自制彈簧進行多個探究性實驗 1 問題的提出 高中物理教材中有“探索彈力和彈簧伸長的關系”的探索性實驗和“研究彈簧振子的周期和小球的質量的關系”的研究課題。我們組織學生對這兩個實驗進行探索與研究，利用實驗室中現(xiàn)有的器材進行實驗，結果都不甚理想。 在“探索彈力和彈簧伸長的關系”的實驗中，我們將最大測量范圍為4 .9N的彈簧秤的彈簧拆下來作為研究的對象，實驗發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)實驗小組勁度系數(shù)的測量誤差都在8%左右，而且都有隨著彈力增大，勁度系數(shù)減小的現(xiàn)象，實驗結果與胡克定律相差太大，不能令人信服。究其原因，主要是彈簧的勁度系數(shù)太大，改變力的大小時彈黃發(fā)生的形變量較小，使彈簧長度測量時產(chǎn)生較大的相對誤差。如果用這樣的彈簧進行“彈簧振子的周期和小球的質量的關系研究”的實驗，同樣也是由于彈簧的勁度系數(shù)太大，使彈簧振子的振動周期較短，實驗中數(shù)振子的全振動次數(shù)時，很容易發(fā)生差錯。 這兩個實驗所需要的彈簧，一般的實驗室都還沒有配備，市場上也很難找到。如果要自己制作一條合適的彈簧，需要細鋼絲，請人加工或者自己繞制都有一定的困難。在實踐中，我們發(fā)現(xiàn)卷繞著的電爐絲就是一條彈簧，能否用它來完成這兩個探索性實驗呢? 2 彈簧的制作 我們取一條“220V 500W”的電爐絲，發(fā)現(xiàn)掛上質量為 50g 的鉤碼時彈簧并沒有伸長。究其原因，是因為電爐絲本身就有收縮形變。而掛質量大一些的鉤碼，彈簧拉得稍長一些，撤去鉤碼后彈簧就不能恢復原長，這是由于電爐絲的材料并不是鋼性材料，彈性形變的范圍很小，顯然不能直接用電爐絲來完成實驗。要使電爐絲具有彈簧的彈性，需要對電爐絲進行熱處理。 為了消除電爐絲原先的收縮形變，增強電爐絲的彈性，為此我們專門請教了五金加工的師傅，了解了用“退火”和“淬火”的方法可以解決“收縮形變”和“增強鋼性”的問題。具體的操作步驟是： (l)將電爐絲兩端彎成兩個圓圈，實驗時一個圓圈用于將電爐絲懸掛在鐵架臺的橫桿上，另一個圓圈用來懸掛鉤碼。 (2)在小木棒上釘2枚鐵釘，2枚鐵釘間的距離比電爐絲長度大3crn，2枚鐵釘分別連接2條導線，接上插頭。 (3)將電爐絲拉長套在鐵釘上，使各圈電爐絲都不彼此接觸。 (4)接通220V電源，進行“退火”處理，當電爐絲發(fā)紅時切斷電源，然后馬上將電爐絲浸人冷水中，進行“淬火”處理。經(jīng)過這樣“退火”、“淬火”處理后，電爐絲就成了一條彈性理想的細彈簧了。 3 探究彈力和彈簧伸長的關系 用自己制作的彈簧進行“探究彈力和彈黃伸長的關系”的實驗時，為了拓寬學生的思路，在器材的選用上要盡量利用生活中的一些物品，避免一提到質量相等就想到鉤碼，一說到彈力就想到彈簧秤。我們發(fā)現(xiàn)，學生采用同一型號的玻璃球或小鋼珠進行實驗，是一個比較合理的實驗設計。 在毫米刻度的米尺上釘一枚鐵釘，將彈簧懸掛在鐵釘上，彈簧下端掛一只質量可以忽略的塑料袋，測出彈簧的原長L0。在塑料袋中裝人玻璃球，記錄塑料袋中玻璃球的數(shù)目，測出塑料袋靜止時彈簧的實際長度L，改變玻璃球的數(shù)目進行多次實驗，研究彈力和彈簧伸長長度間的關系。我們選擇了一個小組的研究成果，將實驗數(shù)據(jù)記錄在表1中。數(shù)據(jù)處理如圖1所示。 實驗分析發(fā)現(xiàn)，實驗相對誤差大約1 .3%，誤差小的主要原因是彈簧形變量可達 40cm 多，長度側量時的相對誤差較減小。 4 探索彈簧振子的周期和質量關系 用自制彈簧進行“彈簧振子的周期和質量關系”課題研究。實驗時將彈簧豎直懸掛起來，彈簧下端懸掛一只質量可以忽略的塑料袋，在塑料袋中裝人玻璃球，記錄塑料袋中玻璃球的數(shù)目，讓塑料袋和玻璃球上下振動，測出多次全振動的時間t，計算振動的周期T，改變玻瑞球的數(shù)目進行多次實驗。實驗數(shù)據(jù)記錄如表2所示，彈簧振子的質量和周期的關系圖如圖2所示。 實驗結果分析發(fā)現(xiàn)，實驗的相對誤差大約只有0 .2%。原因在于用這樣的彈簧進行振動的研究時，有效避免了一般的彈簧振動時產(chǎn)生的扭動現(xiàn)象，而且全振動次數(shù)多達50次也未見振幅明顯減小，這樣周期測量的精確度就大大提高了。 5 研究復合振動的特殊現(xiàn)象 在“彈簧振子的周期和質量關系”實驗中，有些學生發(fā)現(xiàn)，當塑料袋中裝入特定個數(shù)的玻璃球時，塑料袋和玻璃球的上下振動和左右擺動交替轉化的現(xiàn)象，使周期的測量比較困難。針對這種意料之外的特殊現(xiàn)象，引導學生進行深入研究。當塑料袋中裝入特定個數(shù)的玻璃球時，測定彈簧懸掛點到玻璃球重心的距離，以此為擺長制作一個單擺，測量單擺的周期。再從彈簧振子的質量和周期的關系實驗圖線中查找特定個數(shù)玻璃球時的周期，發(fā)現(xiàn)這兩個周期相當接近。也就是說由玻璃球質量和彈簧的勁度系數(shù)決定的振動頻率剛好跟由彈簧和塑料袋長度決定的擺動頻率相等，發(fā)生了一種特殊的共振現(xiàn)象。 6 探究彈簧的彈性勢能 彈簧發(fā)生形變時具有彈性勢能，形變量越大彈性勢能也越大，彈性勢能與形變量之間有什么定量關系呢?能量的變化量可以用功來表示，但由于橡皮筋的彈力隨形變量的變化而變化，高中階段學生無法計算變力做的功，所以必須將變力做功轉化為恒力做功。用自制的彈簧可以進行探究。 在豎直墻壁上釘一枚鐵釘，彈簧一端懸掛在鐵釘上，另一端系一條細線，細線另一端懸掛一個重物。確定彈簧自然長度時下端的位置。將重物向下拉到某位置，測量彈簧的伸長量x，記下小鋼球的初位置。放手后觀察重物向上運動的情況，記下重物上升的最高點，測量重物上升的離度h。獲得一組x、h數(shù)據(jù)。將重物拉到不同位置放手，可以獲得彈簧各種伸長量x時重物上升的高度h，這樣獲得多組x、h數(shù)據(jù)。 重物上升的高度，對應重物克服重力做的功，由于是無初速度釋放重物，而重物上升到最高點時速度也為零，所以彈力做的功等于重物克服重力做的功。橡皮筋形變量為x時的彈性勢能等于mgh，分析x與h之間的關系，也就可以分析橡皮筋的彈性勢能與形變x之間的關系。分析實驗測得的與數(shù)據(jù)，試圖獲得的x與h之間的定量關系，最好用圖象法進行處理。 用電阻絲制作“彈簧”，使學生獲得了親身體驗，特別是“退火”、“淬火”過程對改變彈簧的彈性所起的作用，有的同學為此還專門向五金師傅和技術專家請教“退火”、“淬火”在金屬加工中的作用。通過上述探究性實驗的研究活動，使我們感到：(1)探究性實驗改變了我們的認識，認識到在高中階段開展探究性實驗的可行性。(2)探究性實驗開拓了我們教學范圍和研究視野，在應用已學知識的同時，根據(jù)需要選取實驗器材，乃至自己設計、制作與改進實驗器材。(3)探究性實驗使學生走進了社會，了解一些生產(chǎn)技術，使知識與應用、知識與技術實現(xiàn)良好的結合。 自制演示游標卡尺 “長度的測量”是高一物理的第一個學生分組實驗，實驗要求掌握游標卡尺的使用和讀數(shù)方法，在“用單擺測定重力加速度”一節(jié)中，也要用游標卡尺測量擺球的直徑。教學中，盡 管 老師花費大量的時間教學游標卡尺的構造、原理、使用和讀數(shù)方法，但仍有些學生不能正確掌握。問題主要在 于 老師所演示的實物游標卡尺和模型的分度值太小，學生無法看清刻度線，導致學生難于理解游標卡尺的原理和讀數(shù)方法。針對這一問題，我們自制了一種分度值是游標卡尺的40倍，并能在黑板上演示的“演示游標卡尺”，在教學中取得了很好的效果。在此做一介紹。 1 制作材料 規(guī)格為 59mm 和 39mm 的PVC 線槽板各1 根(電工敷設線路用材)，有機板、磁片(市售張貼掛圖、報紙用的磁片)、單芯紅色膠皮導線(直徑 1mm )、單芯黑色膠皮鋁線等。 2 裝置結構 如圖1所示，“演示游標卡尺”主要由固定內外測量爪1、帶可動外測量爪的游標尺2、可動內測量爪3 和主尺4 等部分組成。 3 制作方法 (1) 主尺的制作 取規(guī)格為寬 59mm 、長 1500mm 的PVC 線槽板1 根(去除底板) ，用錐尖在線槽板的上下端邊緣上每隔 40mm 各鉆一小孔，每條邊緣鉆33 個小孔，然后用紅色膠皮導線從線槽板底面一端的下邊第1 個小孔穿向表面，再從線槽板表面上邊與之對應的小孔穿回底面(拉緊導線后，導線在線槽板的表面上便成“0”刻度線) ，底面上邊拉出的線頭再從底面上邊的第2 個小孔穿向表面，然后從線槽板表面下邊與之對應的第2 個小孔穿回底面(拉緊導線后，導線在線槽板的表面上便成“1mm”刻度線) 。以此方法把導線順次穿過其他小孔后，拉緊導線并把導線的兩個線頭打結固定在線槽板底面上。這樣穿過小孔的導線在線槽板的表面上便形成33 根刻度線和32 條等分格，每一等分格代表“1 mm”(其實際長度為 40 mm ，是游標卡尺主尺分度值的40 倍) ，線槽板底面的導線全部嵌入淺槽里(線槽板底面上下邊均有淺槽)。把黑色膠皮鋁線做成數(shù)字和字母(也可書寫) ，用熱熔膠把數(shù)字粘貼在刻度線旁，單位“cm”粘貼在末端空白處，如圖中“4”所示。為了能使主尺吸附在磁性黑板上(目前大部分學校都已使用鐵質黑板) ，把5枚磁片(去除塑料外殼) 分別用熱熔膠粘貼在線槽板底面的適當位置上，演示時把線槽板底面貼在黑板上即可固定。 (2) 游標尺的制作 取規(guī)格為寬 39mm 、長 500mm 的PVC 線槽板1根，按照主尺的“刻度”方法制成10 分度的游標尺。游標尺上10 分度的總長度跟主尺9 個分度格的總長度相等，實際長度為 360mm ，所以游標尺上每一分度的實際長度為 36mm (用最小分度為毫米的有機片刻度尺進行準確刻度) 。我們把主尺每一分度當作 1mm ，則游標尺上每一分度就是 019mm ，所以其準確度就為 011mm 。把2 枚磁片分別用熱熔膠粘貼在游標尺底面的適當位置上，演示時使其能吸附在黑板上。把有機板(也可用鐵皮、紙板) 裁剪成梯形外測量爪，用透明膠帶紙把它固定在游標尺的左端，如圖中“2”所示，在移動游標尺時，外測量爪跟隨游標尺同步移動。 與制作10 分度游標尺的方法一樣，再制作1把20 分度的游標尺。20 分度的總長度跟主尺19個分度格的總長度相等，實際長度為 760mm ，所以游標尺上每一分度的實際長度為 38mm 。我們把主尺每一分度當作 1mm ，則游標尺上每一分度就是 0195mm ，所以其準確度就為 0105mm 。根據(jù)教學情況還可制作總長度為 760mm 的10 分度的游標尺(準確度為 011mm ) 。 (3) 固定內外測量爪的制作 把有機板(也可用鐵皮、紙板) 裁剪成圖中“1”所示的內外測量爪，演示時用透明膠帶紙把它固定在黑板上。 (4) 可動內測量爪的制作 把有機板(也可用鐵皮、紙板) 裁剪成圖中“3”所示的內測量爪，其底面用熱熔膠粘貼1 枚磁片，演示時使其能吸附在黑板上，并能隨意移動。 4 演示方法 ①把主尺吸附在黑板上，游標尺吸附在主尺下方，調整游標尺的位置，使游標尺的“0”刻度線跟主尺的“0”刻度線對齊，用透明膠帶把“固定內外測量爪”粘在主尺左邊(固定內外測量爪的邊線跟游標尺上可動外測量爪的邊線重合) ，“可動內測量爪”吸附在主尺的上方。主尺和固定內外測量爪在黑板上固定不動，游標尺和可動內測量爪可沿主尺左右移動，如圖1 所示。 ②結合實物和演示游標卡尺介紹游標卡尺的構造(各部分名稱) ，并通過實物游標卡尺的演示，讓學生知道可動內、外測量爪、深度尺和游標尺是連成整體的，它們跟隨游標尺沿主尺同步移動。在“演示游標卡尺”中，考慮到制作難度，未設計、制作有深度尺，可動內測量爪也不能跟隨游標尺同步移動，但可手動。 ③可演示游標卡尺的原理和讀數(shù)方法。把“演示游標卡尺”主尺上的分度值當作“1mm”，分別用10 分度和20 分度的游標尺進行演示教學，由于分度值放大了40 倍，全班學生都能看清刻度線，利于學生理解游標卡尺的原理和讀數(shù)方法。再通過移動游標尺的位置來訓練、強化學生對讀數(shù)方法的掌握。 ④視教學情況的需要，可用“演示游標卡尺”演示有“0誤差”的讀數(shù)方法。先使游標尺上的可動外測量爪跟固定外測量爪的邊線重合，再移動主尺，使主尺的“0”刻度線在游標尺“0”刻度線的左邊或右邊，然后教學演示“0誤差”的讀數(shù)方法。 ⑤用實物游標卡尺演示長度，內、外徑和深度的測量方法。 小實驗：受迫振動 實驗器材：鍍鋅鐵絲 肥皂液 取一根直徑為2絕米的鍍鋅鐵絲，彎成直徑為 15厘米 的大圓環(huán)。并將圓環(huán)接頭處用錫焊牢，并用砂紙磨光焊縫，制成如圖所示的光滑鐵絲環(huán)。 實驗成功的關鍵是肥皂液的配制。取一干凈的500ML燒杯，分別倒入角售洗潔精、蒸餾水和純凈甘油各占1／3容積，將其緩慢地攪拌均勻，避免皂液乳化或產(chǎn)生過多氣泡。將配制的皂液倒入內徑大于 15厘米 的淺盆內。用上述潔凈的光滑鐵絲環(huán)浸沒于皂液中。手指環(huán)柄，將圓環(huán)稍稍傾斜地輕輕抽出皂液。這時可觀察到圓環(huán)上形成一張亮晶晶的肥皂膜。然后緩緩地上下振動圓環(huán)，使皂膜受迫振動，如圖所示。皂腹四周附在鐵絲環(huán)上，時而向上凸起，時而向下凹陷．形成懸鏈曲面。在陽光照時下，這張振動膜還呈現(xiàn)七彩呢！ 一旦圓環(huán)大幅度擺動后，迅速平移，這張七彩振動膜會脫離圓環(huán)，在空中形成一肥皂泡，并在表面張力作用下，收縮成一只飄飄然的七彩肥皂泡，美麗而有趣。 可用硬幣做的物理實驗 教學中，用簡易、實用的教具實驗，可培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實驗能力。在力學、電磁學和光學中用硬幣可以做以下實驗： 1．水的表面張力 1．1 吸引 取一只臉盆，盛滿清水。用手指拿著一枚硬幣(壹角、伍分或貳分幣都行)，水平地輕輕放入水面，使硬幣浮在水面上(硬幣應是干燥的，水是平靜的，動作輕輕的)。如有困難，可用以下方法之一： (1)在硬幣上抹點蠟或抹一點肥皂； (2)先將硬幣放在吸水紙上，再把紙平放到水面上，然后戳掉薄紙； (3)做一個小鐵圈，把硬幣托放在上面，然后放入水中，小心翼翼地移去鐵圈。 用同樣方法再放人兩枚硬幣。然后用手指輕輕撥動，或者用嘴輕輕吹氣，使硬幣逐漸靠攏。隨著它們不斷地靠近，可以觀察到：當硬幣間距小于 1厘米 時，不用施加任何外力，它們會自動相互靠攏，最后緊挨在一起，如圖 1a 所示。如果用手輕輕撥動其中一枚，另一枚也跟隨移動。似乎它們間存在某種相互吸引的力。 原因：分值硬幣是用鋁鎳合金鑄成的，其密度約為水密度的2.7倍，它們浮于水面不下沉是憑借水的表面張力。盡管它們沒有下沉，但畢竟將水面壓下去了，在硬幣周圍形成一個局部凹陷區(qū)。后放的硬幣在水的表面張力作用下迫使它們向低凹處移動，這就是它們相互吸引的奧秘。用同樣方法還可使更多硬幣同時浮于水面，它們聚在一起，形成十分有趣的圖案。 1．2 分離 水面上漂浮著三枚貳分硬幣互相連在一起呈三角形，如圖1所示。將一根外徑為 5毫米 的細玻璃的一端沾上一些水，然后將玻璃棒上沾水的一端放到三枚硬幣中央的水面上。當玻璃棒上的水和三枚硬幣中央的水面一接觸，由于水和水之間存在著內聚力，在玻璃棒上水的內聚力的作用下，使三枚硬幣中央的水面升高，這樣三枚硬幣在水的表面張力的作用下，向四周低處移動，他們就互相分離了。圖1b是三枚硬幣分離的俯視圖。 2 靜電斥力 我們已經(jīng)知道，使兩枚干凈硬幣漂浮在水面上，當它們靠近到一定距離時，會相互吸引到一起，無論怎樣用嘴吹，都不能使緊挨著的硬幣分離?？捎渺o電分離這兩枚硬幣。為防止靜電干擾，盛水的盆不要用金屬盆。取一有機玻璃棒(直徑約6～8毫米)，將它裹在絲綢內用力摩擦數(shù)次，則玻璃棒上帶有大量正電荷。然后將該棒置于這兩枚緊挨著的硬幣上方，盡量靠近但不能接觸硬幣，也不能使棒沾上水，這時可觀察到：隨著棒的靠近，兩枚硬幣會自動分離，如圖2所示。實驗原理是這樣的：在硬幣的重力及水的表面張力的共同作用下，水面像一層橡皮膜似地呈凹形，硬幣便向低洼處移動，而緊靠在一起。當帶電棒接近兩硬幣交界處上方時，由于靜電感應，使硬幣及水面都感應大量電荷，其極性與棒上電荷極性相反，硬幣間出現(xiàn)一對斥力，使硬幣相互推離。另外，水面帶電也能減小表面張力。由于硬幣外側遠離帶電棒，使外側水的表面張力大于硬幣接近處水的表面張力。而這個張力差的方向也正是使硬幣趨于分離的方向。實驗成功的關鍵在于：環(huán)境干燥；有機玻璃棒不能太粗且?guī)献銐虻碾姾伞?SPAN lang=EN-US>
3 感應電動機
將幾枚伍分硬幣浮于盛有清水的大瓷碗的水面上，并使硬幣靜止于水面中央。將強磁鐵的一極緊挨硬幣上表面。當磁鋼沿硬幣表面繞其豎直軸旋轉時，可觀察到這樣一個現(xiàn)象：非鐵磁性物質的硬幣竟然跟著磁鋼繞其鉛垂軸旋轉。一旦磁鋼停止旋轉，這幾枚硬幣也立即隨之停止轉動，如圖3所示。
浮于水面的硬幣怎么會自動旋轉起來呢?由于磁鋼在旋轉時，在水面附近的空間形成一個旋轉磁場，根據(jù)法拉第電磁感應定律，硬幣在旋轉磁場中切割了磁感線，產(chǎn)生了感應電流。但畢竟受到水的阻尼等硬幣旋轉的角速度始終小于磁鋼旋轉的角速度。
4 磁化現(xiàn)象
可用1O—2O枚一元硬幣傲磁化實驗(1元硬幣是用銅鎳合金制成的，是典型的軟磁材料)。實驗方法豐富多彩，實驗結果讓人驚嘆：磁鐵能吸引1O多枚疊放成圓柱形的硬幣(豎直、水平均可以)；也可吸引5—7枚立放的硬幣(兩圓相切)，這時輕輕撥動最下面的硬幣，它還可以在空中自由旋轉；在磁鐵上面可立3—5枚硬幣f還可以用硬幣搭“積木”橋、硬幣在平放的條形磁鐵上滾動、把疊放成圓柱形的硬幣橫放在桌面上，將磁鐵豎直慢慢靠近這疊硬幣時，硬幣會自動一枚接一枚的向兩側倒下?? (圖4)
5 磁屏蔽
如圖5所示，將磁鋼A用夾子固定在鐵支架上，取一枚硬幣B和一根錦綸細線，用粘膠將細線一端固定在硬幣B的表面上，而將細線的另一端固定在鐵架臺的底座上，將B提起來豎直方向靠近磁鋼下端約為 1厘米 左右，此時硬幣竟奇跡般地懸浮在空中而不掉下?，F(xiàn)取一塊 2毫米 厚的薄軟鐵皮C插入磁鋼A和硬幣B之間的空間，結果硬幣落在桌面上。這是由于軟鐵皮具有良好的導磁作用，所以從磁鋼發(fā)出的磁感線大部分集中到軟鐵C上，而只有少量的磁感線穿過軟鐵皮C，因此在鐵皮C下面的磁感應強度就大為減小，鐵皮C在此起了磁屏蔽作用。
6 光的全反射
取一枚硬幣放在桌上，硬幣上疊放一只空玻璃燒杯，可以明顯看到杯底的硬幣，如圖6所示。然后往燒杯內注入清水，當從燒杯四側用目光尋找位于杯底的那枚硬幣，卻怎么也不到了。硬幣哪兒去了呢？
其實硬幣并沒有消失，只是光的全反射玩弄的把戲。來自硬幣的光線從光密媒介——水，射入光疏媒介——空氣的分界面時，由于入射角大于或等于臨界角，因此，這部分光線被分界面全部反射掉了。
7 光的衍射——泊松亮斑
取一個顯微鏡配備的蓋玻片（厚0.18毫米），進行適當切割（以能裝在光具座配備的透鏡框內為準，這樣便可借助光學實驗中的專用金屬桿在光具座上實驗），用502膠水或雙面膠將硬幣粘在蓋玻片中心位置。因激光束太細，需用凹透鏡來擴束。如圖7所示，在光具座上一次放激光光源、凹透鏡和硬幣，衍射圖樣可呈現(xiàn)在教室后面墻壁上。透鏡位置要適當，不能使墻上的光斑過大，以避免光斑亮度過低。筆者用焦距為 8cm 的凹透鏡置于激光器輸出口處，讓光沿主光軸通過，硬幣距透鏡 0.9m ，距教室后墻壁約 8m 。不放透鏡和硬幣時，墻壁上的光斑直徑約為 3cm ；用凹透鏡不放硬幣時，光斑直徑約為 8cm?。环派贤哥R和硬幣后，衍射圖樣直徑約 12cm 。雖然衍射條紋外側的明暗圓環(huán)不夠理想，但陰影區(qū)的中心亮斑很明顯。
利用醫(yī)用注射器改進的三個物理實驗
1．油膜法測分子大小實驗的改進
(1) 改進的理由
現(xiàn)行教材介紹，測定一滴油酸酒精溶液中所含油酸的體積時，用膠頭滴管或注射器將油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中。實踐發(fā)現(xiàn)，膠頭滴管或注射器均感使用不便，因膠頭滴管滴出的液滴較大，在淺水盤里水面上形成油酸薄膜的面積太大，難以測定其面積；而使用注射器，當施加在活塞上的壓力控制不當時，從針頭出來的油酸酒精溶液就會時而成滴，時而噴射，實驗往往半途而廢。本是一堂學生實驗課，呈現(xiàn)的卻是學生一趟趟換水上洗手間的鬧劇。
(2) 儀器的改進與制作
鑒于上述窘境，筆者從一次性使用輸液器上，拆取注射細軟管部分，將剩余塑料軟管上的控制閥安裝于細軟管處，以便于直接調節(jié)控制閥來控制細軟管中油酸溶液的流速，以保證在較大力推動注射器時，也能使注射針頭處以液滴形式滴出，這樣就制成了一件非常完美實用的注射滴定器。如圖1 所示。
(3) 改進后的優(yōu)點
該實驗取材制作簡單，操作穩(wěn)定性加強。 經(jīng)改進后，實驗的成功率大大提高。
2．做功改變物體內能實驗的改進
(1) 改進的理由
改變物體內能的方式有兩種：做功和熱傳遞。 現(xiàn)實生活中有許多實例可以證實，熱傳遞可以改變物體的內能。 新課程選修3-3第10章第1節(jié)功和內能演示實驗：在有機玻璃筒底放置少量硝化棉，迅速壓下筒中的活塞，觀察筒底物品的變化。此實驗通過活塞對筒內氣體做功，溫度上升，點燃硝化棉來說明做功改變物體的內能。觀察到的現(xiàn)象是硝化棉燃燒發(fā)光，但持續(xù)時間很短，即使在光線較暗的教室也不易觀察，更不用說明亮的環(huán)境下的實驗效果。 這正是實驗不易成功的關鍵所在，可視性不高。 筆者為了提高可視化程度，做了如下改進。
(2) 儀器的改進與制作
選取一支25 mL或50mL的注射器，取出注射栓，將熱敏溫度計的探頭塞入注射筒內，使其橫臥。將已溶解好的石蠟通過其他注射器注射入筒內，要求液面略高于熱敏溫度計探頭的直徑。等石蠟冷卻凝固后，用針尖劃去覆蓋于熱敏溫度計探頭上的石蠟，如圖2 所示。 這樣處理的目的：一是在用力推壓活塞時，不至于損壞探頭；二是有一定的空間讓探頭能檢測到筒內溫度的變化，從而對外輸出信號。最后將從套針頭管口穿出的探頭導線與熱敏溫度計上的輸入導線相連，整個裝置制作完成，如圖3 所示。
通過手掌用力推壓注射器的活塞，當壓縮至最大限度時，可觀察到熱敏溫度計的示數(shù)的變化情況，可使系統(tǒng)的溫度升高 0.7℃ 左右。由此說明，外界對氣體做功可使氣體內能增加；反之松開手掌，氣體將活塞向上推動一段距離，又可見熱敏溫度計的示數(shù)逐漸下降，當示數(shù)穩(wěn)定后又達到原來的室溫，由此說明，系統(tǒng)對外做功，其內能減少。
(3) 改進后的優(yōu)點
該實驗現(xiàn)象明顯，通過熱敏溫度計的示數(shù)變化來觀察被壓縮氣體的溫度變化，不僅直觀性好，而且大大提高了可見度，加深了學生的印象及對知識點的理解，有助于培養(yǎng)學生的觀察能力，提高了學生學習的興趣。
3．驗電器(靜電計) 實驗的改進
(1) 改進的理由
靜電實驗，是激發(fā)學生學習物理興趣的一個好實驗。 但該實驗在演示時，往往容易失敗，特別是在夏季的教室，即便是實驗前將毛皮、絲綢、橡膠棒、玻璃棒都保證干燥、干凈，卻也不易成功。 究其原因很多，但主要原因是空氣潮濕，電荷在通過驗電器上的金屬桿時已跑掉，使電荷到不了箔片或到達的量很少，導致實驗不能成功或現(xiàn)象不明顯。 由此可見，如果能保證電荷大量地通過驗電器的金屬桿而到達箔片，即可保證實驗的成功。 其關鍵在于對金屬桿的良好絕緣，經(jīng)筆者多次試驗，現(xiàn)改進如下。
(2) 儀器的改進與制作
將驗電器金屬桿上的金屬驗電球和箔片取下，就成了由有機玻璃螺栓將同一金屬桿分成裸露的兩部分。此時用2 支已切出套針頭細管的5 mL的注射器套于兩金屬桿上，若注射器過長， 就切去帶有手柄端的過長部分。上端保留安裝金屬驗電球的螺紋部位，下端僅留安裝箔片的部位。 再將已溶解好的石蠟通過第三支注射器注射入裝有金屬桿的塑料圓筒內，使金屬桿包在石蠟中間，以保證其良好的絕緣性能。 最后待石蠟冷卻凝固后， 擰上金屬驗電球，裝好箔片，將其固定于驗電器金屬外殼內即可。如圖4 所示。
(3) 改進后的優(yōu)點
只要操作方法正確，實驗成功率可達100 %。用橡膠棒與毛皮摩擦后去接觸驗電球，箔片張開，經(jīng)數(shù)次接觸后，箔片的張角可達60°以上，并且箔片的張角能保持相當長時間不變，即使向驗電器上噴水霧，張開的箔片也不會很快落下，實驗效果非常明顯。
此實驗也可演示枕形導體的靜電感應實驗。具體做法，只要制作兩個上述驗電器，且將驗電金屬球改裝為枕形導體即可。實驗效果也是非常明顯。
您當前位置：