資源簡介

處處留心皆學(xué)問
——物理實驗與實驗器材的改進
一、用玻璃杯做實驗
玻璃杯是生活中常見的用品，利用它可以做很多趣味十足的物理小實驗。下面我把教學(xué)中常做得幾個小實驗整理下來與大家分享。
一、光學(xué)小實驗：
1．神奇的放大鏡：
①在透明玻璃杯中倒入適量的水，透過水杯看對面的手指，發(fā)現(xiàn)手指變得又粗又大。
②用一只透明的玻璃杯裝上水之后，觀察電視機彩色條紋，相當(dāng)于一個放大鏡，能看到紅、綠、藍(lán)三種顏色！
原理：盛水的玻璃杯相當(dāng)于一個凸透鏡，當(dāng)物體放在焦距之內(nèi)時，成正立放大的虛像。
2．一杯三折：
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將一支吸管斜插入玻璃杯中的水里，可以觀察到吸管出現(xiàn)了三個折彎。
3、分身有術(shù)：
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在盛水的透明玻璃杯中放入一枚硬幣，從側(cè)面看去，在適當(dāng)?shù)慕嵌瓤梢杂^察到三枚硬幣，其中第三枚是杯子側(cè)壁反射所成的虛像。
原理：光的折射現(xiàn)象形成的虛像
二、聲學(xué)小實驗：
　1．水能傳聲：在玻璃杯中放入適量的水，然后放入一尾小金魚，在杯子旁邊擊掌，小金魚會聽到擊掌聲嚇得亂游動，說明“水可以傳聲”。
　　2．奇妙的編鐘：找七只相同的杯子，分別向其中倒入不同量的水，調(diào)節(jié)水的多少，然后用小木棍敲擊杯子，可以發(fā)出不同音調(diào)的聲音，如果調(diào)節(jié)適當(dāng)，還可以演奏出音樂。
三、力學(xué)小實驗：
1．會吸水的杯子：取一小段蠟燭將其固定在一盤子中央，向盤子中倒入適量的水，點燃蠟燭，把玻璃杯倒扣在蠟燭上，蠟燭慢慢地熄滅，同時觀察到玻璃杯里的水位緩緩地升高了，盤子里的水漸漸地減少了。
原理：蠟燭燃燒在燃燒過程中導(dǎo)致杯子內(nèi)部的氣體壓強小于杯子外部的氣體壓強，所以盤子里的水會被壓進杯子，使杯子中的水位升高。
2．覆杯實驗：?
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如圖所示，取一玻璃杯用硬紙片把杯口蓋嚴(yán)，手按住紙片把杯子倒置，放開手后，硬紙片立即下落；若在杯內(nèi)盛滿水后再用硬紙片把杯口蓋嚴(yán)，手按住紙片將杯子倒置，放開手后，紙片不下落，水也不流出，還可以將杯子向各個方向轉(zhuǎn)動，使杯口朝向不同的方向，紙片也不下落。
原理：大氣有壓強且向各個方向都有壓強，正是由于大氣壓強的作用，紙片不下落。
?3．筷子提米：
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????如圖所示，取一玻璃杯、一根竹筷，足量的米，將竹筷放入杯中，然后裝入米，用手將米摁實，用手輕輕提起筷子，杯子和米一起被提起來了。
原理：米和杯子之間、筷子和米之間有摩擦力。
?　　4．會吸附的杯子：取一透明小玻璃杯，向其中倒入適量的熱水，晃動之后迅速將熱水倒掉，然后迅速地將杯子倒扣在手臂上（要求杯口要能緊貼在手臂上），然后將杯子翻轉(zhuǎn)過來，發(fā)現(xiàn)杯子牢牢地吸附在手臂上不掉下來.
原理：杯內(nèi)的氣壓小于外部的氣壓，被大氣壓壓在手臂上。
?物理學(xué)與我們的生活聯(lián)系最緊密，物理現(xiàn)象大量地存在于我們的周圍，只要我們善于發(fā)現(xiàn)，思路創(chuàng)新。就能夠找到很多來源于生活的既有用又有趣的小實驗，不僅能夠給學(xué)生以啟迪，還因為來源于生活，學(xué)生感到親切，極大的提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。更好的體現(xiàn)“從生活走向物理，從物理走向生活”這一新課標(biāo)理念。
二、小小礦泉水瓶的自述：
我是小小礦泉水瓶，本著“鞠躬盡瘁，死而后已”的精神，當(dāng)你喝光了水后，不要著急扔了我，相信我，只要你能想得到我能在的地方，我就能夠如你所愿。要不信，看我提醒你一下，你看看是不是。
一、看力學(xué)中哪兒能夠找到我的身影
1.來，捏捏我，看到了吧，我變形了，“力可以使物體發(fā)生形變”。
放我在桌上，推我吧，看，我由靜止變的運動起來，“力可以改變物體的運動狀態(tài)”呀。
2.用力捏我呀，用力捏；用力推我呀，用力推……怎么樣？“力的大小影響力的作用效果” 吧，地球人都能看的出來。
朝前推我，我向前動；向后推我我向后動；斜推、正推我動的不同，“力的方向影響力的作用效果”。
裝上水，平放我在桌面上，推我中間，我就朝前滾；推我一頭的帽兒我就原地打轉(zhuǎn)，得了，“力的作用點影響力的作用效果”也好理解了吧。
當(dāng)然，如果你能夠想到控制變量，我就由草民班子變成正規(guī)軍了。
3.研究“牛頓第一定律”的推導(dǎo)時，我可以充當(dāng)滾動的小球，質(zhì)量絕對好控制。慣性實驗中，我可以壓在桌上，比一杯水好用。
4.講液體壓強時，你可以在我身上扎幾個深度不同的孔，裝滿水，看吧，液體壓強與深度的關(guān)系就展現(xiàn)在你眼前了。
5.當(dāng)然，如果你找個我們個兒小的兄弟，在蓋上打個孔，裝上兩根管，一根接到注射器上，一根留著當(dāng)進出水口，肚中裝些水，放入幾粒小石子，得了，一個簡易的潛水艇新鮮出爐了，試試吧！
等等、等等……
二、看熱學(xué)中的我吧
1.大熱天把我放到冰箱里涼快一會兒，取出后放桌上，我能從空氣中幫你得到水，可惜出現(xiàn)在瓶外了，這叫什么？讓我想想，對，就是“液化”。
2.少少裝點水，蓋上瓶蓋，把我擰成麻花吧，擰啊擰啊，我肚中的水蒸氣要做功了！”“砰”的一聲，可憐的瓶蓋飛了，水蒸氣對瓶蓋做功，內(nèi)能減少，溫度降低，白霧出現(xiàn)在我的瓶嘴邊，怎么樣？夠意思吧，有聲有色，知識豐富啊。
3.找個我的雙胞胎，給我裝上同樣多的水，分別給我們包上白紙和黑紙，經(jīng)常量量水的溫度，你就可以了解白色與黑色的吸熱能力了。
三、我謙虛，光學(xué)中稍稍展示一下。
1.我可以當(dāng)個凸透鏡，讓你觀察我當(dāng)放大鏡的成像情況。
2.我可以包上黑紙，蒙上底后打個孔，配上描紅的半透明紙，觀察小孔成像情況。
3.當(dāng)然，如果你有足夠的耐心，可以剪下我瓶蓋附近一片，貼上包香煙的錫紙，做成一個凹面鏡，用處很多。
四、你看，你看，電學(xué)中我撿幾個說說吧。
1.如果你已經(jīng)把我做成了凹面鏡，就用我做自制手電筒的燈頭吧。剪剩的部分可以做為手電筒的外殼，當(dāng)然，開關(guān)可以粘在我身上，電池可以裝在我肚中。聯(lián)好電路，你拿著我就可以實現(xiàn)“讓電燈發(fā)光”的愿望了。
2.當(dāng)然，我也是“摩擦起電”的好器材，空瓶在頭上擦幾下，拿個氣球我能吸住它半天。
3.在我身上纏上導(dǎo)線，我可以變成滑動變阻器；纏上線圈，我可以進出磁場學(xué)發(fā)電……
在我肚中裝些水，把磁化的縫衣針別到小塊塑料泡沫上，放入我肚中的水中，好了，一個簡易的指南針做成了，蓋上蓋，不管我站著、躺著，你都可以用。一般人我不告訴他——專對農(nóng)村買不到指南針的小朋友所說。
哎呀呀，我的用處太多了，說也說不完，咱今天低調(diào)點，就說這些吧。還是那句話“只有想不到，沒有做不到”如果你能想出更多用處，那是我們礦泉水瓶的功勞。
三、“探究凸透鏡成像規(guī)律"實驗中光源的改進
?“探究凸透鏡成像的規(guī)律”實驗中，用蠟燭作為光源簡單易行，可以幫助學(xué)生得出凸透鏡成像的基本規(guī)律，對培養(yǎng)和提高學(xué)生的實驗?zāi)芰Γ岣邔W(xué)生的知識水平起到了積極的作用，但我認(rèn)為用蠟燭作為光源仍有以下幾點不足：
第一，由于燭焰自身沿透鏡主軸方向有一定的厚度，測定的物距不是唯一的，這會給確定像的位置帶來困難，從而使得測量數(shù)據(jù)誤差較大．
第二，由于蠟燭在燃燒的過程中不斷變短，因此燃燒一段時間后就不能使?fàn)T焰中心、凸透鏡光心和光屏中心在同一高度上，從而在光屏上找不到像的位置時就必須重新調(diào)整蠟燭的高度。
第三，燭焰易晃動且大小不穩(wěn)定，從而對光屏上像的清晰度產(chǎn)生影響而不便觀察。
第四，由于此實驗要光線暗的實驗室中進行，空氣流通不暢，蠟燭在燃燒時發(fā)出濃烈的氣味并使實驗室內(nèi)二氧化碳濃度增加，使學(xué)生感覺不適。
第五，在實驗過程中蠟燭不易固定，如果不慎還容易引起火災(zāi)，存在安全隱患。由于以上因素，我利用如下器材制成的光源來替代本實驗中的蠟燭作為光源。
制作材料 電池盒，5號或7號干電池2節(jié)，“2.5V 0.3 A”的小燈泡1只，焦距為，一5 cm的凸透鏡1個，圓柱形塑料(紙)盒(直徑比凸透鏡直徑略大，長lOcm左右)，毛玻璃(較薄)、紙板(不透明塑料板)、F形擋光板各1塊，開關(guān)，導(dǎo)線，502膠水和雙面膠。
制作方法及過程
(1)把圓柱形盒子左、右端蓋子剪掉；
(2)在一塊圓形(剛好放進盒子為宜)紙板(不透明塑料板)的中間剪出一個直徑比凸透鏡直徑略小的圓形孔，用膠水把凸透鏡粘在圓形孔內(nèi)(如圖1所示)，然后把紙板固定在盒子中間靠右位置(凸透鏡的主光軸和盒子的軸線重合)，如圖2所示；
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(4)把中間挖成F形的擋光板用膠水固定在毛玻璃上(如圖4所示)且固定在剪下的盒子的右端，作為前蓋套在盒子上(可取下)，使字“F”的中心在凸透鏡的主光軸上(即使燈泡中心、凸透鏡的光心和字F的中心在同一條直線上)；
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(5)在盒子的下方固定一個支架，這樣就制成了一個可以替代蠟燭的光源，如圖2所示．使用時只需把此光源固定在光具座的支架上就可以了。
說明 在“探究凸透鏡成像的規(guī)律”的學(xué)生實驗中用此光源替代蠟燭，具有如下特點：
(1)由于該光源(F形擋光板)的自身厚度很薄，物距更容易確定，可以避免使用蠟燭時物距不是唯一的值而給確定像的位置所帶來的困難，從而使所測數(shù)據(jù)誤差更小；
(2)在本學(xué)生實驗中，該光源的位置始終固定在透鏡的主光軸上，而且該光源也不會受風(fēng)的影響而晃動或改變大小，因而避免了由于蠟燭燃燒變短、燭焰晃動等因素給實驗帶來的不利影響，使光屏上所形成的像更加清晰、穩(wěn)定，從而減小了實驗誤差；
(3)使用蠟燭時，燭焰所成的像可以使學(xué)生非常直觀地得出蠟燭成上下倒立的實像，但卻不能觀察所成的像也是左右倒立的特點。由于該光源為F形，從光屏上所成的像可以直觀地觀察到，像的左右也是倒立的，這樣在實驗的過程中就能糾正學(xué)生那種片面地認(rèn)識，即凸透鏡成實像時只是上下倒立的錯誤觀點。這是使用蠟燭作為光源時不能直接觀察到的；
(4)該光源的使用范圍比蠟燭更加廣泛。如果把F形擋光板(前蓋)取下后就可以作為一個平行光源來使用，可以用來測量該學(xué)生實驗中所使用凸透鏡的焦距等；
(5)該光源還具有安全可靠、可重復(fù)使用的特點；
(6)該實驗器材也可由學(xué)生自己制作完成，這樣不僅能培養(yǎng)學(xué)生的動手習(xí)慣和動手制作能力，還培養(yǎng)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識的興趣和探究科學(xué)知識的精神，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。
四、幾個實驗與實驗器材的改進
一：覆杯實驗
原實驗的不足：
有同學(xué)認(rèn)為是水把硬紙片弄濕后沾在杯口了，不完全信服是大氣壓的原因；
2，硬紙片和杯口密封不好，容易掉下來。
改進措施：
1，用塑料薄板代替硬紙片，用塑料杯代替玻璃杯，在杯底鉆一小孔，用透明膠布封好，在做實驗時，把膠布揭開，由于水和空氣接觸，硬紙片就會掉落。
2，用玩具氣球，剪成圓筒狀，套在茶杯口上作為膠墊密封，這樣裝滿水倒立后，無論怎樣用力向下甩塑料薄板都不掉落。
效果：效果明顯，激發(fā)學(xué)生的興趣，深受學(xué)生的喜愛，并留下深刻的記憶。
此實驗簡單易做，都是來自生活之物，離學(xué)生很近。同行們不妨一試。
二：浮力的方向：
原因不足：以往通過受力分析告訴學(xué)生浮力的方向，沒有直觀性，太抽象。
改進措施：借助于重力探究方向的啟示，設(shè)計實驗證明浮力的方向與水平面垂直向上，如圖：將乒乓球、細(xì)線、小鐵塊連在一起放在透明盛水的水杯中，觀察判斷細(xì)線與水面的關(guān)系，將水面傾斜不同角度再觀察，發(fā)現(xiàn)始終與水平面處置。
效果：現(xiàn)象直觀，效果明顯。
三：浮力產(chǎn)生的原因：
意圖：解決學(xué)生無法直觀的感受到物體不受浮力的情況
措施：將一只塑料可樂瓶剪去底部（瓶頸的截面直徑略小于乒乓球的直徑）。如圖甲把一只乒乓球放在瓶內(nèi)，從上面倒入水，觀察到有少量水從乒乓球與瓶頸縫隙中流出，但乒乓球并不上浮，直到水倒?jié)M后，乒乓球還沉在水底并沒有浮起來，因為乒乓球下部沒有水，所以沒有受到水對其向上的壓力，只有水對乒乓球豎直向下的壓力，所以乒乓球始終沉在水底。如乙圖當(dāng)用手指堵住瓶頸的出水口，使水慢慢流下并注滿玻璃管后，由于乒乓球的下部有了水，所以受到了向上的浮力，由于乒乓球所受浮力大于其自身重力，所以乒乓球上浮。
效果：簡單、醒目、直觀性強、趣味性強。
一、壓強綜合演示器
1、材料：
塑料可樂瓶（或礦泉水瓶）一個、錐子一個
2、制作方法：
（1）在可樂瓶蓋中央扎一個孔
（2）在距可樂瓶底同一高度（約2厘米高度）瓶壁周圍扎若干個孔
（3）在可樂瓶同一方向側(cè)壁上由低向高扎若干個孔
3、使用方法：
（1）探究固體壓強問題 先把原來扎的所有孔用膠帶粘上，灌滿水。然后把該瓶上下面分別放在海綿上可研究壓力作用效果與受力面積的關(guān)系；灌不同量水底朝下放在海綿上可研究壓力作用效果與壓力的關(guān)系。
（2）探究液體壓強問題 先把原來在瓶壁上扎的所有孔用膠帶粘上，灌滿水。把膠帶分別揭掉可研究液體壓強的特點（水柱噴出遠(yuǎn)近表示水壓大小）。有水噴出說明液體對側(cè)壁有壓強；把同一高度的膠帶揭掉可研究液體壓強與方向的關(guān)系；把同一高度的膠帶揭掉可研究液體壓強與方向的關(guān)系；把同一側(cè)的膠帶揭掉可研究液體壓強與深度的關(guān)系。
（3）探究大氣壓問題 先把原來在瓶壁上扎的所有孔用膠帶粘上，灌滿水。把同一高度的膠帶揭掉，當(dāng)不用手按住蓋上的孔時，瓶壁周圍有水噴出。用手按住蓋上的孔時，水沒有噴出。以此來說明大氣壓的存在。
五、自制教具兩則：
二、自制浮沉器（或叫自制小潛艇）
1、材料：
塑料可樂瓶（或礦泉水瓶）一個、石子若干、橡皮塞一個、玻璃管一段、橡皮管一段、錐子一個
2、制作方法：
（1）在可樂瓶底部扎幾個孔
（2）在可樂瓶里放幾個石子（使可樂瓶豎直漂在水中）
（3）找一大小合適的橡皮塞，在瓶塞上打孔穿上一段玻璃管，然后在玻璃管上套上橡皮管，最后把穿有玻璃管、橡皮管的橡皮塞塞到可樂瓶上。瓶口與管之間封閉要好。
3、使用方法：
（1）探究物體的浮沉條件 把浮沉器放入透明的高水槽中，用嘴吹或吸橡皮管分別使浮沉器在水中漂浮、下沉、懸浮、上浮，通過分析研究物體的浮沉條件。
（2）探究潛水艇的沉浮原理 把浮沉器放入透明的高水槽中，用嘴吹或吸橡皮管使自制小潛艇在水中下潛、上浮。演示并分析潛水艇的沉浮原理。

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