初中物理实验教案设计.docx
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初中物理实验教案设计
初中物理实验教案
黄洋小学
胡江何正兴
一、声音的特性
【提出问题】
1、我们所接触到的各种声音中，有的听起来很尖、很刺耳，而有的听起来却很粗、很浑厚。
从物理学的角度来说，实际就是指音调的上下。
既然声音都是由物体振动而产生的，那么又为什么会造成音调有高有低呢？
音调的上下与哪些因素有关呢？
2、在物理学中，声音的强弱叫做响度。
不同的物体能发出不同响度的声音，一样物体也能发出响度不同的声音。
那么声音的响度与什么因素有关呢？
【猜想或假设】
1、声音的音调的上下与物体振动的频率有关。
2、声音的响度的大小与物体振动的振幅有关。
【设计实验】
实验方案：
物体的振动有两个参数：
振幅和频率。
振幅是指物体在一次振动中偏离平衡位置的最大距离，而频率是指物体一秒钟振动的次数。
所以音调的上下与响度的大小应该与这两个因素有关。
为探究决定音调上下的因素，我们可以利用一把钢尺按在桌子边沿，使它一端悬空，通过改变钢尺伸出桌子边的长度来改变它振动的频率，并保证前后振动时振幅根本一样，观察声音的音调是否发生变化。
在研究声音的响度与振幅的大小时，我们可以借助音叉来进展，通过改变音叉发出声音的响度，来观察音叉振幅的大小。
但由于音叉的振幅较小，不便观察，我们可以利用乒乓球来放大其振幅。
所需器材：
课桌、钢尺〔或锯条〕、铁架台、乒乓球〔或泡沫小球〕、细线、音叉
【进展实验】
实验步骤：
〔一〕音调与频率的关系
1、如图1-1那样，将一把钢尺〔或锯条〕紧紧按在桌子面上，使钢尺的一端伸出桌子边沿。
用手拨动钢尺，听钢尺振动发出的声音，并观察钢尺振动的快慢〔振动频率〕。
2、使钢尺伸出桌子边沿的长度增加或减小，再次拨动钢尺，且保持钢尺振动的幅度与上面的一样，观察钢尺振动的快慢，同时注意听声音的音调变化。
3、将观察到的现象记录于表1中。
表1
实验次数
伸出桌子边的长度
钢尺振动的快慢
音调的上下
第一次
第二次
〔二〕决定响度大小的因素
1、如图1-2所示，将正在发声的音叉轻触系在细线上的乒乓球〔或泡沫小球〕，观察乒乓球被弹开的幅度。
2、改变音叉发声的响度，再将发声的音叉快速轻触系在细线上的乒乓球，观察乒乓球被弹开的幅度，再根据乒乓球被弹开的幅度来推断音叉振幅的变化。
3、将观察到的现象记录于表2中。
表2
实验次数
音叉发声的响度
乒乓球被弹开的幅度
音叉振动的幅度
第一次
第二次
【分析和论证】
1、声音的音调的上下与物体振动的频率有关。
2、声音的响度的大小与物体振动的振幅有关。
【评估与交流】
1、在本次探究中，你的猜想与结论是否一样？
如有出入，原因何在？
2、还可以利用哪些器材完成声音的响度与振幅的关系的实验？
二、光反射时的规律
【提出问题】
用激光对平面镜照射，正对着照射、斜着照射，观察反射后的激光亮点，提出以下问题：
1、射向镜面的光反射后将沿什么方向射出？
2、反射光线和入射光线与法线的位置在同侧、异侧还是重合？
3、反射角和入射角的关系一定相等吗？
4、光的反射现象中，光路可逆吗？
【猜想或假设】
1、激光经镜面反射后，红色的亮点在正对镜面的身前，明确反射后的光线一定是沿原路返回。
2、激光经镜面反射后，红色的亮点位置不固定，明确反射后的光线沿着什么方向射出，无规律可循。
3、激光经镜面反射后，反射光线沿什么方向射出，可能与激光向镜面入射的角度有一定的关系。
4、反射角可能等于入射角。
【设计实验】
A．如图2-1所示，取一个平面镜M，一可以绕轴ON水平转动的纸板EF竖直地立在平面镜上，纸板上的轴线ON垂直于镜面，保持纸板E、F在同一平面上。
B．在A实验根底上，让一束激光沿着纸板斜射向O点，同时把纸板F向后转动，观察反射光线，重复几次操作。
C．沿反射光线的反方向用激光入射到平面镜上，观察反射光线的位置。
所需器材：
平面镜、白纸板、激光笔、直尺、水彩笔、量角器
【进展实验】
1、在纸板上画出入射光线AO，反射光线OD的径迹，改变入射光的入射方向两次，用不同颜色的笔画出入射光线和反射光线的径迹，如图2-2。
实验次数
入射角i
反射角r
第一次
第二次
第三次
2、按上述实验设计中C分别进展实验，并将结果记录入下表中，如图2-3所示。
入射光线
反射光线
AO
BO
CO
DO
EO
FO
【分析和论证】
由于光在空气中传播我们看不见，无法观察到入射光线和反射光线，我们将激光笔贴近硬纸板，根据光的反射我们可以清楚地观察到入射光线和反射光线。
从实验记录中可以看出，入射光线和反射光线可以完全重合。
1、分析实验1得出的结论是：
入射光线和反射光线与法线在同一平面上，入射光线与反射光线分居在法线的两侧，反射角等于入射角。
2、分析实验2得出的结论是：
光路是可逆的。
【评估与交流】
1、坐在教室前排两侧的同学，常常会看不清黑板上的字，是什么原因呢？
2、人为什么能看到并不发光的物体呢？
三、平面镜成像的特点
【提出问题】
1、平面镜成像时，像的位置、大小跟物体的位置、大小有什么关系？
2、物体在平面镜中成虚像还是实像？
【猜想或假设】
1、像与物体的大小是相等的。
2、像和物体分别到平面镜的距离是相等的。
3、像和物体的对应连线与平面镜垂直。
4、所成的像是只能用眼睛观测的虚像。
【设计实验】
该实验是要探究物体与它在平面镜中所成像的大小和位置关系。
而所成的像只能在平面镜中看到，其大小和位置并不能进展直接的测量，所以要通过一个外形完全一样的蜡烛来代替镜中的像来完成该实验。
所以，我们先取一块玻璃板，点燃一支蜡烛后立于玻璃板前，让蜡烛在玻璃板中成一个像，如图3-1所示。
然后，拿另一支蜡烛竖立在玻璃板后，前后、左右移动，直到蜡烛与像完全重合，并记下两只蜡烛的位置。
这样，像与物体的大小，以与物体与镜面和像与镜面之间的关系就可通过实验得到。
改变玻璃板前蜡烛的位置，再一次对实验结果进展验证。
所需器材：
玻璃板、大白纸、水彩笔、直尺、火柴、两支一样的蜡烛
【进展实验】
实验步骤：
1、在桌面上铺一大白纸，在纸的中央处画一直线，在直线上竖一块玻璃板作为平面镜。
2、把一只点燃的蜡烛放在玻璃板的前面，观察它在玻璃板后面的像。
3、再拿一只同样的蜡烛在玻璃板后面移动，直到看上去跟前面那只蜡烛的像完全重合，这个位置就是前面那只蜡烛的像的位置。
4、在纸上记下这两只蜡烛的位置，用直线把每次实验中蜡烛和它的像的位置连接起来，用刻度尺测量蜡烛和它所成的像到玻璃板的距离，并记录于表中。
5、移动点燃的蜡烛的位置，按步骤1-4重做实验，也将测量结果与观察到的现象记录于表中。
物体的位置
物体到玻璃板的距离
像到玻璃板的距离
像与物大小比拟
A
B
C
2、在一白纸上用墨汁写上A、B、C三个字母，当墨迹未干时将纸对折，然后摊开，这样在纸上就有2个对称的图形，再将一块玻璃板沿纸的对折线垂直于纸面竖起放置，从玻璃板前进展观察，你会观察到的现象是什么？
由此你能得出怎样的结论？
【分析和论证】
1、从表中的测量数据可知，物体与像与平面镜的位置关系是：
物与像的连线垂直于镜面，且物到镜的距离等于像到镜的距离。
2、在实验中，两只蜡烛的外形完全一样，从而能将未点燃的蜡烛与点燃的蜡烛的像完全重合，这说明了：
物与像的大小是相等的。
【评估与交流】
1、研究平面镜成像特点中，用玻璃代替平面镜的目的是什么？
2、在玻璃板的同一侧，某同学通过玻璃板看到了同一只蜡烛的两个像，产生这种现象的原因是什么？
四、凸透镜成像的规律
【提出问题】
照相机、投影仪里面都有凸透镜，放大镜本身就是凸透镜。
它们都是利用凸透镜使物体成像。
但是，照相机所成的像比被照的物体小，并且是倒立的；投影仪所成的像比物体大，也是倒立的；放大镜所成的像却是放大正立的。
这是为什么？
凸透镜成像是否有什么规律呢？
1、像的大小、正倒跟物体的位置有什么关系？
2、物体通过凸透镜成像，在光屏上成放大、缩小的像是以什么位置为分界的呢？
3、实像和虚像是否都能用光屏接收？
【猜想或假设】
1、照相时物体到凸透镜的距离比像到凸透镜的距离大，使用投影仪时物体到凸透镜的距离比像到凸透镜的距离小。
看来，像是放大还是缩小的，可能与物体和像的相对位置有关。
2、无论是照相机还是投影仪〔它们都成倒立的像〕，物体和像都在凸透镜的两侧，而放大镜〔成正立的像〕成像时，物体和像是在透镜的同侧。
看来，像的正倒很可能跟它与物体是否在同侧有关。
【设计实验】
1、拿一个凸透镜，用“太阳聚焦法〞找出凸透镜的焦点，测出焦距。
然后透过凸透镜观察蜡烛的火焰，观察到的蜡烛能否用光屏接收，它比实际的烛焰大还是小，此时烛焰到凸透镜的距离满足什么条件？
2、从左到右依次在水平桌面上放蜡烛、凸透镜〔焦距在10cm-20cm之间〕和光屏，如如下图。
所需器材：
凸透镜、光屏、蜡烛、火柴、刻度尺、光具座〔或直接利用水平桌面〕
【进展实验】
1、把蜡烛放在离凸透镜尽量远的位置上，调整光屏到透镜的距离，使烛焰在屏上成一个清晰的像。
观察像的大小、正倒，分别测量物体、像到凸透镜的距离。
把蜡烛向凸透镜靠近几厘米，放好后重复以上操作，直到在光屏上得不到蜡烛的像。
继续把蜡烛向凸透镜靠近，进展观察。
怎样才能观察到烛焰的像？
像在什么位置〔只需估测〕？
像是放大的还是缩小的？
正立的还是倒立的？
按上述操作，把数据填入下表：
物体到凸透镜的距离u
像到凸透镜的距离v
像的大小〔放大或缩小〕
像的正倒
分析上表中的数据，按照探究开始时提出的问题，总结凸透镜成像的规律。
2、选取焦距为10cm的凸透镜，竖直立在水平面上，用一支点燃的蜡烛作为物体放在凸透镜的左侧，研究烛焰所成的像。
在凸透镜的右侧用一块白色的硬纸作屏，承接烛焰的像。
把蜡烛放在离凸透镜较远的位置，逐渐靠近凸透镜，调整光屏到透镜的距离，使烛焰在屏上成一个清晰的像，观察像的大小，并用刻度尺测出蜡烛到透镜、光屏到透镜的距离，把观测的结果和测量的数据记录入下表中：
实验次数
1
2
3
4
5
6
7
物体到凸透镜的距离（cm）
光屏到凸透镜的距离（cm）
像的大小与物体的大小关系
像的大小变化特点
【分析和论证】
凸透镜成像的规律：
成像的条件
成像性质
应用
物体到凸透镜的距离〔u〕
像的正倒
像的大小
像的虚实
像到凸透镜的距离〔v〕
u>2f
倒立
缩小
实像
F照相机
U=2f
倒立
等大
实像
V=2f
F倒立
放大
实像
v>2f
投影仪
U=f
不成像
0正立
放大
虚像
v>u
放大镜
注意：
〔1〕物体靠近焦点，物距减小，像距变大，像就逐渐变大。
〔2〕像的正倒、虚实、大小都是相对于物体而言的。
【评估与交流】
为什么有的时候无论怎样左右移动光屏，在光屏上都不能呈现烛焰的像，其原因可能是什么？
五、固体溶化时温度的变化规律
【提出问题】
有很多物质在熔化时是先变软后再慢慢变成可流动的液体的，如蜡、橡胶、沥青等；而有些物质在熔化过程中没有变软、变稀的过程，而是直接变成液态，如冰、海波、铁、锡等，那么：
1、不同物质在熔化时温度变化规律是否一样？
2、不同物质熔化时的熔点是否一样？
3、物质由液态变化为固态时，温度变化规律是否一样？
【猜想或假设】
1、不同物质在熔化时虽然状态变化过程有些不同，但要加热温度都会上升。
2、不同物质熔点不同。
3、物质凝固时，温度变化有无规律可循，取决于物质的种类。
【设计实验】
1、把一定量的海波和蜡分别放入试管中后，放在火焰上加热，然后用温度计测量它们的温度变化，每隔一分钟记录一次温度。
2、把海波已熔化的试管放入冷水中冷却，再每隔一分钟记录一次温度。
所需器材：
酒精灯、试管两支、烧杯、水、温度计、铁架台、石棉网、火柴、海波、蜡、钟表
【进展实验】
1、研究海波的熔化温度，每隔一分钟记录一次温度，把结果记录在如下表格中。
时间/min
0
1
2
3
4
5
…
海波的温度/℃
蜡的温度/℃
2、如图5-2、图5-3所示，用方格纸上的纵轴表示温度，温度的数值已经标出；横轴表示时间，请写出。
根据表中各个时刻的温度在方格纸上描点，然后将这些点用平滑曲线连接起来，便得到熔化时温度随时间变化的图像。
根据你对实验数据的整理和分析，总结海波和蜡在熔化前、熔化中和熔化后三个阶段的温度特点。
3、研究液态的海波和蜡在凝固时的温度变化，每隔一分钟记录一次温度，并把相应的数据记录在下表中：
时间/min
0
1
2
3
4
5
…
海波的温度/℃
海波的状态
时间/min
0
1
2
3
4
5
…
蜡的温度/℃
蜡的状态
【分析和论证】
1、分析实验1中的数据，得出结论是：
2、分析实验2中的图像，比拟得出结论是：
3、分析实验3中的数据发现：
六、水的沸腾
【提出问题】
1、你认真观察过水的沸腾吗？
水在沸腾时有什么特征？
2、水沸腾后继续加热，温度是不是会越来越高？
3、水的沸点是否是个定值？
【猜想或假设】
1、水沸腾时，伴随着大量气泡上升。
2、水沸腾前温度一直上升，水沸腾时温度可能保持不变。
3、水的沸点可能与大气压强有关系。
【设计实验】
为了证实上述猜想1、2，设计如图6-1研究水沸腾的实验装置〔一〕；图6-2所示的实验装置〔二〕是为了验证猜想3而设计的。
所需器材：
烧杯、水、温度计、铁架台、石棉网、酒精灯、火柴、中心有小孔的纸板、钟表
【进展实验】
1、用实验装置〔一〕把烧杯中的水加热至沸腾。
从90℃开始，每隔一分钟记录一次温度，并把它填入下表中，然后在方格纸上作出温度和时间关系的曲线，如图6-3。
时间/min
0
1
2
3
4
5
…
水的温度/℃
2、用实验装置〔二〕甲把水加热至沸腾时，温度计的示数T1=℃；移走酒精灯，观测到水停止沸腾后，再换上如图乙设备。
拉伸活塞，立刻又观测到烧瓶中的水发生沸腾。
【分析和论证】
1、水在沸腾时可以观察到有气泡上升，并且气泡在上升的过程中逐渐变大，到达水面破裂，里面的水蒸气散发到空气中。
2、水在沸腾时，虽然继续给它加热，但是水的温度始终保持不变。
3、汽化存在两种方式：
和。
4、液体沸腾的条件是①达到沸点和②继续吸热。
5、液体的沸点还与液体上方的气体压强有关。
【评估与交流】
1、如何缩短水加热至沸点温度的时间？
2、水沸腾时和沸腾前气泡上升过程中有什么区别？
为什么沸腾前气泡少且上升变小，沸腾时大量气泡上升且变大了？
3、水沸腾时，为何烧杯口出现大量的白气？
是否为水蒸气？
4、气压对水的沸点影响关系是什么？
七、串联电路中各点的电流有什么关系
【提出问题】
在图7-1中，两个灯泡是串联起来接到电源上的。
流过A、B、C各点的电流之间可能有什么关系？
作出猜想。
分三次把电流表接入，分别测量流过A、B、C各点的电流。
你的猜想正确吗？
通过这个实验，你能否回答：
串联电路中各点的电流之间有什么关系？
【猜想或假设】
串联电路中各点的电流之间是相等关系。
【设计实验】
分别把图7-1中A、B、C各点断开，把电流表接入，测量流过的电流，看看它们之间有什么关系。
换上另外两个小灯泡，再次测量三点的电流，看看是否还有一样的关系。
下面分别是测量A、B、C三点电流的电路图。
如图7-2
所需器材：
干电池两节、小灯泡两只、开关、电流表、导线
【进展实验】
把测量数据记在下面表中，还可以把操作中出现的问题扼要地写下来。
A点的电流IA
B点的电流IB
C点的电流IC
第一次测量
第二次测量
【分析和论证】
在串联电路中，电路中的电流处处相等。
【评估与交流】
实验中电流表是分三次接入电路中的，为什么没有选用3块电流表直接测量？
八、并联电路中电流的规律
【提出问题】
如图8-1并联电路中干路的电流〔流过C点的电流〕和各支路的电流〔流过A、B两点的电流〕之间有什么关系？
【猜想或假设】
可能满足并联干路中电流等于各支路的电流之和。
【设计实验】
分别把电路中A、B、C各点断开，把电流表接入，测量流过的电流，看看它们之间有什么关系。
换上另外两个小灯泡，再次测量三点的电流，看看是否还有一样的关系。
分别画出测量A、B、C三点电流的电路图8-2。
所需器材：
干电池两节、小灯泡两只、开关、电流表、导线
【进展实验】
实验次数
A点的电流IA
B点的电流IB
C点的电流IC
第一次测量
第二次测量
【分析和论证】
在并联电路中，流过A点的电流与流过B点的电流、；流过C点的电流与流过上述两点的电流之间的关系是：
。
【评估与交流】
1、实验中电流表是分三次接入电路中的，为什么没有选用3块电流表直接测量？
2、当电路中两个灯泡不一样大小时，电路中干路的电流和各支路的电流之间有什么关系？
九、串联电路各点电压的关系
【提出问题】
如图9-1所示，两个小灯泡串联起来接到电源上。
图9-1
1、AB之间、BC之间、AC之间的电压可能有什么关系？
2、串联电路中各局部电路的电压与总电压之间有什么关系？
【猜想或假设】
1、串联电路中的电流是各处相等的，电压是产生电流的原因，是否电压也会与电流有一样的规律呢？
2、串联的两个小灯泡能同时发光，说明各局部电路也一定有电压来维持，它们的电压之和是否与电源的电压相等？
【设计实验】
根据猜想与假设，需要对电路中的AB、BC、AC间的电压进展测量。
可以分三次把电压表并联在AB之间、BC之间、AC之间，分别测量这三个电压，比拟三个电压值，得出它们之间的关系。
换上另外两个小灯泡，继续用上述实验方法实验，通过屡次测量，看看是否有同样的关系。
把三次测量的电路〔图9-2〕分别画在下面：
所需器材：
干电池两节〔或学生电源〕、小灯泡两只、开关、电压表、导线
【进展实验】
1、观察实验器材，特别是所使用的电压表的量程与对应的分度值。
2、按照图9-1所示电路图连接好串联电路。
将电压表并联在AB之间，经检查无误后，闭合开关，测出AB之间的电压U1。
将电压值填在实验表格中；再将电压表先后改接在BC之间和AC之间，分别测出BC之间电压U2和AC之间的电压U3，填在实验表格中。
3、换上另外两个小灯泡，用同样的方法进展第二次测量。
实验数据的记录表格：
实验次数
AB间的电压U1/V
BC间的电压U2/V
AC间的电压U3/V
第一次测量
第二次测量
【分析和论证】
通过对实际测量结果的分析回答：
1、测量结果说明了什么？
得出了什么样的结论？
2、串联电路中的电压规律是：
串联电路的总电压等于各局部电路的电压之和，即U3=U1+U2。
串联电路有分压作用。
3、将你得出的最后结论与串联电路中的电压规律进展比拟，发现有什么不同，为什么？
【评估与交流】
对自己的探究活动进展回顾分析，并思考在探究过程中，实验设计有无不合理的地方，操作过程有无失误，测量结果是否可靠。
交流应贯穿于整个探究活动中，可以以小组为单位进展交流，也可全班交流。
实验须知事项：
1、在连接电路时，开关应断开；
2、应按一定顺序连接电路；
3、连接好电路后，先用开关试触电压表的最大测量值为15V的量程，观察电压表指针偏转情况；
4、确认连接无误后再闭合开关，观察示数，如电路电压不超过3V，可改为3V的量程进展测量。
5、要采用更换小灯泡的方法，进展屡次测量。
为什么？
十、并联电路中电压的规律
【提出问题】
如图10-1所示，将L1和L2两个小灯泡并联起来接到电源上。
1、L1两端的电压和L2两端的电压之间可能有什么关系？
2、并联电路两端的总电压与各个支路两端的电压之间有什么关系？
【设计实验】
根据猜想与假设，需要对电路中L1两端的电压、L2两端的电压与总电路两端的电压进展测量。
可以分三次把电压表并联在L1两端、L2两端与总电路两端，分别测量这三个电压，比拟三个电压值，得出它们之间的关系。
换上另外两个小灯泡，继续用上述实验方法实验，通过屡次测量，看看是否有同样的关系。
把三次测量的电路〔图10-2〕分别画在下面：
所需器材：
干电池两节〔或学生电源〕、小灯泡两只、开关、电压表、导线
【进展实验】
1、按照图10-1所示电路图连接好并联电路。
将电压表并联在L1两端，经检查无误后，闭合开关，测出L1两端的电压U1。
将电压值填在实验表格中；再将电压表先后改接在L2两端和总电路两端，分别测出L2两端电压U2和总电压U，填在实验表格中。
2、换上另外两个小灯泡，用同样的方法进展第二次测量。
实验次数
L1两端的电压U1/V
L2两端的电压U2/V
总电压U/V
第一次测量
第二次测量
【分析和论证】
通过实验可以得出并联电路中电压的规律是：
并联电路中各支路两端的电压都相等，即U1=U2。
十一、怎样用变阻器改变灯泡的亮度
【提出问题】
怎样用变阻器改变灯泡的亮度？
【猜想或假设】
1、滑动变阻器为什么能改变连入电路中的电阻？
2、要使灯泡和变阻器中的电流大小一样，变阻器应与灯泡串联还是并联？
3、要能控制电流的大小，应试使用变阻器上的哪两个接线柱？
4、如图11-1所示，当滑片向A端滑动时，灯泡的亮度如何变化？
【设计实验】
实验要求利用滑动变阻器改变灯泡的亮度，因此我们应对滑动变阻器的结构有所了解。
在实验之前，观察滑动变阻器的结构，完成下面的问题：
1、滑动变阻器主要由几局部组成？
2、变阻器滑片上的小金属片上的两数据的含义？
3、电阻丝什么位置的绝缘漆被刮去了？
4、哪两个接线柱之间的电阻是不变的？
5、哪两个接线柱之间的电阻最大？
哪两个接线柱之间的电阻最小，几乎为零？
6、移动滑片时，哪两个接线柱之间的电阻随着改变？
朝哪个方向移动时电阻变大？
分析：
1、构造：
滑动变阻器是由瓷筒、套在瓷筒上外表涂了绝缘漆的电阻丝绕成的线圈、瓷筒上方架在绝缘架上的金属杠、以与套在金属杠上的滑片组成。
2、原理：
靠改变连入电路的电阻丝长度来改变电阻。
3、作用：
改变电阻从而改变电路中的电流或改变某一导体〔或用电器〕两端的电压，有时还起保护电路的作用。
要使电路中灯泡的亮度发生变化，必须使电路中电流发生
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