中学物理实验研究

专题一、自制教具

定义：不是由工厂生产的，是由教师实验员和学生自己制作的用于教学的仪器用具。

意义：

1.科学家的优良传统。

2.培养学生的动手能力和科学创新能力。

3.符合我国科学探究教学的基本理念。

4.自制教具具有超前性、领先性。

制作原则：

1.经济性。我们要求自制的教具少花钱或不花钱,这样教具成本低,只要能达到演示效

果就行。所以,我们提倡“坛坛罐罐当仪器,拼拼凑凑做实验”,利用生活中常见的易拉罐、废笔竿等制作教具。自制教具取材于生活周围,可以加深学生对物理、技术、社会相互关系的认识,还可以培养学生的环保意识。

2.启发性。制作的教具应该有丰富的物理学思想,有利于启迪学生的思维,有利于培养

学生的创造能力。我们反对重要物理原理无法展现的教具。这样的教具,学生看了实验一无所知,一无所获。我们提倡让学生看淸所需要演示的物理现象,启发学生思考,并最终完成知识构建。比如笔者设计的“斜面受力随倾角变化演示仪”用锯片形变显示斜面受力,学生很容易理解其工作原理,看清物理现象,具有较强的启发性。

3.可靠性。我们要求自制的教具能坚固耐用、不易损坏、安全可靠、工作稳定。我们

做的教具并不是只做一次实验就不要了,也不是只求偶尔成功一次。如笔者制作的静电跳球实验,不但能在干燥的环境下实验,还能在潮湿的环境中实验,这样的教具重复性能好,更值得推广

4.直观性。教具是演示物理现象给全班同学观察的,不是一个人拿在手里的袖珍玩具。

所以自制教具尺寸应该尽可能大一点。用八个字可以概括“尺寸够大,简单明了”。

另外,我们还可以将教具制作的非常精美、新奇,这样可以充分调动学生的兴趣。比如:我们可以在静电滚筒上面贴上各种漂亮的图片(如奔腾的骏马》,使得观赏效果更佳,学生参与热情更浓。

5.完整性。自制教具演示的物理原理应该清晰明了,让学生完成完整的知识构建。我们

设计的教具要尽量展示方法、展示原理、展示过程。比如:在避雷针原理实验中,笔者创造性地用三个自制的静电计与“云层”(一个电极)相连,通过静电诖张角的变花演示尖端放电过程中“云层”电量的变化。这样,学生对尖端放电过程就有了比较全面、深入、完整的了解。

基本要求：

1.不要脱离中学物理教材。脱离了中学物理教材,任何具有深奥物理原理的仪器,都会

在中学课堂上失去光辉、失去意义。

2.不要放弃一点一滴的改进。前人已经有了许多这方面的研究,各种资料都有许多介绍,

但是只要我们抓住某一点或某一个方面进行改进,也可以得到收获。例如:在趣味性方面着手,可以增加学生尝习兴趣,刺激学生的兴奋神经,产生深刻印象,提高学生学习物理科学的积极性。又例如:在制作材料上下功夫,如果能使学生唾手可得,显然具有推广意义。再例如:在启发性方面着手,可以展示物理过程,让学生揭示物理现象发生的步骤。

3.不要超出自己制作能力的范围。一切从实际出发,量力而行。否则一旦动手之后,难

以为继其次,教具创新设计的出发点。

其次,教具创新设计的出发点有:

1.变原理。改变教具制作原理往往能给教具带来创新,特别是在电学实验方面。随着科

技的进步,各类新电子元件相继诞生;恰当的运用会使以前的电路得到简化并且使性能得到提高。因此,我们可以改变设计原理,在新设计中加入新科技产品达到创新的目的。比如作者采用倍压整流原理设计的高压静电电源就可以很可靠出色地演示多个静电实验。

2.变元件。在教具创新设计中,我们可以从改变元件方面出发,引进新科技为量,降低制

作成本、改善演示效果。当然,这对制作者的要求很高。制作者不但要对模拟电路、数字电路知识比较熟悉,还要随时关注新电子产品的推出以及产品的性能。

3.变方法。同一个物理原理通常可以通过不同的方法演示或者模拟出来,只要我们细心

研究,就可以设计出不同的教具。比如:演示平抛运动的时候,我们可以用平抛运动演示仪来演示平抛运动的水平和竖直分运动,我们也可以设计出“等速水流瓶”来模拟平抛运动的轨迹。

4.变大小。对自制教具尺寸要严格要求,通常要求教具足够大,才能使得演示效果显著。

因此,我们可以摸索新方法,通过改变教具大小使之得到创新。

材料来源：

1.找。生活中时时留神,处处寻找。例如:矿泉水瓶可以做静电滚筒,找来玻璃球可做碰

撞实验。

2.捡。在垃圾桶或垃圾箱拣破烂,在工地拣废料。从垃圾箱里拣来旧易拉罐,可以做反

冲实验、做异型导体,用易拉罐侧面可以制作静电计指针等拣来塑料瓶做液体压强演示实验;拣来钢筋,铁丝等也有用处。

3.要。向有关单位和个人要一些少量报废的东西。向水电工要废旧日光灯管、废料管:

向医务室要废针头,废药瓶;向办公室工作人员要废椭圆形墨水瓶,废签字笔。

4.买。能不买的尽量不买,有些找不到又不宜制作的物品才花少量钱去买例如:磁铁、

电阻、电容等。

瓶瓶罐罐当仪器，拼拼凑凑做实验。

专题二、测量部分的自制教具

一、测长度—刻度尺使用方法：

1会“选”，指刻度尺的选择，不同的刻度尺其精确程度不同，也就是分度值不同。测量对象不同，所需的精确程度也不同。

2会“看”。读数时，视线要与尺面垂直，不要斜视。

(1)看刻度尺的零刻线是否磨损。如已磨损应从其他清晰划线量起

(2)看刻度尺的量程(测量范围)。原则上测长度要求一次测量，如果测量范围小于实际长度，势必要移动刻度尺测量若干次，这样会产生较大的误差。

(3)看刻度尺的分度值。分度值反映了刻度尺的准确程度和测量结果的有效性。量程和分度值应从实际测量的要求出发进行选择。

3会“放”。尺要沿着所测的物体，不利用磨损的零刻线。所谓沿着，一是指放正不歪斜；二是指要尽可能地贴近被测长度。零刻线磨损的应以其他某一刻线为零点，读数时要注意减去“零点”前的数字

4会“读”。精确的测量需要估渎，指在读数时，除准确读出分度值的数字(准确值)外，还要估读到分度值的下一位(估计值)。如25．38cm中，25．3cm是准确值，0．08cm 是估计值，虽然估读的并不准确，但它对我们还是有用的，它表示该物体的长度在25．3～25．4cm之间而更接近于25．4cm。

5会“记”。记录测量结果时，除了正确无误地记下所读出的数字外，还要标明单位，只写了数字未标明单位的记录是没有意义的。

长度的测量方法：累积法，化曲为直法，平移法，公式法

二测时间

1单位：国际基本单位是秒，符号s 常用的有：小时（h），分钟（min）

2转换关系：1小时（h）=60分钟（min）=3600秒（s）

3、测量的工具：秒表、时钟

4、停表读数：长针转一周，时间为30秒；短针转一周，时间为15分

三测质量—托盘天平的使用方法

1“放”先要放置托盘天平于水平桌面上，先通过调节底板下的螺钉，使底板水平

2“调”（1）游码回零：把游码放在标尺左端的“0”刻度线上.（使用天平前游码回零）（2）调横梁平衡：调节平衡螺母(左沉右移,右沉左移)使指针对准分度盘中央刻度线或在分度盘中央刻度线左右做等幅摆动,这时横梁平衡.（天平调好后,不能再调节平衡螺母,左右天平盘不能互换.）

3“称”①左物：估计被测物体的质量,把被测物体放在左盘里．②右砝：按照估计的被测物体的质量大小,用镊子向右盘里由大到小加减砝码．③调节游码在横梁标尺上的位置,直到天平恢复平衡

4“记”正确读数：放对(物左砝右)：M物=M砝+M游（游码读左边）放错：M物=M 砝－M游

5“收”称量完毕.用镊子将砝码逐个放回砝码盒(游码回零).天平归到原位

四测量体积—量筒，刻度尺

1对形状规则的固体：可用刻度尺测出其尺寸，求出其体积。

2对形状不规则的固体：使用量筒或量杯采用“溢水法”测体积。若固体不沉于液体中，可用“针压法”——用针把固体压入量筒浸没入水中，或“沉锤法”——用金属块或石块拴住被测固体一起浸没入量筒的液体中测出其体积。

3量筒的使用注意事项

①要认清量筒、量杯的最大刻度是多少?它的每小格代表多少cm3(毫升)

②测量时量筒或量杯应放平稳。

③读数时，视线要与筒内或杯内液体液面相平(凹底凸顶)。

五测温度—温度计

（1）估测被测物体—冰块的温度，记入表格；

（2）观察温度计的是量程（即测量范围）和分度值（一个小格代表的温度值）；（3）将温度计的玻璃泡与冰块充分接触；

（4）当温度计的示数稳定后再读数，读数时，温度计仍需和冰块接触；

（5）读数时，视线要与温度计中液柱的上表面相平。

（6）将实验结果记入表格。

六测密度—密度计

（1）首先估计所测液体密度值的可能范围，根据所要求的精度选择密度计．

（2）仔细清洗密度计．测液体密度时．用手拿住干管最高刻线以上部位垂直取放．（3）容器要清洗后再慢慢倒进待测液体，并不断搅拌，使液体内无气泡后，再放入密度计．密度计浸入液体部分不得附有气泡．

（5）读数时以弯月面下部刻线为准．读数时密度计不得与容器壁、底以及搅拌器接触．对不透明液体，只能用弯月面上缘读数法读数。

七测压力和压强

（1）液U形管压强计体压强的测量，液体压强的测量的仪器叫U形管压强计，利用液体压强公式P=phg，h为两液面的高度差，计算液面差产生的压强就等于液体内部压强

（2）测定大气压的仪器是：气压计，常见金属盒气压计测定大气压。飞机上使用的高度计实际上是用气压计改装成的。1标准大气压=1.013105帕=76cm水银柱高。

自制测大气压工具：1．选好旧注射器：规格50毫升。针筒与柱塞配合应达到“密而不紧”的要求。所谓“不紧”，指把注射器的注射头上的小孔打开，竖直拉起柱塞，柱塞能在自重作用下慢慢下落。所谓“密”，即将柱塞拉起一定高度后，封闭针筒小孔，这时再用力将柱塞拉出（或压进）一段距离，放手后，柱塞能恢复到原来的位置，说明针筒的密闭性良好。不能满足上述条件的注射器不应选用。

2．自制载物板：用正方形薄铁片做成。中间挖成一大孔，孔的直径略大于柱塞直径。四角对称地各打一个小孔，系上尼龙引线。将四条引线合在一起打结并悬挂一个约500克的钩码盘。要求各引线等长，保证了挂钩码盘后外力对柱塞拉力的合力竖直向下（载物板做成圆环状，并对称地打三个小孔，在三根引线下悬挂钩码盘亦可）。

【使用方法】

1．将注射器的柱塞和内壁表面擦净，涂上润滑油，以减少摩擦力。

2．把载物板套在注射器的柱塞颈上。调整注射器被夹持的高度，使得载物板下的钩码盘高桌面的高度小于针筒的长度，可避免柱塞掉出摔碎。

3．在铁架台上将注射器竖直地倒夹在铁夹中，将柱塞推到顶端，排尽注射器内的空气。用眼药水瓶上的橡皮帽将注射器的注射头堵死。

4．逐次向钩码盘里添加钩码或重物，直到柱塞刚开始在筒内下滑为止。

载物板和钩码的总重，除以柱塞的横截面积，就得到大气压的值（已略去柱塞及载物架自重，用以部分抵消摩擦阻力）。

八测电流/压—电流/压表的使用规则（电流串联，电压并联）:

1电流表要串联在电路中(否则短路.);

2电流要从"+"接线柱入,从"-"接线柱出(否则指针反转.);

3被测电流不要超过电流表的量程(可以采用试触的方法来看是否超过量程.);

4绝对不允许不经过用电器而把电流表连到电源的两极上(电流表内阻很小,相当于一根导线.若将电流表连到电源的两极上,轻则指针打歪,重则烧坏电流表、电源、导线.).

5电流表读数:（1）.看清量程（2）.看清分度值

九电阻箱的使用

1.把两个接线柱接入电路（两接线柱不分正负极）,

2.调节旋盘就能得到0~××××××欧（通常为9999.9欧）之间的任意阻值.

3.（通常顺时针方向转动旋盘）各旋盘对应的指示点的示数乘以面盘上标出的倍数,然后加

在一起,就是接入电路的阻值.

声现象部分实验研究