创新实验“小改进大改善”展示简录及浅析zongjie

创新实验“小改进大改善”展示简录及浅析

王文东

山东省淄博市周村区第二中学255300

山东省初中生物理创新实验展评，已经举办了四届，2014年将举行第五届，我校针对课本实验进行创新，笔者认为对物理教学有借鉴作用，现将展示实录，以期与同行共享，并使其更加完善。

“小改进大改善”展示简录

一、创新实验的目的：对课本中数个实验的方法改进，提高实验的安全性、

实用性、准确性等。

二、实验仪器及用品：

（1）医用橡胶盖数个、细玻璃管数只、胶皮塞子一个、玻璃导管、橡胶导管、厚实的塑料饮料瓶、洗发膏盒子、打气筒、带盖饮料瓶、酒精灯、

铁架台等。

（2）钩码、弹簧测力计、沙子(约50g)、头发数根、液体内部压强实验仪器一套、细导线一根、凸透镜成像光具座及附件一套、啤酒瓶盖一个。

三、实验装置图：

沸腾的水蒸气内能转化为机械能

压缩空气对外做功

单、双线导气槽

啤酒瓶盖蜡台

四、实验方法步骤说明：

（一）“小改变，大安全”

（1）在进行热机原理的核心实验——沸腾的水蒸汽将试管塞

子冲出，将内能转化为机械能的实验中，老师最担心的是试管爆炸，

教材中利用铁网围绕的方法减少可能的危害性，但是实验的清晰程

度大打折扣，而且危险没有消除。原因是塞子太松，效果不明显或

者失败，太紧恐其爆炸，塞子嵌入的深度是问题的关键。为了解决

此问题反复思考，利用医用橡胶塞子，弹性好、密封好的优点，将瓶塞的大圆部位刚刚没入细试管中，使嵌入量有效可控，避免了实验危险，为了更清楚的观察，可在试管中加入小气球。请看实验。

（2）在进行压缩空气对外做功能转化为机械能的过程中，

使用的玻璃瓶易碎安全性差，利用厚实的塑料饮料瓶为主体、

洗发膏盒子做底座，安全可靠、效果较好，可以多次实验且可

移动到同学中间。

(3)但是上面实验不具有推广价值，有的同学常利用饮料瓶

做将瓶盖弹出的游戏，利用此可以较安全的完成：压缩空气做

功内能增加，空气对外做功内能转化为机械能（主要是瓶盖的），

对外做功后温度降低后水蒸气液化为小液滴，当然还说明力可

以改变物体的形状——拧压后不能回复原形的非弹性形变。

以上为“小改变，大安全”。

（二）“小改变，大改观”

（1）在做液体内部压强的实验中我们发现胶皮管与液体压强显示器的U 型管连接后管内液面很难相平，带着这个思考——当学习大气压强，发现视频中托里拆利管中的空气可以利用带针的线排出，我想液面不平可能是里面的空气稠密或者稀薄造成，也可以利用细线排出或者排进。在胶皮管与U 型管交接处植入细导线，连接完毕将细导线向下慢慢拉出，如此操作确实解决了问题。如果感到不放心，可以将导线对折，回弯折处双线植入，中间形成导气槽，像有些刀子的放血槽一样使气体通透，向下抽出即可。

（2）精思细算

我们组没有很长的头发，用手拉短头发测量它承受的最大拉力很难，我们又希望知道自己头发的情况如何,所以先用弹簧测力计测量出一个钩码受到的重力是0.5N 。然后取一个人三根的头发并列，一头拴在钩码上，另一头拴在弹簧测力计的挂钩上，将弹簧测力计竖直提起，记录好数值后，再挂上一个钩码，并记录数值。以此类推，直到头发断了为止（十个钩码时断），算出头发被拉断时拉

力为： N 67.13

N 5.010=⨯， 小组讨论的过程中，有的同学认为应该是：

沉思的文迪同学向老师要来一个塑料袋和一些大小不同的粉笔。知道了文迪的用意,开始行动起来，在第九个钩码下方挂上塑料袋，慢慢的将一些大小不同

的粉笔放到塑料袋里，待头发丝拉断，仅将装一些大小不同的粉笔的塑料袋挂到弹簧测力计的挂钩上测出重力为0.4N ，梦飞的头发承受的最大拉力为

1.5N+0.4N/3=1.63N 、……。

(3)在做凸透镜成像实验的过程中，利用课本的图示方法直接将蜡烛固定到光具座的滑块上，滑块是较大的铁块且中间有一通透的孔，蜡烛燃烧的热量很难将蜡烛粘贴固定，一次次的移动与固定使蜡液流了满桌子，蜡烛稍微短一些实验难做，造成浪费。打扫卫生时蜡片散落在地板砖上非常容易造成人员滑倒，真想给滑块加一个底兜兜！在帮助老师收回实验器材时我发现附件盒中有一个两端带圆盘中间有孔的金属片，这与支撑透镜的金属杆结合就可以承载蜡烛了，细心的搜寻复件盒中有一个螺丝帽刚好将双圆盘金属片固定在金属杆上，组装后解决了蜡液流到桌子上的弊端，但读数时不可以读滑块中线所对的标尺刻度值，反复思考在啤酒瓶盖中间打一个孔，与螺丝帽金属杆组成了简易蜡台，蜡液在瓶盖内固定非常方便，实验完毕，蜡烛拔出不影响螺丝帽松动拧开，蜡还可以防锈呢！

有的同学说用发光二极管的F 做实验更好，实验器材不是想换就可以换的，需要钱！而且发光二极管的F 是一个静态的，我们的烛焰是一个动态的：左吹烛

N 583.1N 083.0N 5.1321N 5.03N 5.09=+=⨯+⨯

焰像右动，右吹烛焰像左动，你能将F吹动吗？

以上实验为“小改变，大改观”。

五、实验创新点及其意义：

利用日常用品及实验室现有仪器进行改造，提高实验的安全性，老师不用担心我们的安全而用身体挡住我们的视线；实验重复性增强且更能切近我们的生活。解决了照着课本做实验——蜡液撒满桌，U 型管中液面不平师生束手无策的尴尬局面。从托里拆利管的线排气，到在胶皮管与U型管交接处植入细导线内外气压平衡，从放血槽到并排双线之间形成导气槽，锻炼了我们的联想思维。

创新实验的思考：

安全第一

失败的实验操作，胜过成熟的实验背诵，而实验中的师生安全是第一重要的，实验可以不做，但是不可以不安全。“小改变，大安全”三个实验解决了实验安全的问题，第（1）个实验，试管中的小气球吹起略小于试管内径。

“兵来将挡，水来土掩”：前四个字大材小用，后四个字不科

学。学生常利用饮料瓶做将瓶盖弹出的游戏——瓶盖弹到身体上

（特别是眼睛上）有危险，兴趣是最好的老师，毁灭学生兴趣不如

疏导开发利用，引导学生在小桶口上套塑料袋作为缓冲对象，学生

玩的安全舒心，物理道理用时一点就通。

不唯书、不唯上：

“小改变，大改观”中(1)：实验器材中有利用塑料三通管来

解决不相平问题的，确实是一种办法。利用对折后的双线植入形

成“玻璃管与双线间”、“双线与胶皮管间”的两个导气槽，不需

太麻烦，解决大问题。

(2)精思细算：据山东科技出版社《物理》八年级下册第6页“弹簧测力计的使用”测量头发承受的拉力，改进后体现了积少成多平均法、钩码定范围、细沙求精确。当然多于三股头发，超过测力计的量程也没关系，一端挂在手指另一端挂钩码和塑料袋，只测量一个钩码和拉断时袋内细沙对测力计的拉力即可。