趣味物理实验教材.doc
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第一课验证平行四边形定则的模型制作
背景资料
验证互成角度的两个力合成时，我们一般选用平行
边形定则，其一般的实验过程为
（1）用图钉把白纸钉在放于水平桌面的方木板上。
（2）用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套。
（3）用两只弹簧秤分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，将结点拉到某一位置O，记录两弹簧秤的示数，用铅笔记下O点的位置及此时两条细绳套的方向。
（4）用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳方向画直线，按选定的标度作出F1和F2的图示，用平行四边形定则求出合力F的图示。
（5）用一只弹簧秤钩住细绳套，把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下弹簧秤的读数F′和细绳的方向.按选定的标度沿记录的方向作出拉力F′的图示。
（6）比较力F′与用平行四边形定则求出的合力F的大小和方向，看它们是否相等。
一、制作目的
验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则．
二、制作原理
如果使F1、F2的共同作用效果与另一个力F′的作用效果相同，那么根据F1、F2用平行四边形定则求出的合力F，应与F′在实验误差允许范围内大小相等、方向相同．
三、材料准备：
固定材料自选（如长型木条等）、刻度尺、螺丝钉
四、制作过程：
（1）选用五根长形木条，其中四根代表平行四边形的四条边，一根代表合力边。
（2）利用刻度尺、小刀和钢笔在相邻两条木条上按一定的比列标出刻度，代表力的大小。
（3）用
（2）步的方法同样标出代表合力的木条的刻度，代表合力的大小。
（4）分别在木条的链接处利用螺丝钉将木条固定住（仍可以活动），模型如图
（上图是我校兴趣小组学生所作模型展示）
（5）通过改变两根木条（代表两个分力）的夹角，可以很直观地看出合力的改变情况，通过刻度可以计算出合力的大小，从而验证平行四边形定则。
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第二课显示微小形变的方法探究
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生活中的形变无处不在，面包上的手印，扎头发用的橡
皮筋，凹陷的沙发，拨动的琴弦…这些都是生活中常见的形变现象，这些形变比较明显，容易观察，但是有的形变却很难直接观察到，例如：
一辆汽车行驶在大桥上，桥面会产生形变，用钢丝悬挂一个苹果，钢丝也会发生形变，这些都属于微小形变，不容易观察，对于不容易观察到的微小形变，可以通过某些实验装置来验证其存在。
物理中很多概念是抽象得让人无法想象，譬如说“力”；物理中的很多现象不明显，肉眼是看不到的，譬如说书放在水平桌面上我们都难以想象桌面发生了形变——向下弯曲。
那么这种微小的形变我们必须想办法看到它，这也就给我们提出了实验设计的难题。
现在我就研究微小形变的方案予以阐述。
方案一：
数学原理：
柱体表面积一定时，圆柱的体积最大
在高中《物理》（必修）第一册《弹力》的课后练习中，是利用如图1所示的装置来演示微小形变的。
其在教学中按照此法演示，因液面升降的幅度很小，很难取得预期的效果。
笔者经研究发现，若将此装置略加改动，并添加必要的步骤，效果较为理想，改动方法如下：
将细玻璃管的一端在酒精灯上加热后拉成如图2所示的形状，将较粗的一端少许插入红墨水中，用手封住细端后将玻璃管提出，连同橡皮塞一起插入装满红墨水的扁玻璃瓶后放手，在细玻管中将形成被空气分开的红墨水和水两段液体柱，通过挤压橡皮塞等方法将红墨水部分的液体柱调整到玻璃管粗细交接的一段（如图2所示）．这样，再用手挤压扁玻璃瓶时，细管中红墨水部分液体柱的升降就更为明显，演示效果更佳。
还有一种方法，那就是把普通玻璃管换成把玻璃泡去掉了的温度计上的毛细管，这样红色液体柱上升的高度就明显些。
方案二：
光的原理：
利用光的反射
在教材中是这样设置实验的：
如图3，一张大桌子上放两个平面镜M和N，让一束光依次被这两平面镜反射，最后射到墙上形成一个光点．用力压桌面，镜子要向箭头方向倾斜．由于两面镜子之间的距离较大，光点会在墙上有明显的移动，把桌面的形变显示出来．我对实验装置做了如下改进，如图4，用一面镜子，把光点投在天花板上。
一方面，实验器材更简单，另一方面，光点投到天花板上更容易找到。
如果采用教材中的实验装置时光点投到教室的窗玻璃上或窗帘上，难以寻觅。
但是在这个实验中平面镜应该足够小，否则也会影响实验效果。
方案三：
力学原理：
利用初中所学杠杆原理如图5为装置图（小黑点为杠杆支点），当在薄板桌面下挂上重物时，桌面向下弯曲，带动与之相连的杠杆装置，将微小形变逐步放大，指针向上转动较大角度。
由图5所示的位置变为图6所示的位置
方案四：
力学原
力是物体运动状态改变的原因。
在一张足够光滑的水平放置的大桌子上近距离放置两个光滑小球，两小球静止，你用手轻轻地在两球之间的桌面上用力按，观察会有什么现象？
你会发现小球会向你手按的地方滚动。
这个现象也说明当我们用手按两球之间的桌面时，桌面发生了微小的形变。
以上是我研究物体发微小形变的一些不成熟的方法，希望大家多指点，并期待在研究物体微小形变这方面有更好的发展。
爱因斯坦说过：
一个问题的提出往往比解决一个问题更难，让我们时刻准备着发现问题吧
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第三课潜望镜制作
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大家知道，光是沿直线传播的，而且当光照射到平面镜
上，产生发射，人们利用这些原理制作出了各种各
样的装置，这些装置为人们服务，潜望镜就是其中一种。
潜望镜是指从海面下伸出海面或从低洼坑道伸出地面，用以窥探海面或地面上活动的装置。
其构造与普通地上望远镜相同，唯另加两个反射镜使物光经两次反射而折向眼中。
潜望镜常用于潜水艇，坑道和坦克内用以观察敌情。
材料准备：
做潜望镜只需要两面一样大的小方镜和一块硬纸板。
假如你的小镜子长十厘米，宽七厘米，这样，你就应该准备一张宽4×7=28厘米的硬纸板。
纸板的长度可以根据条件自己决定。
纸板长一些，潜望镜就可以做得高一些。
制作过程在纸板上划出三条平行线，象图中所表示的一样，每条线之间的距离都是七厘米。
把涂黑的部分剪去。
用刀子沿着虚线划一个痕迹（注意不要划透）。
然后，利用桌边折一下，这样就做成一个长方形的盒子，用牛皮纸把它粘好。
用白胶布把小镜子象下艇在水下航行的时候，也必须利用潜望镜观察海面的情况。
制作过程：
买两块小镜子。
用硬纸片做两个直角弯头圆筒，直径比小镜子稍大。
在纸筒的两直角处各开一个45度的斜口，将两面小镜子相对插入斜口内（如图所示），用纸条粘好，把两个直角筒套在一起，即成一个简单的潜望镜。
（理论图）（实物图、我校学生作品）
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第四课滴水点灯
背景资料
主持人已经说过，这个实验叫“滴水点灯”。
所谓滴
水点灯，就是用水去点燃灯火。
有句俗话说：
“水火不相融”。
这句话恐怕没有不知道的。
而主持人却说滴水点灯，不是天方夜潭吗？
请别过早加以否定。
许多看来与常规相悖的事情，在一定条件下可以转化。
譬如说，冰是凉的，但高压下可以得到热冰。
半导体导电性能介于导体与绝缘体之间，用它制成的光敏管，阻值却随光线强弱而变化。
这些例子，可以说明事物不是僵死的、一成不变的。
说到这里，有人心里嘀咕：
眼见为实，耳听为虚。
你说滴水点灯，那就演示演示吧。
对，还有什么比亲眼所见更令人信服呢，事实才是最好答案！
下面，我将用水把电灯点亮。
这是一个小电珠、水槽，水槽旁边有一杯水。
拿起水杯，将水倒进水槽，注意电珠是否点亮。
电珠亮起来了，光芒四射。
它照亮了三尺讲台，也照亮了我们的心：
滴水点灯，这是千真万确的事实！
奇怪吗？
不奇怪！
不奇怪吗？
奇怪！
奇怪者，以水点灯也。
不奇怪者水并没有真正燃烧。
电珠亮起，因为连接电池的电路通了，电珠不亮，可能是连接电池的线路断开。
打开盖子，我们看到这里有两节干电池，电池的两端用导线接到电珠上。
将连接电珠的导线截去一段后安上绝缘水槽，往槽中倒水，水淹过连接水槽一端导线的金属板，电路接通，电珠就亮了。
当然，水是电的不良导体，因此，应事先在水中加点食盐。
这样，水槽里的水就成了导电液，其作用等于补上截去的那段导线。
刚才，我演示的是食盐水作导体使连接电池和电珠的电路相通。
下面的表演中，我们会看到比这更为奇特的现象呢。
制作材料：
一号电池两节；电池盒一个；电珠座一个；电珠一个；三极管（9013）一只；塑料盒（约9×6×2cm）一个；木板、导线、铜皮适量．
制作过程：
1）作支架：
用木板做一个22×14×2．5cm的无底木盒，将25×4×2cm的木板竖立在盒上，用钉子钉牢．
2）作导电水槽：
用塑料盒做水槽，用铜皮做电极。
将2片长约3cm的条形铜皮用易熔胶粘在塑料盒两端底部，并用易熔胶把塑料盒粘在支架底盒前面。
3）装电池盒与电珠座：
用白乳胶将电池盒粘在立柱与塑料盒之间的底盒上．将电珠座如图１Ｂ固定在立柱上，使电珠座距立柱顶部约2cm，见图１Ａ．然后，在立柱旁，电池盒底部、塑料盒两电极旁分别钻两个孔（共6个孔），用于连接导线．
4）连接电路：
按图２连接电路，并注意将三极管、导线隐蔽在底部。
实验方法与现象：
安上小电珠，用烧杯装好盐水，将盐水徐徐倒入小槽，电珠即被“点”亮．
原理解释：
未倒盐水前，水槽中两电极断路，电珠不亮．倒盐水后，因盐水导电，两电极通路，电珠发亮．
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第五课游标卡尺的研究与模型制作
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游标卡尺，是一种测量长度、内外径、深度的量具。
游标卡尺由主尺和附在主尺上能滑动的游标两部分构成。
主尺一般以毫米为单位，而游标上则有10、20或50个分格，根据分格的不同，游标卡尺可分为十分度游标卡尺、二十分度游标卡尺、五十分度格游标卡尺等。
游标卡尺的主尺和游标上有两副活动量爪，分别是内测量爪和外测量爪，内测量爪通常用来测量内径，外测量爪通常用来测量长度和外径。
研究目的：
1．应用所学物理等方面的科学知识；
2．培养学生实践和创新能力；
3．培养学生科学精神和科学态度；
4．培养学生合作能力；
研究背景：
《游标卡尺的使用》是现行高中物理第一册教材中一个基本的学生实验，也是高考的热点内容。
教材以精度为0．1mm游标卡尺为例详细讲解了游标卡尺的构造原理和读数方法，而对精度为0．05mm和精度为0．02mm的游标卡尺只作了简单介绍。
目前我们学校实验室配备的都是精度为0．02mm的游标卡尺，对精度为0．05mm的游标卡尺读数的训练，一般只能纸上谈兵，以致学生认识模糊，考试中错误率较高。
制作原理：
研究游标卡尺的构造原理，用纸亲手制作游标卡尺模型，以求在制作的过程中进一步掌握游标卡尺的构造原理和读数原理。
制作过程：
（下面介绍纸质精度为0．05mm游标卡尺模型制作方法）
1．材料和工具：
较厚的白色或浅色包装盒纸板、毫米刻度尺、刀片、胶水等。
2．用铅笔按下图的形状和尺寸（单位为mm，尺寸供参考）在纸板上先画线，再用刀片切出主尺A、游标尺B1、游标尺B2、上嵌条C、下嵌条D五块，其中B2的阴影部分挖去。
3．用红色细钢笔准确描出长约17mm的刻度，即为主尺刻度。
4．根据平面几何中平行线等分段定理，在白纸上将19mm的长度20等分，用细钢笔画出刻度线，切成约8mm宽的游标尺刻度。
5．安装：
首先从下到上按B1、C、D、B2的顺序用胶水粘在一起构成游标尺，待胶水干后将主尺A的右端从做好的游标尺左边空隙插入。
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第六课失重现象小实验
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失重现象”是高中《物理》（试验修订本·必修）第一册第三章第七节的内容，失重现象是物理学中一种很神奇的现象，产生失重现象的物体的视重为零，就好像没有重力一样（实际上重力仍然存在），产生这种现象的原因是当物体向下的加速度等于g时，物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）等于零。
你能够想像出失重的条件下会发生什么现象吗？
你设想地球上一旦重力消失，会发生什么现象，在宇宙飞船中就会发生什么现象。
物体将飘在空中，液滴呈绝对球形，气泡在液体中将污泥浊水上浮。
宇航员站着睡觉和躺着睡觉一样舒服，走路务必小心，以防不慎，将“上不着天、下不着地”食物要做成块状或牙膏似的糊状，以免食物的碎渣“漂浮”在空中，进入宇航员的眼睛、鼻孔……你还可以继续发挥你的想像力，举出更多的现象来
一、链条失
自制一木架，在木架上端悬挂一根细链条，使链条的一端A固定在木架横梁上，另一端B用细线系在链条A端的一个环上（为使现象明显可使链条长一些，在B端挂一个钩码）.此装置放在带有托盘的台秤上，如图1所示，装置静止时观察台秤指针所指的示数.点燃火柴烧断系住链条B端的细线，这时引导学生观察台秤示数的变化，可观察到台秤示数变小.这说明链条下落时发生了失重现象.但当这一半链条下落到被上一半链条拉住静止时，台秤又恢复到原来的示数.
二、压力消失现象
在一个平底吊盘上放一个重物m，把一张薄纸条A的一端压在重物m和吊盘之间，如图2所示，纸条尽量窄且不很结实.当抽动一端时，纸条轻易地被拉断.实验时，一只手把纸条的另一端固定，另一只手提着盘的吊线B（也可以请学生上讲台来帮助教师完成此实验）.先用手提着盘和重物慢慢下降，则纸条先被拉紧，接着就断裂了.这是因为纸条被重物压着的一端存在静摩擦力的作用.第二次换一张同样的纸条，把纸条的一端压在重物和盘之间，另一端固定，但是提吊线B的手突然放开，使盘和重物同时自由下落，可以看到纸条不但没有被拉断而且完好如初.这是因为自由下落过程中重物完全失重，不受盘的支持力，其反作用力——重物对盘的压力也就消失了，使静摩擦力不复存在.因此，可以从容地拉出纸条.
三、喷泉失射现象
取一只旧塑料瓶（如可乐瓶），在瓶的一端侧壁上钻几个小孔，用手指堵住小孔，向瓶中装满水（向水中滴几滴红墨水，便于看得更清楚），松开手指，则水就会喷射出来.这是水的重量产生的压强对瓶壁的作用.如果松开了拿瓶的手，让瓶自由下落，这时可以看到水立即停止喷出.这是因为正在自由下落的水处于完全失重状态，水层之间不再存在压力，故水不会从孔中流出.
四、斜面上下滑小车失重现象
用薄三合板自制一个斜面（稍长些），把一小车通过细线固定在斜面的上端，如图3所示．此装置放在带有托盘的台秤上（固定好），待装置静止时观察台秤指针所指的示数.点燃火柴烧断系住小车的细线，小车将沿斜面加速下滑，这时可观察到台秤示数变小.这说明小车加速下滑过程中发生了失重现象.
第七课热传导比赛
热从物体温度较高的一部分沿着物体传到温度较低的部分的方式叫做热传导。
背景资料
热传导是高中物理热学现象之一，物体或系统内的各点间有温度差，是热传导的必要条件。
热传导其在固体、液体和气体中均可发生，但严格而言，只有在固体中才是纯粹的热传导，而流体即使处于静止状态，
其中也会由于温度梯度所造成的密度差而产生自然对流，
因此，在流体中对流与热传导同时发生。
比赛内容：
把钢勺、铝勺、瓷勺、塑料勺插进一只玻璃杯中。
在各种勺柄的同等高度上涂一小块猪油，再在油上粘一粒小豆子。
然后给玻璃杯里倒上开水，仔细观察，看哪个勺柄上的豆子先掉，哪个后掉？
结果是：
铝勺柄上的猪油融化得最快，豆子先掉下来；第二个、第三个掉下来的，分别是钢勺、瓷勺柄上的豆子；而塑料勺柄上的豆子，过了很长时问还掉不下来。
这个实验说明，不同的物体传导热的本领是不同的。
人们把善于传导热的物体叫做热的良导体，把不善于传导热的物体叫做热的不良导体。
科学家通过大量的实验和研究发现，固体中的金属是热的良导体，其中银和铜的热传导本领又最强；其他的固体大都是不良导体，如石头、陶瓷、玻璃、木头、皮革、棉花等等。
我们用来做饭、烧菜的锅都是用善于传热的金属制成的，目的就是能让热尽快地传给待加工的食物。
冬季人们穿的是棉衣、毛衣或羽绒衣，因为这类东西都是热的不良导体，可以保存身体发出的热量，达到保暖的目的。
第八课会吹泡的瓶子
背景资料
热胀冷缩是物体的一种基本性质，物体在一般状态下受热以后会膨胀，在受冷的状态下会缩小。
大多数物体都具有这种性质。
（注：
水在4℃以上会热胀冷缩而在4℃以下会冷胀热缩，而到冰，密度就只有0.9。
这意味着，冰将会浮在水面。
锑、铋、镓和青铜等物质在某些温度范围内受热时收缩，遇冷时会膨胀）。
物体受热时会膨胀，遇冷时会收缩。
这是由于物体内的粒子（原子）运动会随温度改变，当温度上升时，粒子的振动幅度加大，令物体膨胀；但当温度下降时，粒子的振动幅度便会减少，使物体收缩。
物体都有热胀冷缩的现象，日常生活中我们可以利用这种现象解决一些困难。
制作原理：
通过加热将瓶中的空气挤出，然后再通过冷却将水吸到瓶子里。
这样，你就会看到物体的热胀冷缩。
材料准备：
制作过程：
1.将吸管放入瓶口，用橡皮泥密封。
2.将其他吸管与第一支吸管相接，形成一个长管。
3.用一点色素染一下玻璃杯中的水。
4.将瓶子置入大盘子，弯曲吸管，使它探入玻璃杯中。
5.向瓶壁浇热水，吸管会排出大大的气泡。
6.再向瓶壁浇冷水。
染色的水会经吸管吸入瓶中。
第九课神奇的花
背景资料
一般我们认为，水是往低处流的，但水也可以流向高处！
做一个实验使花改变颜色，你就可以知道，植物是怎样得生长所需的水的。
材料准备:
制作过程：
1.给每杯水分别加入不同的色素。
2.小心地将一枝花的花茎剪开到花头下。
把每一枝花的茎根修齐。
3.把劈开花茎的花分别放到两个不同的杯子里。
把有完整花茎的那枝花放在第三个杯子里。
4.把花放进一个温暖的房间。
一个小时以后，它们开始改变颜色，它们吸收上来彩色的水，沿着花茎向上移动到达了花瓣。
5.把芹菜去根并放进红颜色的水里，红色水沿着茎往上升到叶子，芹菜叶子变成了红色。
如果你切开一段芹菜，你就可以看到芹菜携水上升的叶脉。
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