自制物理教具与物理小实验.ppt
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1、自制物理教具与物理小实验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自制物理教具的三个要求安全安全有趣有趣明显明显有有安全隐患安全隐患的实验的实验 1:蜡的熔化蜡的熔化:蜡油爆沸蜡油爆沸 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:酒精爆炸演示内能转化为机械能 自制教具的安全性要高,实验过程中不能出安自制教具的安全性要高,实验过程中不能出安全问题。全问题。高温、高电压、易碎易爆、有毒的高温、高电压、易碎易爆、有毒的不不易推广。比如将日光灯管做成透明玻璃管的教易推广。比如将日光灯管做成透明玻璃管的教师在演示实
2、验时,手上还裹着白纱布,灯管口师在演示实验时,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。有趣有趣史纪林史纪林:光学黑箱光学黑箱,演示物体的颜色演示物体的颜色沈金玉沈金玉:光的折射引入实验光的折射引入实验顾贤敏顾贤敏:凸透镜成窗户的像凸透镜成窗户的像实验器材虽实验器材虽简单简单,但结果但结果出乎意料出乎意料发声的铝棒发声的铝棒明显明显 这类实验器材使原本现象不这类实验器材使原本现象不明显的实验更明显,甚至一明显的实验更明显,甚至一目了然。实验的目了然。实验的效果效果被巧妙被巧妙地地放大放大了。主要有三种放大了。主要有三种放大的类型。的类型。(1)杠杆
3、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,压强计的指针是一个指针是一个动力臂极短动力臂极短,阻力臂(作指针),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,也能使指针出现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)明显的转动。(固体温度计) 机冀的升力演示机冀的升力演示(2)光放大型光放大型 这类实验器材的原理与这类实验器材的原理与卡文迪许扭秤卡文迪许扭秤一样,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
4、转动(或振动)时,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,但反射光斑入射角与反射角的变化虽不大,但反射光斑有明显的移动。比如某教师在圆筒上蒙一层有明显的移动。比如某教师在圆筒上蒙一层橡皮膜,在橡皮膜,在橡皮膜上粘一小块平面镜橡皮膜上粘一小块平面镜,用激,用激光照着平面镜,使反射光斑落在远处的墙上,光照着平面镜,使反射光斑落在远处的墙上,对着圆筒讲话,橡皮膜的振动虽然看不出来,对着圆筒讲话,橡皮膜的振动虽然看不出来,但反射但反射光斑的移动却非常明显光斑的移动却非常明显,由此说明发,由此说明发声的物体在振动。声的物体在振动。(2)光放大型光放大型利用激光和平面镜演示桌利用
5、激光和平面镜演示桌面的微小形变面的微小形变(3)功率放大(缩小)型功率放大(缩小)型 当讲到当讲到红外线的热效应红外线的热效应时,将液泡涂黑时,将液泡涂黑的温度计放在红光的外侧时,或用电视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,温度计机的遥控器对着温度计的液泡,温度计示数的变化不明显。原因是用三棱镜分示数的变化不明显。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所以有一位教师想到了用一个功率大的功率大的红外线二极管红外线二极管,接通电源后,二极管发,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出的
6、红外线在一分钟内使温度计上升了45。凸透镜对不可见凸透镜对不可见光也有会聚作用光也有会聚作用太阳光太阳光红红光光紫紫光光红外线红外线带孔的挡板带孔的挡板凸透镜凸透镜温度计温度计三棱镜三棱镜利用凸透镜的会聚作用演利用凸透镜的会聚作用演示黑色物体吸热本领强示黑色物体吸热本领强(3)功率放大(缩小)型功率放大(缩小)型 利用微风扇带动利用微风扇带动小夜灯小夜灯 水果电池水果电池带不动小电灯带不动小电灯,但可但可以带动发光二极管以带动发光二极管,带动带动音乐音乐贺卡贺卡或或文曲星、电子表文曲星、电子表。(4)展台放大型)展台放大型 在展台上训练刻度尺在展台上训练刻度尺的读数的读数 在展台上演示镜面反在
7、展台上演示镜面反射与漫反射射与漫反射 利用展台的镜头演示利用展台的镜头演示凸透镜成像规律凸透镜成像规律1.5模型放大型模型放大型指甲钳指甲钳油量表油量表累积法累积法自制物理教具的几种类型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“坐享其成坐享其成”型型1.2组合型组合型 有时将两个实验器材或将两种物理原有时将两个实验器材或将两种物理原理组合在一起,可以说明一个新的问理组合在一起,可以说明一个新的问题,或者利用其中的一个使另一个现题,或者利用其中的一个使另一个现象更清楚。象更清
8、楚。 1.2组合型例一组合型例一 再比如,再比如,两个小型直流电动机两个小型直流电动机与电源外加与电源外加一个小灯泡可以做这样一个实验,用电源一个小灯泡可以做这样一个实验,用电源带动一个电动机,用转动的电动机作动力带动一个电动机,用转动的电动机作动力去带动另一个电动机发电,将小灯泡接在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,灯泡发出微弱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机械能电能电能光能(内能),同时对比光能(内能),同时对比还可以说明能量的转化效率不可能达到还可以说明能量的转化效率不可能达到100
9、%.显微镜的原理显微镜的原理幻灯机幻灯机+ +放大镜放大镜1.2组合型例二组合型例二毛玻璃片毛玻璃片开普勒开普勒望远镜的原理望远镜的原理照像机+放大镜毛玻璃片毛玻璃片 一具多用型一具多用型就是用同一实验器材演示几种就是用同一实验器材演示几种实验,比如有一位教师将实验,比如有一位教师将日光灯管日光灯管制成了制成了一个大的空心透明玻璃管,这个玻璃管可一个大的空心透明玻璃管,这个玻璃管可以清楚地演示以清楚地演示酒精与水的混合酒精与水的混合后总体积减后总体积减小的实验;也可以在玻璃管中装满水,用小的实验;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一块密度略比水小的塑料块演示匀速直线匀速直线
10、运动运动;还可以在玻璃管中加点水用酒精灯;还可以在玻璃管中加点水用酒精灯加热,演示加热,演示水沸腾水沸腾前后气泡的变化情况;前后气泡的变化情况;还可以将玻璃管开口朝下,点蚊香,使玻还可以将玻璃管开口朝下,点蚊香,使玻璃管里充满烟,用激光笔照射演示璃管里充满烟,用激光笔照射演示光的直光的直线传播线传播等等。(等等。(加湿器加湿器)视力缺陷及纠正视力缺陷及纠正 可演示视力的缺陷的形成可演示视力的缺陷的形成,如何如何纠正纠正 可演示望远镜可演示望远镜,显微镜显微镜 组合型组合型 1.4填补空白型填补空白型 教材结论一般是由实验得出的,但也教材结论一般是由实验得出的,但也有一有一些结论些结论是直接给出
11、的,是直接给出的,没有实验作支撑没有实验作支撑,所以有些教师设计了一些实验,从而填补所以有些教师设计了一些实验,从而填补了教材的空白。比如了教材的空白。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、气体组成一个可演示能量转化、气体对外做功、对外做功、内能减少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, 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1.5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
12、技术含量较高,比如有一位教师制作的位教师制作的电脑电脑数控温度计,该温度计数控温度计,该温度计精度很高,而且由电脑自动记录温度,自精度很高,而且由电脑自动记录温度,自动描绘出温度变化的图像,还有一位教师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,都涉及了一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 用用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“坐享其成坐享其成”型型 这次比赛中,有一位老师带来了几箱子这次比赛中,有一位老师带来了几箱子(上百个)儿童玩具(上百个)儿童玩
13、具,每个玩具都能说明,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,老师在演光学,热学,电磁学,声学等,老师在演示时就像变魔术一样有趣,有的玩具让评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,所以评委们还亲自委们都觉得不可思议,所以评委们还亲自动手试了试,由此可以想象这些玩具对于动手试了试,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那些童心未泯的初中生而言具有多大的吸引力引力 1.6“坐享其成坐享其成”型型 利用滑动利用滑动变阻器变阻器,或没有用过的或没有用过的订书钉订书钉演示演示累积法累积法
14、利用坏照相机演示照相机的成利用坏照相机演示照相机的成像原理像原理 加湿器加湿器演示光的直线传播,光演示光的直线传播,光的反射,折射的反射,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,但不能改变物理不能改变物理本质本质 比如书本上探究比如书本上探究红外线的热效应红外线的热效应,温,温度计的示数上升不明显,有教师想到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,温度计示了用红外发光二极管来做,温度计示数上升很快,但演示时红外二极管发数上升很快,但演示时红外二极管发出了出了微弱的可见光微弱的可见光,因此对学生有一,因此对学生有一定
15、的定的干扰作用干扰作用,还有书上的实验更体,还有书上的实验更体现了红外线热效应的发现史,起到了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。 再比如:本次比赛中有一位教师设计的内再比如:本次比赛中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,组成一个可演示能量火机的性能与结构,组成一个可演示能量转化、气体对外做功、内能减少温度降低转化、气体对外做功、内能减少温度降低一组现象的实验装置,不过本实验中打火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,除机里的液化气从打火机中被放出
16、来时,除了了气体膨胀对外做功使内能减少气体膨胀对外做功使内能减少外,外,液化液化气由液态到气态的汽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吸热过程,也会引起内能减小(而且这是内能过程,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,但说明力不够巧妙,但说明力不够 2.2自制教具自制教具不宜太复杂不宜太复杂,应易于,应易于仿仿制制,具有,具有可推广可推广性。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,互相学习,将一些有创意的、效果好的实验相学习,将一些有创意的、效果好的实验推广,运用到课堂教学中
17、去,所以自制教推广,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。原理不易具应易于仿制,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太复杂。比如这次比赛中获一等奖的神奇神奇的水凸透镜的水凸透镜、内能转化演示器内能转化演示器。实验效果。实验效果都很好,但美中不足的是这两种实验器材都很好,但美中不足的是这两种实验器材都有点复杂,一般学校的实验员看过后想都有点复杂,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。2.3自制教具应自制教具应操作简单操作简单、成功率成功率准准确率确率高高、稳定稳定性好。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
18、,演示时一个人就能操作完成,而且实验应示时一个人就能操作完成,而且实验应很容易做成功很容易做成功(100%)。比如有一位教师。比如有一位教师制作了一个制作了一个可变焦距的水透镜可变焦距的水透镜,用来模,用来模拟人眼的调焦过程,只要推拉一个注射拟人眼的调焦过程,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,非常非常方便方便,但这个实验的,但这个实验的成功率还有待提高成功率还有待提高,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。2.4自制教具提倡就地取材 瓶瓶罐罐做实验,废铜烂铁变仪器的理念瓶瓶罐罐做实验,废铜烂铁变仪器的理念应深入人心。比
19、如水的沸腾实验中时间较应深入人心。比如水的沸腾实验中时间较长,需要火力较大的酒精灯,长,需要火力较大的酒精灯,沈金玉沈金玉用废用废弃的易拉罐做了一个弃的易拉罐做了一个三芯酒精灯三芯酒精灯,就是在,就是在易拉罐易拉罐上钻三个小孔,穿三个灯芯,再用上钻三个小孔,穿三个灯芯,再用一次性的一次性的塑料杯塑料杯作为灭火的作为灭火的灯帽灯帽。这样一。这样一个既简单又实用又安全的三芯酒精灯就做个既简单又实用又安全的三芯酒精灯就做好了。好了。 坏收录机中有跳动的音符坏收录机中有跳动的音符 装修垃圾中的复合地板演绎牛顿第一定律装修垃圾中的复合地板演绎牛顿第一定律 茶叶盒造出了照相机、坏相机演示成像原理茶叶盒造出
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