壹、原則物化的背景
有壹天，美國雷神公司的電工珀西？斯潘塞在做雷達振動實驗時，偶然發現上衣口袋裏的巧克力糖融化了。珀西是個思想家。他沒有放過這次事故。他在想，“太好了，為什麽巧克力會融化？”然而，還有壹次，他剛爬上雷達塔，手裏拿著的巧克力又開始融化了。放眼望去，沒有火爐，只有雷達在發射強大的電磁波。他猜測電磁波有加熱食物的功能。經過壹系列的實驗研究，他證實了這壹推測，並發現了微波能使食物中的分子運動並產生熱量的原理。於是，世界上第壹臺微波爐於1947年在珀西手中誕生，他實現了不用火“烹飪”食物的創舉。
從1864年英國科學家麥克斯韋發現電磁波，到微波爐發明，前後不過80多年，人們把壹個物理原理變成了壹項實用技術，惠及無數家庭。這個原理具體化的例子數不勝數。所以物理原理來源於生活，服務於生活，更重要的是創造生活。物理教學的目標是將物理原理與創新實踐相結合，鼓勵學生靈活運用物理知識和科學原理，結合日常學習和生活中遇到的問題進行發明創造和技術創新，不斷提高創新能力。
原理物化1:壓力原理的應用――恒液位墨水瓶
如圖1所示，鋼筆蘸水的墨水瓶中的墨水液面保持不變，使鋼筆蘸水或吸水時墨水不汙染鋼筆。它利用了物理學知識中的壓力原理:當用筆吸水使蘸口處的液面降低(低於氣道口)時，空氣就會進入墨水瓶內，這時，瓶內壓力就會增加，水壓就會出來，直到瓶內壓力與蘸口處的液面壓力相等。此時瓶內壓力為空氣進入瓶內產生的壓力與墨柱產生的壓力之和(墨位差)，蘸嘴液面處的壓力為大氣壓。在這個循環中。
二、物化步驟的原則
原理物化是從某壹科學原理出發，通過創造性思維設計，將抽象的原理固化為壹種新產品或新方法的創意和技術方案的創造性實踐活動。首先，創造者需要運用所學的科學原理和知識創造出壹種產品或壹項新技術，這是創新精神的體現；其次，為了發明新產品，創作者需要學習和掌握很多實用的制作技術，動手能力會加強；第三，創作者通過創造性思維和動手制作，成功地將科學原理轉化為實物，這將極大地激發他們的學習興趣和創造力。
壹般原理物化的創建模式如圖2所示。
1.探索物理原理
物理原理都是由壹定的規律構造出來的。學習物理原理不僅要知道它是什麽，還要知道它是為什麽，絕不能滿足於死記硬背內容。也就是說，我們不僅要知道物理規律的內容，還要了解它們的背景，通過分析總結出哪些物理現象；同時，要註重物理原理和規律內涵的探索，特別是實驗探索。實驗盡量自己做，我們發現或得到的規律(哪怕是重復別人的)更容易理解。
2.創建壹個主題選項
引導學生用創造的眼光去尋找日常學習、生活和社會活動中不方便、不方便的問題或不如意的事情，然後結合所學的物理知識和原理，進行有目的的發明或創新。
原理物化2:虹吸原理的應用――永不漏水水箱
(1)生活問題:水槽底部連接有排水裝置。久而久之，由於零件和材料的老化，縫隙變大，滲水，給生活帶來困擾。
(2)物理原理:虹吸原理
(3)發明:設計壹個底部沒有出水口的水槽，然後用虹吸管將水排出，如圖3。將活塞推桿下推到底部，水被壓入排水管。根據虹吸原理，水槽裏的水不斷自動排出，直到用完為止。將活塞推桿向上拉到原來的位置，以便再次使用。由於水槽底部沒有出水口，達到了永不漏水的目的。
3.相關信息查詢
為了不侵犯他人的知識產權，需要調查自己的創作目標，即市場調研、網上查詢和專利檢索。如果別人已經做出了相同或相似的產品，那麽妳就不能繼續開發，否則就是白費力氣，得不到知識產權。
4.物理和化學模型設計
根據基本的科學原理，發揮妳的直覺和創造力，設計選題的形狀、結構、方法和實施方案。該設計方案用料簡單，結構巧妙，易於實現，是壹種較好的設計方案。
原理物化3:法拉第電磁感應原理的應用――免電池遙控器
(1)生活問題:遙控器在家用電器中廣泛使用，導致電池大量消耗，隨之而來的是嚴重的環境汙染問題，因此有必要發明壹種不用電池的遙控器。
(2)物理原理:法拉第電磁感應原理。
(3)信息查詢:①經過專利查詢，自發電手電筒已經存在，無電池遙控器還沒有，可以開發項目；②開發時可以參考自發電手電筒的原理，符合發明-移植發明的技術。或者，直接根據電磁感應原理。
5.其他技能援助
有邏輯性就是寫文章或做事情能按順序做好，發明創造也是如此。在創造過程中，壹切科學原理、方法、技巧、經驗、技術都是“原理”。只有把這些“原則”武裝起來，妳才能在“創造”的戰場上馳騁，到達成功的彼岸。所以除了教給學生物理知識和原理之外，還應該滲透壹些創造性的方法和技巧，甚至訓練壹些實用的制作技術，比如組合發明、機械加工技術等。只有這樣，才有可能把虛擬變成現實，把無形的物理原理變成有形的發明。
6.發明和成就
根據預先設計好的方案，做壹個模型來測試，看看設計方案是否有效。然後，不斷修改完善，直到作品完成。
原理物化4:浮力原理的應用――水龍頭止水開啟保護器
(1)創作題材:有時候停水忘記關水龍頭，突然來水容易造成水溢出，不僅浪費水資源，還會造成漏水等損失。制造壹種裝置，當水來的時候可以關閉水路。
(2)信息查詢:“自來水未開報警”已經存在，未發現其他報告。
(3)物理原理:浮力的定義——流體(包括液體和氣體)中物體上下表面的壓力差。很多老師在驗證這個原理的時候做過壹個重要的實驗――浮力消失，如圖4。
器材:壹個大小合適的玻璃漏鬥，壹個乒乓球，壹杯紅水。
步驟:①有意將乒乓球推入水中，放開後乒乓球會迅速浮起。(2)用手握住漏鬥，把乒乓球放進去，用大拇指按住乒乓球，往漏鬥裏倒水，松開大拇指，可以看到乒乓球沒有浮起來。(此時漏鬥柄下口有水流出，這是因為乒乓球和漏鬥沒關緊。).③用手指堵住出水口，可以看到漏鬥手柄內水位逐漸上升。當水位上升到乒乓球時，乒乓球立即漂浮起來。
(4)理化設計與實驗:受“浮力消失”實驗的啟發，壹名學生發明了“水龍頭保護器”，其結構原理如圖5所示。
材質:以PVC管為主體，尺寸自定；浮球應該是橡膠制成的空心球。
驗證:①從置球口放置浮球；②分別將保護器的進水管與自來水管道連接，出水管與水龍頭連接；(3)關閉自來水進水閥，打開水龍頭讓水流出；(4)打開自來水進水閥，水龍頭無水流出，說明浮球下沈，堵塞了出水口；⑤關閉水龍頭後等待壹段時間。根據浮力原理，浮球應該會浮起來，然後打開水龍頭，水應該會流出來，但是沒有水出來。實驗失敗了。為什麽？
探究:①水不流出，說明浮球不浮，即浮球沒有浮力。原因是什麽？(2)實際上，驗證的步驟(4)已經預測到了問題。因為浮球和光滑的管壁之間沒有縫隙，沒有水流出，導致浮球下面永遠沒有水(即使關了水龍頭也沒用)，所以浮球得不到浮力，浮不起來也就不足為奇了。③將浮球與出水口之間的管壁打毛，使少量水從出水口漏出。④再次重復驗證，成功。
(5)創造成果:①選擇合適的材料和壹定的尺寸制成成品；②保護器有壹個缺陷，就是浮球永遠無法完全關閉出水口，必須放出少量的水，這樣也會造成少量水的浪費。因此，需要後續研究來提高創意成果。
綜上所述，物理教學不僅要提高學生的科學素養，更要讓學生學會創新，勇於創造，不斷增強技能。原理物化是非常有效的手段。
(編輯郭)
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