适合小学高年级的物理化学实验盒子

原创 , 图片12
2019-4-11 17:53

小妞这学期开始跟着网课自学电学了。很多初学者觉得电学很抽象,其实电学并不难,作为一门典型的实验科学,通过大量实验可以慢慢把抽象变具象,然后再把具象的实验现象抽象,加深理解。所以专门聊聊电学的实验套装吧。

一、启蒙

个人认为启蒙就是玩,在玩的过程中感知电路基本构成、各器件特点等等。Thinkfun, Circuit Clay和Snap Circuits,都是不错的启蒙套装,安全、上手快、现象明显。每类套装各有千秋吧,没必要都买,主要看孩子对什么形式更感兴趣,玩的开心最重要。

Thinkfun用迷宫的形式,可以了解电路的基本构成及产生电流的几个要素。

Circuit Clay的黑色橡皮泥是绝缘介质(代表接地极),彩色橡皮泥是导电介质。孩子自己可以随意捏造型。捏好形成回路后,插上发光二极管,如果发光二极管反接,小灯就不会亮,通过自己反复尝试就能大概了解二极管的单向导电性。

Snap Circuit是以项目的形式呈现,元器件包括光敏电阻、热敏电阻、发光二极管、蜂鸣器等等,通过纽扣式接线搭建简单电路实现某一目的,比如给聋哑人设计发光报警器啊之类的,从而了解元器件基本特点,对电路设计和实现目的有个大概认识。

二、启蒙进阶

启蒙玩过以后,就可以玩点更复杂的啦。电学小子积木、TRONEX物理电路等,提供的元器件更丰富一些,可实现的功能也更多。通过搭建电路,可以定性的了解可变电阻、晶体管、感应电动机、整流器、光控开关、触控开关等等元器件的特性。

电学小子积木:连接方式跟snap circuit相似,都是纽扣式连线,可实现功能更丰富一些,功能的多少决定了套装的价格。

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TRONEX物理电路

这个牌子的物理电路分好几种,功能从简到繁,价格根据功能的多少也越来越贵。

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三、电学学习

启蒙也好,启蒙进阶也好,都以玩为主,增加感性认识。小高年级或初中开始正式学习电学时,要经历定性向定量认识的思维转换。

初学电路时,电路图与接线图之间的互换是基本功,即通过读电路图搭建实际电路,通过实际电路接线画出电路图。TRONEX物理电路套装作为启蒙还蛮不错的,但由于所有元件都集成在一起,电路搭建时,线路有时会很乱,我觉得不太适合作为这一阶段的实验装备。

作为实验科学,测量工具是必须具备的,如电流表、电压表等,某宝上各种实验套装里基本配置了初、高中实验的元件,一搜一大堆,比如下面这种。

比如欧姆定律,感兴趣可以查查为什么伏打1800年发明了电池,安培1802年提出了电流的概念,而到了1826年欧姆才实验改进和合理假设的前提下发表了关于电导率的论文,又由于欧姆的地位低微过了好几年他的欧姆定律才被认可。欧姆定律是实验与理论分析的完美结合,背后的故事比U=IR更复杂。采用实验的方式测量电阻两端电压与流过电流和电阻的关系,画出数据表格,再抽象成欧姆定律,我觉得比直接背公式来的更深刻些。

了解静电时,用验电器、玻璃棒、橡胶棒可以反复实验,搞清楚同种电荷相斥、异种电荷相吸、自由电子移动等概念。

更高级一点的,实验项目更多。

某宝的这一类实验套装,质量也就那么回事。我觉得能做实验就行,或许做上几次就不好用了,但做的过程中有收获也值了。

再专业一些的,可以买专门的实验教具,比如我刚买的这套就是高中老师的教具。常用的电路、电子器件都有,符号标记简洁明了,器件上有电位保护,背面可装磁铁吸在黑板上。如果再单配一只万用表,基本可满足初高中物理实验的要求了。

使用这套教具的前提是需要有一定的电路和电子知识,因为电阻、二极管、三极管这些器件需要自己配置,如果电气量超过了元件的最大限值或反接,会出元件烧坏、二极管击穿、电解电容爆炸等意外。器件损坏是小事,人身安全是大事。


特别需要注意的是️:电学实验有一定的危险性,比如接线考虑不周一旦短路的话,还是很吓人的,千万不要尝试短路!无论安全性多高的实验套装,实验前阅读注意事项和操作规则是必须具备的好习惯。

说的可能有点危言耸听,毕竟中学实验多是几伏的电压,短接、反接也没什么大不了。但电压再高些呢、更高些呢,我见过、听说过各种因不慎引起的恐怖后果,”电老虎”也不是浪得虚名。不仅仅是电学,对各类科学实验怀敬畏谨慎之心没什么坏处。

为预防出现意外,碰到不确定的实验可以提前用App预演一下。

如果觉得自由电子、电流、电阻这些名词很抽象,实验结合阅读建立形象化思维也是个不错的办法。比如,可怕的科学之电学,形象的解释了电流、电阻、电流经过电阻是为什么发热等等,书的最后还有写给家长的话,简要介绍了整个电学的发展历史;科学探索者之电与磁,也是不错的教科书类读物。


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