自制物理教具与物理小实验

(2)百度文库放大型 光放大型
• 这类实验器材的原理与卡文迪许扭秤一样， 这类实验器材的原理与卡文迪许扭秤一样， 卡文迪许扭秤一样 通过光的反射使反射光的光斑落在较远处， 通过光的反射使反射光的光斑落在较远处， 这样，当反射面有微小转动（或振动） 这样，当反射面有微小转动（或振动）时， 入射角与反射角的变化虽不大， 入射角与反射角的变化虽不大，但反射光斑 有明显的移动。 有明显的移动。比如某教师在圆筒上蒙一层 橡皮膜， 橡皮膜上粘一小块平面镜， 橡皮膜，在橡皮膜上粘一小块平面镜，用激 光照着平面镜， 光照着平面镜，使反射光斑落在远处的墙上 对着圆筒讲话， 对着圆筒讲话，橡皮膜的振动虽然看不出来 但反射光斑的移动却非常明显 光斑的移动却非常明显， 但反射光斑的移动却非常明显，由此说明发 声的物体在振动。 声的物体在振动。
视力缺陷及纠正
• 可演示视力的缺陷的形成 如何 可演示视力的缺陷的形成,如何 纠正 • 可演示望远镜 显微镜 可演示望远镜,显微镜 • 组合型
• 教材结论一般是由实验得出的，但也有一 教材结论一般是由实验得出的，但也有一 些结论是直接给出的 没有实验作支撑， 是直接给出的， 些结论是直接给出的，没有实验作支撑， 所以有些教师设计了一些实验， 所以有些教师设计了一些实验，从而填补 了教材的空白。 了教材的空白。比如 • 1:有一位教师设计的内能与机械能转换实 有一位教师设计的内能与机械能转换实 验装置，巧妙利用了打火机的性能与结构， 验装置，巧妙利用了打火机的性能与结构， 组成一个可演示能量转化、气体对外做功 对外做功、 组成一个可演示能量转化、气体对外做功、 内能减少温度降低一组现象的实验装置 温度降低一组现象的实验装置， 内能减少温度降低一组现象的实验装置， • 2:视力缺陷及纠正 视力缺陷及纠正 • 3:显微镜与望远镜 显微镜与望远镜
1.4填补空白型 填补空白型
1.5高科技类型 高科技类型
• 这类实验器材的技术含量较高，比如有一 这类实验器材的技术含量较高， 位教师制作的电脑数控温度计， 电脑数控温度计 位教师制作的电脑数控温度计，该温度计 精度很高，而且由电脑自动记录温度， 精度很高，而且由电脑自动记录温度，自 动描绘出温度变化的图像， 动描绘出温度变化的图像，还有一位教师 设计了一种电子电量显示仪， 设计了一种电子电量显示仪，都涉及了一 些电脑编程及硬件知识。 些电脑编程及硬件知识。 • Dislab实验室 实验室
1.6“坐享其成”型 坐享其成” 坐享其成 • 利用滑动变阻器 或没有用过的 利用滑动变阻器 变阻器,或没有用过的 订书钉演示 演示累积法 订书钉演示累积法 • 利用坏照相机演示照相机的成 像原理 • 加湿器演示光的直线传播，光 加湿器演示光的直线传播 演示光的直线传播， 的反射， 的反射，折射
2.1针对书本实验的改进可以使现象 针对书本实验的改进可以使现象 更明显更有说服力， 更明显更有说服力，但不能改变物理 本质
自制物理教具与物理小实验
育英二外 沈孝兵
自制物理教具的三个要求
•安全 安全 •有趣 有趣 •明显 明显
有安全隐患的实验 安全隐患的实验
• • • • • • 1:蜡的熔化 蜡油爆沸 蜡的熔化:蜡油爆沸 蜡的熔化 2:碘锤实验 碘锤实验 3:萘的升华实验有毒 萘的升华实验有毒 4:反冲小车 反冲小车 5：酒精爆炸演示内能转化为机械能 ： 自制教具的安全性要高， 自制教具的安全性要高，实验过程中不能出安 全问题。高温、高电压、易碎易爆、有毒的不 全问题。高温、高电压、易碎易爆、有毒的不 易推广。比如将日光灯管做成透明玻璃管的教 易推广。 师在演示实验时，手上还裹着白纱布， 师在演示实验时，手上还裹着白纱布，灯管口 针刺状玻璃让评委们为他提心吊胆。 针刺状玻璃让评委们为他提心吊胆。
(1)杠杆放大型 杠杆放大型
• 比如某教师制作的指针式压强计，压强计的 比如某教师制作的指针式压强计， 指针是一个动力臂极短 阻力臂（作指针） 动力臂极短， 指针是一个动力臂极短，阻力臂（作指针） 极长的杠杆，所以，当压强有微小变化时， 极长的杠杆，所以，当压强有微小变化时， 带动动力臂有微小位移时， 带动动力臂有微小位移时，也能使指针出现 明显的转动。（固体温度计） 。（固体温度计 明显的转动。（固体温度计） • 机冀的升力演示
有趣
史纪林:光学黑箱 演示物体的颜色 史纪林 光学黑箱,演示物体的颜色 光学黑箱 沈金玉:光的折射引入实验 沈金玉 光的折射引入实验 顾贤敏:凸透镜成窗户的像 顾贤敏 凸透镜成窗户的像 发声的铝棒
实验器材虽简单 但结果 实验器材虽简单,但结果出乎意料 简单 但结果出乎意料
明显
• 这类实验器材使原本现象不 明显的实验更明显， 明显的实验更明显，甚至一 目了然。实验的效果 效果被巧妙 目了然。实验的效果被巧妙 放大了 地放大了。主要有三种放大 的类型。 的类型。
(2)光放大型 光放大型
• 利用激光和平面镜演示桌 面的微小形变
(3)功率放大（缩小）型 功率放大（缩小） 功率放大
• 当讲到红外线的热效应时，将液泡涂黑 当讲到红外线的热效应时 红外线的热效应 的温度计放在红光的外侧时， 的温度计放在红光的外侧时，或用电视 机的遥控器对着温度计的液泡， 机的遥控器对着温度计的液泡，温度计 示数的变化不明显。 示数的变化不明显。原因是用三棱镜分 解太阳光得到的红外线的热功率较小， 解太阳光得到的红外线的热功率较小， 所以有一位教师想到了用一个功率大的 所以有一位教师想到了用一个功率大的 红外线二极管，接通电源后， 红外线二极管，接通电源后，二极管发 出的红外线在一分钟内使温度计上升了 4～5℃。 ～ ℃
• 再比如：本次比赛中有一位教师设计的内 再比如： 能与机械能转换实验装置， 能与机械能转换实验装置，巧妙利用了打 火机的性能与结构， 火机的性能与结构，组成一个可演示能量 转化、气体对外做功、 转化、气体对外做功、内能减少温度降低 一组现象的实验装置， 一组现象的实验装置，不过本实验中打火 机里的液化气从打火机中被放出来时， 机里的液化气从打火机中被放出来时，除 气体膨胀对外做功使内能减少外 了气体膨胀对外做功使内能减少外，液化 气由液态到气态的汽化过程也是一个 过程也是一个吸热 气由液态到气态的汽化过程也是一个吸热 过程，也会引起内能减小（ 过程，也会引起内能减小（而且这是内能 减小的主要原因）， ），因此本实验虽然非常 减小的主要原因），因此本实验虽然非常 巧妙， 巧妙，但说明力不够
• 比如书本上探究红外线的热效应，温 比如书本上探究红外线的热效应， 红外线的热效应 度计的示数上升不明显， 度计的示数上升不明显，有教师想到 了用红外发光二极管来做， 了用红外发光二极管来做，温度计示 数上升很快， 数上升很快，但演示时红外二极管发 出了微弱的可见光 微弱的可见光， 出了微弱的可见光，因此对学生有一 定的干扰作用，还有书上的实验更体 定的干扰作用， 干扰作用 现了红外线热效应的发现史， 现了红外线热效应的发现史，起到了 一种再现探究过程的功能。 一种再现探究过程的功能。
• 用sound forge软件分析三个有争议的声学问题 软件分析三个有争议的声学问题
1.6“坐享其成”型 坐享其成” 坐享其成
• 这次比赛中， 这次比赛中，有一位老师带来了几箱子 上百个）儿童玩具， （上百个）儿童玩具，每个玩具都能说明 一个或几个物理问题，涉及到初中力学， 一个或几个物理问题，涉及到初中力学， 光学，热学，电磁学，声学等， 光学，热学，电磁学，声学等，老师在演 示时就像变魔术一样有趣， 示时就像变魔术一样有趣，有的玩具让评 委们都觉得不可思议， 委们都觉得不可思议，所以评委们还亲自 动手试了试， 动手试了试，由此可以想象这些玩具对于 那些童心未泯的初中生而言具有多大的吸 引力
1.2组合型例二 组合型例二 显微镜的原理
毛玻璃片
幻灯机+ 幻灯机+放大镜
开普勒望远镜的原理
毛玻璃片
•照像机+放大镜
• 一具多用型就是用同一实验器材演示几种 一具多用型就是用同一实验器材演示几种 实验，比如有一位教师将日光灯管制成了 实验，比如有一位教师将日光灯管制成了 日光灯管 一个大的空心透明玻璃管， 一个大的空心透明玻璃管，这个玻璃管可 酒精与水的混合后总体积减 以清楚地演示酒精与水的混合 以清楚地演示酒精与水的混合后总体积减 小的实验；也可以在玻璃管中装满水， 小的实验；也可以在玻璃管中装满水，用 一块密度略比水小的塑料块演示匀速直线 一块密度略比水小的塑料块演示匀速直线 运动；还可以在玻璃管中加点水用酒精灯 运动； 加热，演示水沸腾前后气泡的变化情况； 水沸腾前后气泡的变化情况 加热，演示水沸腾前后气泡的变化情况； 还可以将玻璃管开口朝下，点蚊香， 还可以将玻璃管开口朝下，点蚊香，使玻 璃管里充满烟，用激光笔照射演示光的直 璃管里充满烟，用激光笔照射演示光的直 线传播等等。（加湿器 等等。（加湿器） 线传播等等。（加湿器）
1.2组合型 组合型
• 有时将两个实验器材或将两种物理原 理组合在一起， 理组合在一起，可以说明一个新的问 题，或者利用其中的一个使另一个现 象更清楚。 象更清楚。
1.2组合型例一 组合型例一
• 再比如，两个小型直流电动机与电源外加 再比如，两个小型直流电动机与电源外加 一个小灯泡可以做这样一个实验， 一个小灯泡可以做这样一个实验，用电源 带动一个电动机， 带动一个电动机，用转动的电动机作动力 去带动另一个电动机发电， 去带动另一个电动机发电，将小灯泡接在 第二个电动机的接线柱上， 第二个电动机的接线柱上，灯泡发出微弱 的光，由此可以说明能量的转化是电能— 的光，由此可以说明能量的转化是电能 机械能—电能 光能（内能）， 电能—光能 ），同时对比 机械能 电能 光能（内能），同时对比 还可以说明能量的转化效率不可能达到 100%.
（4）展台放大型 ） • 在展台上训练刻度尺 的读数 • 在展台上演示镜面反 射与漫反射 • 利用展台的镜头演示 凸透镜成像规律
1.5模型放大型 模型放大型
• 指甲钳 • 油量表 • 累积法
自制物理教具的几种类型
• • • • • • 1.1效果放大型 效果放大型 1.2组合型 组合型 1.3一具多用型 一具多用型 1.4填补空白型 填补空白型 1.5高科技类型 高科技类型 1.6“坐享其成”型 坐享其成” 坐享其成
2.3自制教具应操作简单、成功率准 自制教具应操作简单、成功率准 自制教具应操作简单 确率高 稳定性好 性好。 确率高、稳定性好。
• 自制教具应设计好，具有可操作性，演 自制教具应设计好，具有可操作性， 示时一个人就能操作完成， 示时一个人就能操作完成，而且实验应 很容易做成功(100%)。比如有一位教师 很容易做成功 。 制作了一个可变焦距的水透镜 可变焦距的水透镜， 制作了一个可变焦距的水透镜，用来模 拟人眼的调焦过程， 拟人眼的调焦过程，只要推拉一个注射 器的活塞就能演示整个调焦过程， 器的活塞就能演示整个调焦过程，非常 方便，但这个实验的成功率还有待提高 成功率还有待提高， 方便，但这个实验的成功率还有待提高， 比赛过程中，制作者演示了几遍才成功。 比赛过程中，制作者演示了几遍才成功。
2.2自制教具不宜太复杂，应易于仿 自制教具不宜太复杂，应易于仿 自制教具不宜太复杂 具有可推广 可推广性 制，具有可推广性。
• 举办自制教具比赛的目的是取长补短，互 举办自制教具比赛的目的是取长补短， 相学习，将一些有创意的、 相学习，将一些有创意的、效果好的实验 推广，运用到课堂教学中去， 推广，运用到课堂教学中去，所以自制教 具应易于仿制，具有可推广性。 具应易于仿制，具有可推广性。原理不易 太复杂。比如这次比赛中获一等奖的神奇 太复杂。比如这次比赛中获一等奖的神奇 的水凸透镜、内能转化演示器。 的水凸透镜、内能转化演示器。实验效果 都很好， 都很好，但美中不足的是这两种实验器材 都有点复杂， 都有点复杂，一般学校的实验员看过后想 仿制一套不容易。 仿制一套不容易。
温度计 带孔的挡板
凸透镜
红外线 红 光 紫 光
凸透镜对不可见 光也有会聚作用
三棱镜
太阳光
利用凸透镜的会聚作用演 示黑色物体吸热本领强
(3)功率放大（缩小）型 功率放大（缩小） 功率放大
• 利用微风扇带动小夜灯 利用微风扇带动小夜灯 • 水果电池带不动小电灯 但可 水果电池带不动小电灯 带不动小电灯,但可 以带动发光二极管,带动 带动音乐 以带动发光二极管 带动音乐 贺卡或文曲星、电子表。 贺卡或文曲星、电子表。