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物理学是以实验为基础的科学.初中物理教材中设置了大量的“探究实验”,这些探究实验大部分是从原来的学生实验、教师的演示实验和小实验变化而来.但是由于器材的原因,一些探究活动只能由教师演示、学生观察来进行,在这种情况下,教师应该重视课外小实验,更多地自制教具,开发出便于学生自制、操作的小实验,特别是研制花钱少且操作简单的教具,让学生的“实践活动量”有足够的保证.
重视这些小实验的教学,不仅有利于激发学生的学习兴趣,扩大学生的知识领域,提高学生学习物理的兴趣,而且有利于巩固知识,提高能力,对全面提高物理教学的质量有重要的意义.实验虽小,作用却大.
下面是我与学生在课余利用身边的常见的器材做的一些实验介绍.
1用可乐瓶造喷泉
【实验步骤】
(1)在可乐瓶的盖子上打两个孔,孔不易过大,以刚刚插入吸管为宜.
(2)向可乐瓶内注入大约3/4的水,再盖上打好孔的盖子.
(3)分别把直吸管和弯吸管插入两个孔中,直吸管插进水面,弯吸管不接触水面.
(4)用力吹那根没有接触水面的弯曲的吸管,这时就会看到直吸管的那一端有喷泉喷出来.
【实验大揭秘】在往瓶里吹气之前,可乐瓶里的气压和外界空气的大气压是相等的.用力吹那根没有接触水面的弯曲吸管,可乐瓶内的气压就会增加,因此可乐瓶内的水就会被瓶内气压压入直吸管内,直至喷出,形成了喷泉.
2小小喷雾器
【实验步骤】
(1)将吸管按照2∶1的比例剪成两截.
(2)先将较短的那截吸管插入盛水的杯中,使较长的吸管管口贴靠在短吸管的上端,与较短吸管的上部呈直角,并与水面保持水平.
(3)用力吹长的吸管,这时你就会看到小小喷雾器喷出水雾来.
【实验大揭秘】向吸管吹气时,两截吸管之间的气流加快,气压下降,而液面的气压与外界气压相同,都是大气压,所以液面的大气压就会把水压进短吸管,直至喷出.这个实验主要运用了伯努利定理:在气体和液体中,流速越大的位置压强越小.
3制作浮沉子
【实验步骤】
(1)用各种口服液的玻璃小瓶来制作浮沉子.用粗铁钉扎一下吸管孔(以扩大孔径),在瓶颈上缠绕适量的细金属丝(用以降低瓶口朝下时瓶的重心,并确保瓶口始终朝下),用带针头的注射器调节小瓶里装的水量,使小瓶刚好能漂浮在烧杯中的水面上,只让小瓶极少量体积露出水面,这样浮沉子就做好了.
(2)找一个500 mL左右的塑料饮料瓶,将饮料瓶中加入占容积95%左右体积的水,把拔掉吸管的小瓶(完整保留瓶盖)开口向下放入塑料饮料瓶中,漂浮在水面上,给塑料瓶加上盖子,塑料瓶内密封了少量空气.
(3)用手轻轻挤压塑料瓶,观察到小玻璃慢慢没入水中,使其刚好悬浮于水中.
(4)继续加大对塑料瓶的压力,观察到小玻璃瓶沉到水底.
(5)减小对塑料瓶的压力,观察到小玻璃瓶向上运动直至重新浮出水面,而且观察到有带颜色的药液由小瓶排入塑料瓶的水中(水被染成颜色).
【实验大揭秘】挤压塑料瓶时,塑料瓶发生形变,瓶内水面上方密闭空气被压缩,密闭气体气压变大.小瓶瓶口内侧药液产生的压强小于小瓶瓶口外侧水产生的压强,水被挤入小瓶内.小瓶总重变大,小瓶下沉.在下沉过程中,V排变大,浮力变大,当小瓶总重刚好等于小瓶所受浮力时,小瓶处于悬浮状态.继续加大压力,塑料瓶内密闭气体压强继续变大,水继续被压入玻璃小瓶内,小瓶总重继续变大,但由于小瓶已浸没于水中浮力不变,小瓶总重大于小瓶所受浮力,小瓶沉于水底.反之,减小对塑料瓶的压力,塑料瓶内密闭气体压强变小,小瓶瓶口内侧药液产生压强大于小瓶瓶口外侧水产生的压强,小瓶内药液被挤出,小瓶总重变小,当小瓶总重小于小瓶所受浮力时,小瓶将上浮至漂浮.漂浮时,小瓶总重等于所受浮力.
潜水艇与浮沉子升降道理是相同的.潜水艇下潜时,让海水充入水舱中,增大自重.当总重等于浸没时所受浮力时,潜水艇悬浮于水中.让海水继续充入潜水艇水舱中,增大自重,当总重大于浸没时所受浮力时,潜水艇沉入海底.反之,潜水艇让海水排出水舱时,减小自重,当总重小于浸没时所受浮力时,潜水艇上浮,漂浮于水面.
4形影不离的电流和磁场
【实验步骤】
(1)用细线把回形针拴好,吊起来.拿着回形针在磁铁上沿着同一个方向摩擦20次.
(2)把铝箔纸卷成长条,分别接在电池的正负两极.一个简单的电路就做成了.
(3)让铝箔纸导线的中心靠近吊起来的回形针,这时你会发现回形针会做剧烈运动.
【实验大揭秘】当铝箔纸接触到电池的正负极时,导线就通上了电,这时,在导线周围就产生了磁场.被磁铁摩擦过的回形针相当于磁针,当导线靠近它时,它因为受到磁场力的作用而剧烈运动起来.
5自制密度计
【实验步骤】
(1)取一支带有橡皮头的铅笔,在橡皮头上沿铅笔的轴向按上一个图钉,然后放在清水中,可以看到铅笔竖直浮在水面上.
(2)在铅笔与水面接触处划一条细横线,这就是水的密度刻度.
(3)把这个简易的密度计放在食用油、盐水中,就可以比较出三种液体密度的大小.
【实验大揭秘】密度计无论放在那种液体中都是漂浮的,这是一种平衡状态,因此它的重力始终等于它受到的浮力.它放入不同的液体里,浸入液体的体积是不一样的,但是它受到的浮力都是一样的,都等于它的重力.可以根据密度计上的刻度来直接读出所放入的液体的密度:把它放在密度比较大的液体里,那它浸入液体的体积就小点,把它放在密度比较小的液体里,那它浸入液体的体积就大点.这样的话密度计的刻度从下往上的示数是越来越小的,这个和量筒正好相反.
重视这些小实验的教学,不仅有利于激发学生的学习兴趣,扩大学生的知识领域,提高学生学习物理的兴趣,而且有利于巩固知识,提高能力,对全面提高物理教学的质量有重要的意义.实验虽小,作用却大.
下面是我与学生在课余利用身边的常见的器材做的一些实验介绍.
1用可乐瓶造喷泉
【实验步骤】
(1)在可乐瓶的盖子上打两个孔,孔不易过大,以刚刚插入吸管为宜.
(2)向可乐瓶内注入大约3/4的水,再盖上打好孔的盖子.
(3)分别把直吸管和弯吸管插入两个孔中,直吸管插进水面,弯吸管不接触水面.
(4)用力吹那根没有接触水面的弯曲的吸管,这时就会看到直吸管的那一端有喷泉喷出来.
【实验大揭秘】在往瓶里吹气之前,可乐瓶里的气压和外界空气的大气压是相等的.用力吹那根没有接触水面的弯曲吸管,可乐瓶内的气压就会增加,因此可乐瓶内的水就会被瓶内气压压入直吸管内,直至喷出,形成了喷泉.
2小小喷雾器
【实验步骤】
(1)将吸管按照2∶1的比例剪成两截.
(2)先将较短的那截吸管插入盛水的杯中,使较长的吸管管口贴靠在短吸管的上端,与较短吸管的上部呈直角,并与水面保持水平.
(3)用力吹长的吸管,这时你就会看到小小喷雾器喷出水雾来.
【实验大揭秘】向吸管吹气时,两截吸管之间的气流加快,气压下降,而液面的气压与外界气压相同,都是大气压,所以液面的大气压就会把水压进短吸管,直至喷出.这个实验主要运用了伯努利定理:在气体和液体中,流速越大的位置压强越小.
3制作浮沉子
【实验步骤】
(1)用各种口服液的玻璃小瓶来制作浮沉子.用粗铁钉扎一下吸管孔(以扩大孔径),在瓶颈上缠绕适量的细金属丝(用以降低瓶口朝下时瓶的重心,并确保瓶口始终朝下),用带针头的注射器调节小瓶里装的水量,使小瓶刚好能漂浮在烧杯中的水面上,只让小瓶极少量体积露出水面,这样浮沉子就做好了.
(2)找一个500 mL左右的塑料饮料瓶,将饮料瓶中加入占容积95%左右体积的水,把拔掉吸管的小瓶(完整保留瓶盖)开口向下放入塑料饮料瓶中,漂浮在水面上,给塑料瓶加上盖子,塑料瓶内密封了少量空气.
(3)用手轻轻挤压塑料瓶,观察到小玻璃慢慢没入水中,使其刚好悬浮于水中.
(4)继续加大对塑料瓶的压力,观察到小玻璃瓶沉到水底.
(5)减小对塑料瓶的压力,观察到小玻璃瓶向上运动直至重新浮出水面,而且观察到有带颜色的药液由小瓶排入塑料瓶的水中(水被染成颜色).
【实验大揭秘】挤压塑料瓶时,塑料瓶发生形变,瓶内水面上方密闭空气被压缩,密闭气体气压变大.小瓶瓶口内侧药液产生的压强小于小瓶瓶口外侧水产生的压强,水被挤入小瓶内.小瓶总重变大,小瓶下沉.在下沉过程中,V排变大,浮力变大,当小瓶总重刚好等于小瓶所受浮力时,小瓶处于悬浮状态.继续加大压力,塑料瓶内密闭气体压强继续变大,水继续被压入玻璃小瓶内,小瓶总重继续变大,但由于小瓶已浸没于水中浮力不变,小瓶总重大于小瓶所受浮力,小瓶沉于水底.反之,减小对塑料瓶的压力,塑料瓶内密闭气体压强变小,小瓶瓶口内侧药液产生压强大于小瓶瓶口外侧水产生的压强,小瓶内药液被挤出,小瓶总重变小,当小瓶总重小于小瓶所受浮力时,小瓶将上浮至漂浮.漂浮时,小瓶总重等于所受浮力.
潜水艇与浮沉子升降道理是相同的.潜水艇下潜时,让海水充入水舱中,增大自重.当总重等于浸没时所受浮力时,潜水艇悬浮于水中.让海水继续充入潜水艇水舱中,增大自重,当总重大于浸没时所受浮力时,潜水艇沉入海底.反之,潜水艇让海水排出水舱时,减小自重,当总重小于浸没时所受浮力时,潜水艇上浮,漂浮于水面.
4形影不离的电流和磁场
【实验步骤】
(1)用细线把回形针拴好,吊起来.拿着回形针在磁铁上沿着同一个方向摩擦20次.
(2)把铝箔纸卷成长条,分别接在电池的正负两极.一个简单的电路就做成了.
(3)让铝箔纸导线的中心靠近吊起来的回形针,这时你会发现回形针会做剧烈运动.
【实验大揭秘】当铝箔纸接触到电池的正负极时,导线就通上了电,这时,在导线周围就产生了磁场.被磁铁摩擦过的回形针相当于磁针,当导线靠近它时,它因为受到磁场力的作用而剧烈运动起来.
5自制密度计
【实验步骤】
(1)取一支带有橡皮头的铅笔,在橡皮头上沿铅笔的轴向按上一个图钉,然后放在清水中,可以看到铅笔竖直浮在水面上.
(2)在铅笔与水面接触处划一条细横线,这就是水的密度刻度.
(3)把这个简易的密度计放在食用油、盐水中,就可以比较出三种液体密度的大小.
【实验大揭秘】密度计无论放在那种液体中都是漂浮的,这是一种平衡状态,因此它的重力始终等于它受到的浮力.它放入不同的液体里,浸入液体的体积是不一样的,但是它受到的浮力都是一样的,都等于它的重力.可以根据密度计上的刻度来直接读出所放入的液体的密度:把它放在密度比较大的液体里,那它浸入液体的体积就小点,把它放在密度比较小的液体里,那它浸入液体的体积就大点.这样的话密度计的刻度从下往上的示数是越来越小的,这个和量筒正好相反.