物理实验论文

关于中学物理实验的改进
褚双甜08221051
经过一学期的中学物理实验课的学习，我对实验室中的中教法实验有了一些改进的想法，也尝试着对中学的其他实验进行了研究并对部分实验进行了改进。

这些让我对中学物理实验的教学有了更深层次的理解。

一、对实验室中的中教法实验的几点改进想法。

1．测量单摆周期实验的改进
本实验主要误差来源是测量单摆的周期。

由于人的反应时间对摆球的起、止位置判断上存在误差，使测量结果不够精确，教材中采取多次测量取平均值的办法虽然使误差减小，但是又出现了一个问题：由于要测量多个周期所用的时间，实验时间变长了，单摆可能变成了椭圆锥摆，而实验中又很难判断它是否变为椭圆锥摆了，将会给实验结果带来一定的误差。

在不改变教材中实验原理及实验过程的前提下稍加改变使实验误差减小并能很容易判断单摆是否做椭圆锥摆。

具体做法如下：
1.1实验原理
利用白炽灯照到摆球上，则摆球在地面上就形成影子，白炽灯泡在摆球平衡位置斜上方大约10 cm 处，摆球平衡位置距离地面大约50 cm 处，通过观察地面影子往复运动的时间是单摆的周期，而通过几何知识知道影子的振幅要比摆球的振幅大得多（如图1），即使同样的反应时间，误差要比原来小得多。

若在小球影子的轨迹上画出一条直线，就很容易判断摆球是否做了椭圆锥摆，即当小球的运动偏离所画的直线，在地面上的轨迹形成椭圆。

则说明小球受到空气或其他影响不再做单摆运动，而做圆锥摆运动了。

1.2实验器材
铁架台 2 个，60W 白炽灯泡 1 个（含灯座、导线等），摆球，摆线等。

1.3 实验装置及过程
图1
①一米左右的摆线穿过摆球固定在铁架台上，连结好导线的灯泡固定在另一铁架台上。

并且把它们放在桌面边缘，使摆球和灯泡伸出桌面（如图2）。

②打开白炽灯泡，观察摆球在地面上影子的平衡位置，并用粉笔在地面上标记出来。

③把摆球拉离平衡位置，注意摆角小于 5°。

④当摆球摆动稳定之后，标记摆球的影子在地面运动轨迹上任意两点，然后连接两点，则看到摆球的影子在连接的直线上做往复运动。

⑤当摆球每次经过影子中间标记平衡位置且向右（或者向左）运动时开始计时并数数：0，1，2，3…，N 个周期停止计时，N 大约为 30~50次记下总时间t ，则 T=t /N 。

⑥若小球摆动时间过长，小球的影子就可能偏离了原先所画的直线，则小球就做椭圆锥运动，这时停止计时，否则误差过大。

通过上述小小的改进，使实验精确度大大地提高，并且学生在实验过程中数周期时不易产生眼睛疲劳感。

2、牛顿第二定律实验（双车法）的改进
实验室中的“双车位移比较法”的实验方法， 虽然能完成实验演示， 但也存在以下两点不足: ①用夹子控制小车刹车线， 容易出现松滑现象， 致使两车启动、刹车不同步， 运动时间不相等， 产生误差； ②刹车线没有进行导向定位， 容易脱离夹子而失去控制。

为了解决上述实验问题， 我对 “双车位移比较法”做了些改进。

2.1实验装置及其操作
橡皮垫
如图所示, 先把一个带有定滑轮的有刻度的长木板放在桌面上, 有定滑轮的一端放在桌面外, 有刻度的一面面向学生。

在木板的另一端下面支一块小木块, 调节木块的位置, 使小车刚好在木板上能做匀速运动。

这样, 小车重力沿斜面方向的分力就和斜面对小车的滑动摩擦力平衡, 小车所受的合外力为零。

用同样的方法把另一质量相同的小车放在另一个相同斜面上, 另一个斜面前后都支一块木块, 保证两个木板上下错开( 便于观察) 。

①探究小车的加速度与所受的拉力的关系。

两辆小车的前端各系上细绳, 绳的另一端跨过定滑轮各系一砝码, 两只砝码质量比为 2∶1, 即两辆小车所受的拉力比为 2∶1。

将两辆小车从斜面同时释放, 尝试不同的释放位置, 让两辆小车能够同时到达斜面底端, 从长木板的刻度上读出两小辆车发生的位移, 多次实验, 从数据可以看出, 两辆小车每次位移之比约为 2∶1, 因为两辆车同
时下滑, 并且同时到达底端,说明两小车运动时间相等, 根据公式22
1at S ，可知, 在时
间相同的情况下, 位移 S 和加速度a 成正比, 比较小车的位移S 就可以比较它们的加速度a , 分析数据得出, 两辆小车所受拉力之比为 2∶1, 两辆小车的加速度之比也为 2∶1。

改变两只砝码的质量比为 3∶1, 重做实验, 可得出两辆小车的位移之比为 3∶1。

即两辆小车所受拉力之比为 3∶1, 它们的加速度之比也为 3∶1。

这表明, 在小车质量不变的情况下, 小车的加速度a 与所受的拉力F 成正比。

②研究小车的加速度与小车质量的关系。

还用前面的装置, 这次两辆小车系质量相同的砝码, 在其中一辆小车上放砝码, 使两辆小车质量比为 2∶1, 让两辆小车从斜面同时自由上下滑, 多次实验, 让两辆小车同时达到斜面底端, 记下两辆小车发生的位移, 可以得出, 两辆小车位移之比约为 1∶2, 根据公式22
1at S 可知, 在时间相同的情况下,位移 S 和加速度a 成正比, 比较小车的位移 S 就可以比较它们的加速度a , 分析数据得出, 两辆小车所受拉力相同时, 它们的质量比为 2∶1 时, 两辆小车的加速度之比为 1∶2。

改变两辆小车质量比为 3∶1, 重做实验, 由实验数据可得出,它们的位移之比为 1∶3, 这表明, 在拉力不变的情况下, 小车的加速度a 与小车的质量m 成反比。

2.2双车法改进后优点:
①易于操作, 本实验避免了用夹子来控制小车的运动。

②主题突出, 实验现象明显, 演示效果好, 容易引起学生的兴趣, 可做到师生互动( 让一些学生上讲台自己动手做,找位移的关系) 。

③教师操作轻松、方便、省时省力。

2.3注意事项
①本实验中平衡摩擦力比较费时间, 但决不能省略。

②本实验在改变小车质量时, 没有再次平衡摩擦力, 主要是为了节省时间, 但这样误差较大。

③可在小车的前端和橡胶垫各钉一个图钉, 这样小车与橡胶垫相碰时能发出声音, 便于观察两辆小车是否同时到达。

④同时放小车是本实验成功的关键, 两只手要配合好
二、对中学教材中光的折射实验的改进
中学物理教材光学部分都出现过这样一个实验:把一枚硬币放在一个不透明的杯子底，使眼睛或正投的摄像头从杯口刚好看不见硬币。

然后向杯中倒入水，便看到了硬币。

在实际操作中有这样一些不足之处：①向杯中倒水时硬币容易移位。

②只能单向操作，不能使硬币从无到有，从有到无。

③课堂上演示时，水可能不慎洒在操作台上。

为此，我做了些改进，克服这些不足
1. 制作步骤
①取一不透明容器 ( 我们用的是塑料暖瓶盖，其他容器也可以，但壁要薄一些)，在其侧壁底部打一孔，利用接线香蕉头插孔插入，用螺母固定(露在外面的部分稍长一些)，螺母周围用 502胶水粘牢，以防漏水。

如图 1a 。

②在容器底部粘一塑料防水图片。

如图 1b 。

③取一空矿泉水瓶，取下瓶盖，在瓶盖上打两个孔，用接线香蕉头插孔固定。

如图 1c 。

④用稍长些的塑料软管连接容器和矿泉水瓶盖的一个插头。

矿泉水瓶盖的另一个插头
接一短的塑料软管，管口向下并用胶带固定在矿泉水瓶身处。

如图1d。

图12
a b c d
图1
2.操作方法
①在矿泉水瓶中注入适量的水，拧紧瓶盖。

②将容器置于正投台面上，调整镜头角度，使之恰好不能拍摄到容器底的图案。

③手持矿泉水瓶，使之倒立，调整高度，使瓶中的水缓缓注入容器中。

通过投影，在屏幕上大家可以清晰看到图案缓缓出现，直至全部。

如图2a。

④将矿泉水瓶正立，使之略低于正投台面，容器中的水缓缓流回塑料瓶中。

可以看到投影屏幕上的图案渐渐消失。

如图2b。

a b
图2
3.说明
①接线头螺母处要用502 胶水粘牢，防止漏水。

②观察的物体可以是硬币，也可以是图案，但一定要粘牢且防水。

也可使用一些夸张的或是卡通画来调动学生的感官刺激，学生记忆更深刻。