工匠精神背景下物理实验的改进
姚家坤 周立勇
摘 要：中国是一个传统的男耕女织农业生产大国，手工业技术非常发达，出现了花匠、木匠、泥水匠、石匠、铁匠、制衣匠等，能工巧匠遍布各行各业。时代发展到今天，工匠精神被赋予新的含义，而我们更需要在学习中发扬工匠精神，本文以物理实验设计为例，展开论述。
关键词：工匠精神; 物理实验
中图分类号：G633.7 ? ? ? ? ? ?文献标识码：A ? ? ?文章编号：1006-3315（2020）5-015-001
党的十九大报告中提出“建设知识型、技能型、创新型劳动者大军，弘扬劳模精神和工匠精神，营造劳动光荣的社会风尚和精益求精的敬业风气”。通过这一表述，我们可以看出，新时期的工匠精神不仅是对某一具体行业的技艺研究，更是一种敬业精神，那么作为一名物理教师，在平时实验教学中更应该渗透工匠精神，培养学生的工匠精神，培养国之大匠。
物理是一门以实验为基础的学科，物理学的每一个微小进步都是以科学家千百次的尝试与钻研为基础。科学家严谨认真的“工匠精神”应持续发扬。
由于部分物理教師缺乏创新和精益求精的精神，造成物理课的枯燥、乏味，目前已经成为学生选修科目的鸡肋。以物理实验为切入口，笔者提出以工匠精神研制物理实验，充分利用新思维、新技术、新材料对物理实验进行升级、改造、优化。让物理实验充满生命力，以此激发学生学习物理的兴趣，增进学生学好物理的内在动力。本文以“电流间的相互作用”和“磁现象”实验为例来说明。
一、“电流间的相互作用”实验改进
原实验原理是用一根竖直悬挂的黄铜弹簧，其下端的器皿内盛有少量水银。使弹簧的下端刚刚跟水银表面相接触，当正负两电极与低压直流电源接通时，弹簧的相邻圈流过同方向的电流，互相吸引，而使弹簧收缩，其下端离开水银表面，从而使电路断电。接着弹簧又在弹力及重力的作用下伸长，下端又与水银接触。如此反复循环，使弹簧不断地上下振动，其下端和水银表面也不停地接触和断开，并产生电火花。
由于高温的电火花加剧了水银蒸发，产生大量有毒气体。为改变这种状况，我们用电解液代替水银，经试验亦能较好地显现演示效果。
改进后的实验装置和以前的相比有几点区别：
1.用电解液代替水银。考虑取材方便，采用食盐水，其浓度大些好。
2.用高压直流电源。这里用实验室配置的直流高压电源，置250伏档。其过载保护电路需改动，将保护动作电流由0.2安提高到0.5安。
3.电路中串接滑动变阻器R，演示时，可通过调节R来控制电路的电流，从而改变弹簧振动的幅度，以增强观察效果。R的取值由实验决定，在用上述电源电压供电时，采用两只200欧滑动变阻器串联，可满足电流调整范围的要求，使弹簧工作在最佳状态。
4.用一小铜片插入电解液中作为一个电极，将其接至电源正极。而弹簧的上端经滑动变阻器R接至电源负极，不可接反。否则弹簧下端极易氧化。
5.要求弹簧本身质量要小，弹性好，悬挂起来时，其每相邻的间距要小。因黄铜丝不易得到，经试验，用直径0.44毫米的漆包线，在直径20毫米的圆筒上绕40匝左右，可满足以上要求。本实验中调整的要点是，弹簧与电解液要处于刚刚接触的临界状态，插入太深则不易跳出。可先将其调到电解液表面，再用滴管加电解液作微量调节。另外，要注意在通电前先将变阻器置最大电阻位置，通电后待弹簧跳动，再逐步减少电阻，增大弹簧的振荡幅度。
二、“磁现象”演示实验
（1）由于磁针的灵敏度非常高，一个微小的力矩就可以使其转动。所以，当条形磁铁稍微接磁针时，磁针就迅速转动至使S极与N极吸引，无论条形磁铁怎么移动，磁针的S极总是保持与条形磁铁的N极相对。学生从中看到的是异名磁极相吸引，而看不清楚同名磁极的排斥情况。
（2）当条形磁铁的N极迅速靠近小磁针的N极时，发生两个磁铁的N极相吸引。这样一来，演示实验帮了倒忙。
为此，我们将实验做了以下改进，实验效果得到明显改善。
方法一：将两条磁铁固定在两个小车上，小车置于水平玻璃板上。先使两车保持一定的距离，撤去外力后，可以看到：两车向相反方向运动;改变磁极重新演示，可清楚看到两车相向运动。继而指导学生分析研究磁极间的相互作用力的性质。
方法二：借助于弹簧秤的读数，观察磁极间相互作用力的情况，在弹簧秤的下端系一条形磁铁，当磁铁静止时读出弹簧秤的示数，然后将另一磁铁放在条形磁铁的下方。让学生观察弹簧秤示数的变化，分析弹簧秤示数增大或减小的原因，从而得出同名磁极相排斥，异名磁极相吸引的结论。
方法三：将圆柱形钢料截成短段磁块后，做出N、S极的标志。演示同名磁极相互排斥时，将A磁块放入试管内，取另一B磁块置于A上，A、B两磁块同名磁极相对。可以发现;A、B两磁块有间隙出现。进而证明同名磁极间存在着斥力。
实验改进后，演示时增强了实验的视听效果。在“工匠精神”指引之下的物理学习，不仅要追求成绩的高低，更重要的是要保持对于科学的热爱，追求卓越，精益求精，做社会建设的合格工匠。
论文项目：本文系江苏省连云港市职业技术教育学会2019-2020年度职业教育研究立项课题“中职物理实验教学中‘工匠精神培养的研究”（编号46）的研究成果，主持人：姚家坤、丁凤强
参考文献：
[1]颜利平，张洪明.创新高中物理演示实验功能与策略[J]中学物理，2015，33（11）：33-34
[2]刘海.高中物理模型构建教学的理论与实践研究[D]东北师范大学，2008
