不牢，還可在課余時(shí)間反復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

四、創(chuàng)新點(diǎn)

1.通過調(diào)查中學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)中普遍存在的問題，結(jié)合教學(xué)與實(shí)驗(yàn)的實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，讓農(nóng)村學(xué)校也可正常開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)常態(tài)化。

2.教師在教室做實(shí)驗(yàn)時(shí)無需大費(fèi)周章地搬器材，學(xué)生在課余時(shí)間也可以反復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，真正理解所學(xué)知識(shí)。

本作品可視為教室里的實(shí)驗(yàn)室，功能齊全，方便高效，成本低，易普及，市場(chǎng)需求量大，應(yīng)用前景好。

學(xué)生實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)物圖