初中物理實驗專題研究

初中物理實驗專題研究1運動和力的演示實驗研究一、實驗?zāi)康?．了解斜槽裝置及節(jié)拍計時器的使用方法；2．研究有關(guān)運動和力的幾個演示實驗。二、實驗器材斜槽軌道（J2127），斜面小車（J2108），機械節(jié)拍器（或電子節(jié)拍器），慣性演示儀，投影器，鐵架臺，支架，小鐵球，磁鐵，水碗等。三、實驗儀器簡介1．斜槽軌道斜槽軌道是為演示直線運動和運動定律而設(shè)計的。它重要由三部分構(gòu)成：軌道、光電門和電磁鐵，其構(gòu)造如圖7-1所示。軌道長度為6002．機械節(jié)拍器機械節(jié)拍器是運用擺的等時原理發(fā)出等時節(jié)拍的儀器，它的外形如圖7-2所示。調(diào)節(jié)擺桿上擺塊的位置，就可以控制擺的振動頻率。擺桿居中時，將擺桿對在后面的標尺上，擺塊下沿對著標尺的刻度數(shù)值即為每分鐘的節(jié)拍次數(shù)。在節(jié)拍器外側(cè)裝有兩個機鈕。下邊的機鈕用來旋緊發(fā)條，為維持擺桿振動提供能量。上邊的機鈕是響鈴控制桿。把此鈕拉出，可以看到拉桿上標有“6”、“4”、“3”、“2”的刻度。如正好使“2”字露出，響鈴就每2拍發(fā)聲一次；露出“3”字，就每3拍發(fā)聲一次，其余類推。使用節(jié)拍器時，應(yīng)將它放在水平的臺面上，發(fā)條不要上得過緊，起動振幅也不要過大，實驗完畢應(yīng)使發(fā)條走松，再將擺桿上端壓入木盒上方的隔板中，蓋上蓋板。四、實驗內(nèi)容1．說明牛頓第一定律的演示初中物理課本上用如圖7-3所示的實驗說明牛頓第一定律，它體現(xiàn)了一種真實實驗與抱負實驗相結(jié)合的科學(xué)推理方法。演示環(huán)節(jié)為：（1）讓小車從斜面頂端滑下，滑到鋪有毛巾的平面上，觀測小車前進的距離。（2）讓小車從斜面頂端滑下，滑到鋪有棉布的平面上，觀測小車前進的距離有何變化。（3）讓小車從斜面頂端滑下，滑到鋪有木板的平面上，觀測小車前進的距離有何變化。請按照上述環(huán)節(jié)進行演示。每次實驗前，應(yīng)當向?qū)W生交代清楚實驗的條件和做法：三種粗糙限度不同的表面；每次實驗用的是同一個小車，讓它從斜面的同一高度上滑下，以保持小車在三種表面上開始運動時的速度相同。使學(xué)生知道實驗中的哪些條件保持不變，變化的是什么條件，以滲透研究方法。同時提醒學(xué)生注意觀測三種情況下小車運動變化的情況和變化的條件，分析引起變化的因素，使學(xué)生明的確驗?zāi)康?，動腦筋思考問題。根據(jù)實驗觀測的結(jié)果，小車受到的阻力越小，它運動得越遠，引導(dǎo)學(xué)生推理，假如小車不受任何阻力，它的速度將保持不變，永遠運動下去。在這個實驗方案中，不知你是否想過這樣的問題：當小車在完全光滑的抱負平面上運動時，小車的輪子還會繼續(xù)轉(zhuǎn)動下去嗎？小車的輪軸與軸承之間的摩擦?xí)粫绊懶≤嚒币恢边\動下去”？對初中學(xué)生當然不也許也沒有必要對此作進一步的討論。有人認為，為避免這些麻煩，最佳能回避出現(xiàn)這一問題的條件，為此可以將小車的運動改為木塊在平面上的滑動。用如圖7-4所示的實驗裝置，將木塊從彈射器中彈射出去，可以看到平面越光滑，木塊滑行的距離越遠。請做一下這個實驗，并談?wù)勀愕囊娊狻?．說明物體具有慣性的演示慣性是物體固有的一種性質(zhì)，固體、液體和氣體都具有慣性。對于固體和運動著的物體具有慣性，學(xué)生有較多的感性知識，較容易接受。但對液體、氣體和靜止的物體具有慣性，學(xué)生缺少感性知識，故必須分別設(shè)計若干較為形象的演示實驗，以加強學(xué)生對慣性的理解。（1）液體具有慣性如圖7-5所示，將一只盛滿水的碗放在小車上，手拉小車使其運動，達一定速度后，使其忽然碰到障礙物而停住，則碗中的水因慣性繼續(xù)向前運動而潑向前方，說明液體具有慣性。做好此實驗的關(guān)鍵是，小車必須逐漸加速，當小車速度大時忽然停止。（2）氣體具有慣性如圖7-6所示，在鐵架臺上安裝一根水平橫桿，在桿上懸若干細線，下端各系上一圓柱形或圓錐形薄紙筒。若在其一側(cè)短促吹一口氣，近處紙筒先被吹動，隨后，遠處紙筒也被吹動。這表白空氣被吹動后，雖不再用力吹氣，但它并不會立即停止，說明氣體具有慣性。做好此實驗的關(guān)鍵是，薄紙筒的中心必須在一條直線上；同時吹氣必須短、急而有力，否則，實驗不易成功。（3）靜止的物體具有慣性①用圖7-7所示的慣性演示儀，把鋼球（或銅球、鐵球等質(zhì)量較大的球都可以）置于硬紙板上，并對準立柱頂端的凹孔。演示時，彈動彈簧片，將硬紙板忽然彈出，鋼球由于慣性，保持本來的靜止狀態(tài)，在重力作用下直落入凹孔中。演示此實驗時，硬紙板必須有足夠的厚度（以能支持鋼球而不變形為度），并且盡也許光滑。硬紙板的大小也應(yīng)適中，以將其正中間放置在立柱頂端時，其一邊恰好接觸彈簧片平面為宜。為使球容易放穩(wěn)，可在球上用鋼銼銼去一點。②在圖7-5中拿掉障礙物，將小碗盛滿水放在小車上，忽然拉動小車，本來靜止在碗中的水由于慣性欲保持靜止狀態(tài)，故會向小車運動方向的反方向潑出。做此實驗時，碗中水的質(zhì)量必須足夠（最佳盛滿）。3．說明力可以使物體的運動方向發(fā)生變化的演示力是物體運動狀態(tài)變化的因素。物體運動狀態(tài)的變化涉及速度大小和運動方向的變化。速度大小變化的實驗不難做，但運動方向變化的實驗有的比較困難。通常使小球在平面上運動，用磁鐵吸引使它改變方向。這個實驗的困難重要有兩點：一是學(xué)生不容易看清小球在平面內(nèi)的運動，二是磁鐵離小球的遠近不容易選得合適，經(jīng)常由于過遠而使偏轉(zhuǎn)不明顯，或者由于過近而將小球吸到磁鐵上去。為克服上述困難，可采用如下措施：（1）如圖7-8（a）所示，在投影器上放一塊平面玻璃板，把玻璃板調(diào)水平，再在其上均勻地撒上薄薄的一層粉筆灰，將小球表面浸濕，使它從斜槽上釋放。當小球從玻璃板上滾過時，即可留下它的運動軌跡，并投影在屏幕上。適當調(diào)節(jié)小球在斜槽上釋放的位置和磁鐵的位置，可以看到明顯的偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象。（2）如圖7-8（b）所示，將制圖板（或其它平板）的一端適當墊高，使板面向著學(xué)生傾斜放置，再使小鐵球（可以用單擺實驗的小球）從斜面上滾下，可使學(xué)生看到小球在磁鐵引力作用下的偏轉(zhuǎn)情況。為使現(xiàn)象明顯，應(yīng)注意調(diào)節(jié)斜面的傾角和磁鐵放置的位置。五、實驗作業(yè)1．在說明牛頓第一定律的演示中，教師應(yīng)當如何一邊操作一邊講解？2．請設(shè)計一個運動（或靜止）物體（氣體、液體、固體）具有慣性的演示實驗。3．請對“力可以使物體的運動方向發(fā)生變化”的演示提出改善意見。2關(guān)于摩擦力的實驗研究一、實驗?zāi)康?．通過滑動摩擦力也許與哪些因素有關(guān)的分析，使學(xué)生初步掌握本實驗的研究方法；2．研究影響準確測量滑動摩擦力的重要因素和做好實驗的改善措施；3．研究如何通過實驗比較滾動摩擦與滑動摩擦的大小。二、實驗器材彈簧秤，長木板（50×8×1厘米3），木塊（lO×6×4厘米3），力學(xué)小車，細線，定滑輪，祛碼，祛碼盤，棉布，毛巾布等。三、實驗研究1．引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實驗課題，擬定實驗的研究方法，培養(yǎng)學(xué)生的探索能力為研究滑動摩擦力跟哪些因素有關(guān)，初中物理課本中采用的是單因子實驗法（或稱控制變量法）。假如按照課本上的方法做實驗，容易使學(xué)生對實驗結(jié)果產(chǎn)生懷疑：為什么不考慮摩擦力跟木塊與長木板之間的接觸面積的關(guān)系呢？因此，為使學(xué)生掌握本實驗的研究方法，教師應(yīng)認真做好實驗預(yù)習(xí)指導(dǎo)工作，啟發(fā)學(xué)生自己去思考，滑動摩擦力也許與哪些因素有關(guān)。教師不要加框框，不要一下把書中的分析和盤托出，對學(xué)生分析過程中出現(xiàn)的差錯，宜因勢利導(dǎo)。例如摩擦力與接觸面積的關(guān)系，不妨讓其作為一個因素進行研究。待眾多因素分析出來后，教師則教給學(xué)生常用的研究方法：只讓其中一個因素改變，而保持其它因素不變，觀測摩擦力跟這個被改變的因素的關(guān)系。這個方法就是單因子實驗法。至于改變哪一個因素的先后順序，由學(xué)生自己擬定。待實驗方案作出后，再讓學(xué)生與對的的環(huán)節(jié)對照，從而使學(xué)生初步結(jié)識到，自己也有能力擬定實驗環(huán)節(jié)。至于摩擦力與接觸面積的關(guān)系，通過實驗就可以得到澄清，從而進一步理解書上不考慮這個因素的因素。2．掌握實驗本質(zhì)，改善實驗方法，提高實驗質(zhì)量由于摩擦力不能直接測量，故只能通過二力平衡的方法間接測量。課本上是用動平衡的方法，規(guī)定木塊做勻速直線運動。但這個規(guī)定對初中學(xué)生來說，困難較大。其因素是：①用手拉彈簧秤做勻速直線運動不容易，任何一個導(dǎo)致不勻速的因素都會引起彈簧秤的指針發(fā)生忽大忽小的變化。②學(xué)生既要小心地用手拉彈簧秤做勻速直線運動，又要觀測彈簧秤的刻度，注意力分散，容易產(chǎn)生偶爾誤差。③由于彈簧秤自身受重力作用，拉線不能保持水平，增大了系統(tǒng)誤差。因此，要提高實驗技能，把誤差減小到最低限度，關(guān)鍵是使木塊穩(wěn)定地做勻速直線運動。為有助于培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)明性思維能力，可啟發(fā)學(xué)生考慮，變木塊的動平衡為靜平衡，即讓支承物運動，保持木塊靜止。這樣，木塊所受支承面的滑動摩擦力必然與拉力平衡。用這種方法，讀數(shù)比較穩(wěn)定。如圖7-9所示，把兩只力學(xué)小車固定在長木板的兩端，將木塊放在長木板上，并將其一端用細線繩與水平放置的彈簧秤相連，在祛碼盤內(nèi)放適量的祛碼，稍稍推動長木板，就會運動起來。由于木塊處在靜止狀態(tài)，所以木塊所受的滑動摩擦力與彈簧秤對木塊的拉力是一對大小相等、方向相反的平衡力。這樣，就可根據(jù)彈簧秤上的讀數(shù)得出木塊所受的滑動摩擦力。為鍛煉學(xué)生的動手能力，也可把圖7-9的裝置簡化，按圖7-10所示的裝置，用手直接拉動長木板，只要注意一定的操作技巧，就能獲得穩(wěn)定的讀數(shù)。四、實驗內(nèi)容1．研究滑動摩擦（1）根據(jù)初中物理課本中的規(guī)定準備實驗器材，如圖7-11所示。在正式做實驗前，用彈簧秤拉木塊做勻速運動需反復(fù)訓(xùn)練，使彈簧秤指針能穩(wěn)定在某一位置。同時規(guī)定做到邊拉邊觀測，準確讀出摩擦力的大小。（2）按課本提供的方法測定滑動摩擦力的大小。①改變加在木塊上的祛碼，測定滑動摩擦力。②分別將棉布或毛巾布鋪在長木板上，在壓力不變的情況下，測定摩擦力。③將木塊側(cè)放、立放，在不加琺碼的情況下，測定摩擦力。④將上述各種條件下測量的數(shù)據(jù)記錄列表，分析摩擦力與壓力、接觸面的材料性質(zhì)和光滑限度以及接觸面積的關(guān)系。（3）用如圖7-9或7-10所介紹的方法，按照上面環(huán)節(jié)（2）的過程再做一遍，記錄數(shù)據(jù)列表，并比較它們的結(jié)果。2．研究滾動摩擦設(shè)計一個說明滾動摩擦比滑動摩擦小的演示實驗，并進行實際操作和測量。3.“筷子提米”實驗的研究“筷子提米”的實驗在初二物理課本中已有介紹，為幫助學(xué)生搞清這個實驗的原理是由于摩擦力將米提起來的，可規(guī)定學(xué)生除采用課本上的方法外，再按下列環(huán)節(jié)進行實驗：（1）杯中的米裝緊（嚴實）后，用左手緊捂住米，右手拿一只竹筷從左手指縫中正對杯子中部插入，與不用手捂住米而將竹筷插入進行比較。（2）杯中米裝緊和未裝緊兩種情況下，用手緊捂住米插入筷子進行比較。（3）用竹筷子和用光滑的玻璃筷或象牙筷做實驗，并進行比較。（4）用粗糙的米和用精白的大米分別做實驗進行比較。（5）分別用塑料水杯和玻璃杯實驗進行比較。從以上的實驗對比中總結(jié)出摩擦力的規(guī)律。五、實驗作業(yè)1．如何通過實驗證明滑動摩擦力的大小與接觸面積無關(guān)？如何從理論上解釋這個問題？2．根據(jù)實驗結(jié)果，試分析研究滑動摩擦力的幾種方法的優(yōu)缺陷。3抽氣機的使用和大氣壓強實驗的研究一、實驗?zāi)康?．了解教學(xué)中常見的幾種抽氣機的構(gòu)造、原理，掌握其使用方法。2．掌握驗證大氣有壓強的實驗方法。二、實驗器材兩用氣筒，手搖抽氣機，旋片式真空泵，馬德堡半球，凡士林油，廣口瓶，燒杯，雞蛋，氣球，酒精。三、儀器介紹1．兩用氣筒兩用氣筒具有抽氣、打氣、移氣等多種功能。當兩用氣筒用于抽氣時，真空度可達50毫米汞柱；用于打氣時可達成3個大氣壓?？捎脕碜鲴R德堡半球、低壓沸騰等實驗。（1）構(gòu)造與原理如圖7-12所示，兩用氣筒是由手柄（1）、金屬圓筒（2）、拉桿（3）、活塞（4）、抽氣閥（5）、排氣閥（7）、抽氣嘴（6）、排氣嘴（8）等組成。排氣閥和抽氣閥均為帶有氣閥的短橡膠管，管壁上開有一縱向縫隙。氣體只能從氣閥由內(nèi)向外單向流動。當活塞向外拉時，氣筒內(nèi)壓強低于大氣壓強，抽氣閥（5）被壓，縫隙張開，氣體便由進氣嘴（6）進入筒內(nèi)，這樣就形成了對被抽空容器的排氣。當活塞向里推時，氣筒中的壓強高于大氣壓，抽氣閥（5）因閥外壓強大，縫隙受壓而關(guān)閉；排氣閥（7）則因閥內(nèi)壓強大，縫隙受壓而張開。氣體便由排氣嘴（8）被排出，這樣就形成了對容器充氣和增大氣體壓強。（2）使用方法①抽氣：選用內(nèi)徑為8mm的厚壁乳膠管，用它將被抽容器與抽氣嘴（6②打氣：用橡皮管把需充氣的容器與排氣嘴（8）連接，快推慢拉活塞，即可把空氣打入容器。③移氣：把兩個容器分別接到抽氣嘴（6）和排氣嘴（8）上，快速推拉活塞，即可移氣。2．手搖抽氣機手搖抽氣機具有打氣、抽氣等多種功能。用于抽氣時，真空度可達0.3-0.4毫米汞柱；用于打氣時可達成4個大氣壓，可用于做馬德堡半球、真空鈴等實驗。（1）構(gòu)造與原理如圖7-13所示，通過轉(zhuǎn)動飛輪，經(jīng)曲柄連桿機構(gòu)使活塞在氣缸中上下運動，來回啟閉進氣通道和排氣閥門進行工作。（2）使用方法①抽氣：用橡皮管將被抽容器與圖（a）中左上方抽氣孔連接，轉(zhuǎn)動手柄即可抽氣。②打氣：用橡皮管將被充容器與圖（b）中右上方排氣孔連接，轉(zhuǎn)動手柄即可打氣。③抽氣完畢隨即取下橡皮管，以防機油跑入被抽空的容器內(nèi)。放置時，用橡皮管將抽氣孔與排氣孔連接起來，以防塵土進入。3．旋片式真空泵（1）構(gòu)造與原理旋片式真空泵靠電動機帶動。圖7-14為其剖面圖。轉(zhuǎn)子上部在旋轉(zhuǎn)過程中始終與泵腔上部內(nèi)壁相切，把抽氣孔與排氣孔隔開。沿轉(zhuǎn)子端面直徑方向有一個滑槽，兩個旋片（分別以黑、白色表達）就裝在滑槽中。旋片能在滑槽中滑動，兩旋片間壓有彈簧，使旋片的外側(cè)在旋轉(zhuǎn)過程中始終壓緊泵腔的內(nèi)壁。內(nèi)切處與兩旋片間，一側(cè)形成吸氣室，另一側(cè)形成排氣室，而旋片間形成密封的移氣室。連續(xù)轉(zhuǎn)動即可抽氣或充氣。旋片式真空泵一般真空度可達5×10-4毫米汞柱，可用來演示低氣壓放電或做擴散泵的前級泵。（2）使用方法：①加油：所加真空泵油應(yīng)潔凈，無沉淀。泵體側(cè)面有一油標，油面升到油標窗口中間即可。②試轉(zhuǎn)：注意電機轉(zhuǎn)動方向應(yīng)與皮帶罩上的箭頭方向一致。③抽氣：抽氣時選用的皮管內(nèi)徑應(yīng)等于或大于抽氣嘴內(nèi)徑。連接被抽系統(tǒng)的管路應(yīng)盡量短，以保證抽氣速率。在抽氣嘴與被抽容器間還應(yīng)安裝真空截門。當被抽系統(tǒng)達成所需的真空度以后，應(yīng)先關(guān)閉真空截門，使抽氣嘴與大氣相通，然后再停機，以防”反油”，導(dǎo)致事故。④此泵不宜抽易燃、易爆或腐蝕性氣體，也不宜抽具有大量蒸氣的氣體。四、實驗內(nèi)容1．馬德堡半球?qū)嶒灒?）在馬德堡半球的對口處涂上一些凡士林，再把它們合起來，用力擠壓，并相對轉(zhuǎn)動一下，使對口接合嚴密。（2）用厚橡皮膠管（或乳膠管）將半球的管嘴和抽氣機（或兩用氣筒）的抽氣嘴連接起來，打開活塞進行抽氣。（3）抽氣完畢，關(guān)閉活塞，取下橡皮管，讓兩人從馬德堡半球的兩邊用力拉，無法將兩半球分開。（4）打開活塞，放入空氣，兩手即可容易地將兩半球分開。此實驗向?qū)W生表白，大氣不僅有壓強，并且大氣壓強很大，進一步從量上加深對大氣壓強的結(jié)識。做好此實驗的關(guān)鍵是：半球的對口必須平整、光滑。若對口處由于油污灰垢等導(dǎo)致凸凹不平，可用少量的溶劑仔細清除，切勿用銳器硬刮，或用砂紙打磨，以防損壞對口。用力拉開半球時，兩半球必須由一人用雙手扶持，以防用力拉開時，導(dǎo)致扭動、漏氣而導(dǎo)致實驗失敗，或半球落地導(dǎo)致對口損壞。2．對“瓶吞蛋”實驗的研究（1）“瓶吞蛋”實驗為了說明大氣壓的存在，人民教育出版社出版的義務(wù)教育初中物理教科書介紹了“瓶吞蛋”實驗：取一熟雞蛋剝?nèi)ネ鈿?，另取一瓶口比蛋略小的廣口瓶，瓶底鋪層沙子。將熟蛋的小頭蓋在瓶口，蛋堵住瓶口。輕輕按壓蛋的頂部，蛋不落入瓶內(nèi)。再把浸過酒精的棉花點燃后放入瓶內(nèi)，并趁火焰旺盛時用熟蛋的小頭堵住瓶口，熟蛋即被“吞”入瓶內(nèi)。該實驗生動有趣且富有啟發(fā)性，但演示時難度較大：一是對蛋的大小規(guī)定較嚴格，稍大則蛋“吞”不下去，稍小則“吞”得過快，學(xué)生看不清“吞”的過程；二是用蛋去堵瓶口的時刻較難掌握。因此，在課堂上演示時效果往往不好，甚至演示失敗。（2）對“瓶吞蛋”實驗的改善按照下述方法對該實驗進行改善，演示既方便可靠，又過程明顯。將瓶子口朝上放入熱水中，用剝?nèi)さ氖祀u蛋的小頭堵住瓶口，輕輕向下按壓蛋的頂部，蛋不落入瓶內(nèi)。再把瓶移入冷水（或冷空氣）中，則蛋可慢慢被“吞”入瓶內(nèi)。（3）“瓶吞蛋”實驗的延伸——“瓶吐蛋”實驗為了進一步培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)愛好，可將上述“瓶吞蛋”實驗進行延伸，讓瓶把“吞”下去的雞蛋“吐”了出來。演示環(huán)節(jié)為：將瓶倒立，使雞蛋的小頭堵住瓶口。用熱毛巾捂住瓶子，蛋便逐漸向外移動，待至瓶口被擠住后，將瓶子口朝上置于熱水中，蛋便漸漸向上移動，被“吐”出瓶外。上述“瓶吐蛋”實驗的缺陷是所用時間較長，特別是瓶倒立時蛋在瓶口擠住較困難。為此，可采用下述方法進行改善：將瓶倒立，蛋堵在瓶口，再將瓶口朝下按入燒杯內(nèi)的熱水中，蛋便不久被“吐”出。為了讓學(xué)生看清楚“吐”的過程，也可以在蛋被“吐”出一部分后，再將瓶口朝上置于熱水中，蛋便被漸漸“吐”出瓶外。為了用一個熟雞蛋反復(fù)進行上述實驗，可以用薄塑料紙把雞蛋包住，并且在蛋的大頭把塑料紙用細繩扎緊。這樣演示時，既便于取、放雞蛋，又可防止蛋被瓶口擠爛。（4）用氣球代替雞蛋進行實驗該實驗也可用氣球代替雞蛋進行演示。可將氣球吹成比瓶口略大的橢球體，并且在氣球內(nèi)吹進適量的清水，用線扎緊后進行上述實驗。由于氣球比熟雞蛋更富有彈性，所以演示時現(xiàn)象更明顯，更生動。3．其他驗證大氣壓存在的實驗可以證明大氣壓存在的實驗很多，例如，用兩個皮碗代替馬德堡半球，模擬馬德堡半球?qū)嶒灒徊ＡП⑺怪脤嶒灒ǜ脖瓕嶒灒?；－大號注射器活塞下懸掛重物的實驗等等?？梢詫@些實驗進行研究，并比較它們的優(yōu)缺陷。五、實驗作業(yè)1．馬德堡半球?qū)嶒炚f明了什么？分析此實驗成功的關(guān)鍵是什么？2．初中課本上安排了哪些有關(guān)大氣壓強的實驗？各達成什么目的？3．請你設(shè)計一個驗證大氣壓強的實驗。4液體內(nèi)部壓強實驗的研究一、實驗?zāi)康?．掌握液體內(nèi)部壓強實驗的方法。2．研究液體內(nèi)部壓強實驗的關(guān)鍵。3．培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)教學(xué)需要設(shè)計演示實驗的能力。二、實驗儀器兩端開口的玻璃圓筒，側(cè)壁開孔的玻璃圓筒，液體對側(cè)壁壓強演示器（J2141），液體內(nèi)部壓強實驗器（J2113型），氣球，微小壓強計，鐵架臺，復(fù)夾，32×14×12立方厘米的無蓋透明水槽，塑料漏斗（口徑6-7厘米），長40厘米的玻璃管，膠管，紅墨水，注射器（50毫升），臺秤，鐵架臺，鐵夾，火柴盒，玻璃管（長100厘米，內(nèi)徑0.6厘米）。三、實驗內(nèi)容1．液體對容器底的壓強隨深度增長而增大的演示液體由于受重力的作用，對支承它的物體——容器底也有壓強。拿一個兩端開口的玻璃筒，將其一端扎上一塊橡皮膜，把水灌進筒里（如圖7-15）。橡皮膜向下凸出，表白筒底受到了水的壓強。水灌得越深，橡皮膜凸出越厲害。（為什么？）再把玻璃筒放入盛有清水的玻璃缸中，當筒外的水面跟筒內(nèi)水面相平時，橡皮膜就變平。此現(xiàn)象說明了什么？2．液體對容器側(cè)壁壓強隨深度增長而增大的實驗研究液體對容器側(cè)壁壓強用圖7-16所示的裝置進行演示。凸出的橡皮膜表白液體對容器側(cè)壁有壓強。側(cè)壁壓強與深度的關(guān)系通常用圖7-17所示的裝置進行演示。在這個實驗中如何說明“液體壓強隨深度增長而增大”呢？我們知道，從伯努力方程可以解得水流出孔的速度,h從水面算起。它說明小孔的位置越低，水流速度越大。但如何使初中學(xué)生領(lǐng)略這一結(jié)論呢？有人提出從射程來加以說明，即“小孔位置越低，水流射得越遠”?？磥砗孟鬀]有什么問題，但事實上這并不是一個普遍的結(jié)論。由于：噴出液體落在地面的時間為：所以噴出液體的射程s為：這就是射程與深度的關(guān)系。其中S和h都只取正值。容易看出，h＝0和h＝H時射程最小。又由于所以，時射程最大。從以上的推導(dǎo)可以看出，射程最大的條件是。因此在做實驗時，不能向?qū)W生強調(diào)最低孔的射程最大，只能講“小孔的位置越低，水噴得越急”，但要使學(xué)生領(lǐng)略這一點，應(yīng)故意識地把水噴射的急緩與噴射遠近現(xiàn)象聯(lián)系起來。因此，可把小筒墊高，使最低孔的位置處在H/2左右。為了避免上述麻煩，我們可以改善此實驗。實踐證明改善的方法是多種多樣的。例如，用圖7-18所示的方法，用小塑料盒和圓珠筆芯管及橡皮膜做三個壓強顯示器，把它們分別插到不同的小孔中，往容器中灌滿水后，橡皮膜即向外凸出。離水面距離越遠，凸出得越厲害。這樣的演示非常直觀。上述實驗用J2141型液體對器壁壓強演示器完畢。3．用驗壓器裝置演示液體內(nèi)部的壓強（1）實驗裝置①驗壓器如圖7-19（a）所示。驗壓器由下列器件制成：塑料制的圓盒，其側(cè)面具有小槽輪，通過槽輪上的孔把它安裝在角形的金屬桿上。盒口罩裝橡皮薄膜，盒底上具有管嘴，以便由軟膠管接通微小壓強計。角形金屬桿的上端裝有長方形十字頭，其孔中裝有帶捻柄的小槽輪。上下兩個槽輪用傳動帶連結(jié)，當轉(zhuǎn)動捻柄把手時，塑料盒也隨之轉(zhuǎn)動，可使盒口上的薄膜表面向上、向旁或向下。但無論如何，薄膜的自由面總是對著角形桿彎頭的中心線。②微小壓強計將U形玻璃管固定在帶厘米刻度的薄木板上，如圖7-19（b）所示。U形管的一端是漏斗狀，以便注入色水；另一端具有小葫蘆頭，以便接上膠管以后，保證嚴密不漏氣。刻度板的背面具有支桿，使用時可將儀器用復(fù)夾支持在鐵架臺上。③水槽做一個32×14×12立方厘米的無蓋水槽，其正面透明，也可用大燒杯代替。（2）演示方法用橡皮管連接驗壓器和壓強計，并在水槽內(nèi)裝水，就能進行下列演示：①將驗壓器放入水槽到某一深度，轉(zhuǎn)動橡皮面的方向，可演示“在液體內(nèi)同一深度的各方向壓強相等”。②可演示“液體內(nèi)部壓強隨深度的增長而增長”。③水槽內(nèi)分別裝密度不同的液體，例如水和鹽水，將驗壓器橡皮膜放在不同液體的同一深度上，從觀測壓強計的示數(shù)可知：在液體內(nèi)部的深度相同時，液體的密度越大，它的壓強也越大。4.“液體內(nèi)部壓強與深度、與液體的密度有關(guān)，而與液體所受的重力和體積無關(guān)”的演示我們在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，“液體內(nèi)部壓強與液體所受重力和體積無關(guān)”這一點，學(xué)生很難理解。他們總認為“液體受重力，所以有壓強，因此，重力越大，壓強也越大”。對初中學(xué)生來講，用實驗來克服這個難點是行之有效的方法。（1）用漏斗裝置演示取一口徑為6-7厘米的塑料漏斗，把氣球皮蒙在漏斗口上，并用細線扎緊，使不漏氣。另取內(nèi)徑0.8厘米、長40厘米的玻璃管，用一段橡皮管把它和漏斗連起來。（玻璃管的內(nèi)徑不宜太細，否則灌水時不易排出空氣泡）。先讓學(xué)生觀測不倒入水時，不管漏斗口朝上、下或側(cè)面，橡皮膜都是平的。再沿管壁倒入紅色水，排出空氣，使水面距離管口約幾厘米，然后按圖7-20所示的方法進行演示。在演示的過程中觀測凸狀的變化。通過以上演示，從橡皮膜凸出情況的變化，可以說明：壓強的大小與液面到容器壁面的豎直高度有關(guān)，與液體重力、體積無關(guān)。（2）用臺秤演示如圖7-21，將與開口長玻璃管連接的針筒倒裝，針筒里裝滿水，使活塞壓在一只臺秤上，記下臺秤的讀數(shù)。然后再用一只很輕的火柴盒塞到臺秤與活塞端面之間，臺秤顯示的壓力值增大了。把火柴盒豎立地墊放進去，臺秤顯示的壓力值更大。液體所受的重力沒有變化，為什么顯示的壓力不同？四、實驗作業(yè)1．根據(jù)你的體會，在指導(dǎo)學(xué)生用驗壓器演示液體內(nèi)部壓強特點時應(yīng)注意什么？應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生哪些實驗技能？2．設(shè)計一實驗，說明液體內(nèi)部壓強與液體重力、體積無關(guān)。5阿基米德原理實驗的研究一、實驗?zāi)康?．掌握有關(guān)阿基米德原理的演示方法。2．培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)教學(xué)需要選擇和創(chuàng)制代用儀器的能力。二、實驗器材燒杯，阿基米德原理演示器，彈簧（帶指針），標尺，鐵架臺，復(fù)夾，小筒，石塊，去底的玻璃瓶，臺階形玻璃管，膠塞，燒杯，膠管，體積相等的鐵、鋁圓柱體，鐵罐頭盒等。三、實驗內(nèi)容1．阿基米德原理實驗的研究（1）按照初中物理教科書上的方法演示阿基米德原理。（2）用阿基米德原理演示器演示阿基米德原理如圖7-22所示的阿基米德原理演示器是國家定型產(chǎn)品。它的設(shè)計巧妙，形象直觀，演示效果好。其結(jié)構(gòu)為：懸掛彈簧1、標盤2、長鉤3、小捅4、溢水杯5、燒杯6、上游標7、下游標8、圓柱體9。用這個裝置演示阿基米德原理有如下兩種方法：①按圖7-22所示裝置進行演示。一方面在彈簧1上掛小桶4，再在捅下掛圓柱體9，移動下游標8，記錄圓柱體未進入水中時彈簧下標盤2的位置。再使圓柱體漸漸浸入裝滿水的溢水杯中，浸沒后，移動上游標7指出彈簧縮短后標盤2的位置。最后把從溢水口流入燒杯中的水所有倒入小桶中，觀測分析現(xiàn)象從而歸納出結(jié)論。②按圖7-23所示的裝置，用兩只相同的阿基米德原理演示器中的彈簧進行演示。一方面用A演示器的小游標標出圓柱體在空氣中時彈簧標牌的位置，同時用B演示器上的游標標出掛空捅時彈簧標牌的位置，再使圓柱體浸沒在溢水杯的水中，并把溢出的水倒入右側(cè)小桶，最后分別標出兩彈簧上下標盤的位置。由此可以看到A演示器減小的示數(shù)等于B演示器增長的示數(shù)，從而總結(jié)出阿墓米德原理。做好該實驗應(yīng)注意：實驗前給溢水杯中灌足水，使水由溢水口溢出為止；在圓柱體浸入的過程中，溢出的水都要進入接水杯中。請用上述兩種方法進行演示。并比較兩種方法在教學(xué)上的優(yōu)缺陷。（3）用自制儀器進行演示假如沒有阿基米德原理演示器，可以因陋就簡，尋找或自制代用儀器來演示阿基米德原理。如圖7-24所示的裝置就是自制的阿荃米德原理演示器。其結(jié)構(gòu)分為以下幾個部分：帶指針的彈簧、標尺、小筒、石塊、去底部的瓶子、臺階形玻璃管、膠管、膠寒、燒杯。實驗方法：在彈簧下端掛上重物和小筒，記下彈簧指針在標尺上的位置。然后向溢水杯注水到玻璃管口處，并將彈簧下的重物沒入溢水杯中，此時溢水杯中的水將從玻璃管口流入燒杯中，彈簧秤的指針將上升，記下此時彈簧秤指針在標尺上的位置。最后將燒杯中的水所有倒入小桶中，觀測分析，從而得出結(jié)論。（4）演示器材的選擇做為演示實驗，規(guī)定直觀、明顯，自制阿基米德原理演示器可以很直觀地說明阿基米德原理。但假如器材選擇不好，顯示現(xiàn)象也不明顯。常見的顯示現(xiàn)象不明顯的因素是：①彈簧指針的可見度小；②浸入液體中的物體，其體積與密度的選取不合適。定型生產(chǎn)的阿基米德原理演示器的彈簧最大稱量為250gf，彈性系數(shù)為23gf/cm，圓柱體的體積是140cm3，演示現(xiàn)象很明顯。因素是什么？若你手中有一個彈簧，掛200g砝碼時伸長8cm。現(xiàn)用此彈簧演示阿基米德原理，規(guī)定物體及小筒掛在彈簧下時，彈簧伸長10cm；物體所有沒根據(jù)上述分析，擬定自制教具中彈簧的彈性系數(shù)和物體的密度及體積。2．浮力與物體的形狀、密度、浸入液體中的深度無關(guān)的演示浮力與物體的形狀、密度、浸入液體中的深度無關(guān)，這一點學(xué)生很難理解。用實驗克服這個難點是行之有效的方法。（1）浮力與物體的密度無關(guān)用上述圖7-22、圖7-24所示的裝置分別測體積相同的鐵、鋁圓柱體浸沒在同一液體中受到的浮力，結(jié)果如何？說明為什么。（2）浮力與物體的形狀無關(guān)用同種材料（密度大于水）做兩個體積相等的不同形狀的物體。用上述裝置分別測出它們所有浸入水中時受到的浮力，結(jié)果如何？說明什么問題？（3）浮力與物體所有浸入液體后的深度無關(guān)給你一個金屬圓柱體，仍運用上述裝置演示。把金屬圓柱體浸沒在液體中的不同位置，看彈簧的示數(shù)有無變化，說明什么問題？四、實驗作業(yè)1．用阿基米德原理演示器和自制代用儀器驗證阿基米德原理的結(jié)果如何？試進行分析比較。2．現(xiàn)有彈簧秤、量筒、適當?shù)奈飰K（如干電池）、水和其它輔助器材，請你設(shè)計一個導(dǎo)出阿基米德原理的實驗。6溫度的顯示和比熱實驗的研究一、實驗?zāi)康?．研究適合于初中教學(xué)的溫度顯示方法。2．研究比熱實驗的改善。二、實驗器材低壓電源（J1201），鐵架臺（附鐵環(huán)），石棉網(wǎng)，酒精燈，明視溫度計，燒瓶，試管，量筒，玻璃管，噴燈，錐形瓶，打孔器，電爐絲，接線柱，膠塞等。三、實驗內(nèi)容1．研究顯示溫度的方法在許多熱學(xué)實驗中，都需要測量物體的溫度。常用的測溫儀器有以下幾種類型；（1）運用物體熱脹冷縮的性質(zhì)制造的溫度計，如酒精溫度計和水銀溫度計；（2）運用電阻隨溫度變化特性制造的溫度計，如金屬電阻溫度計和半導(dǎo)體電阻溫度計；（3）運用熱電效應(yīng)制造的溫度計，如熱電偶溫度計。但這些溫度計用于課堂演示存在著下列問題：普通的酒精溫度計和水銀溫度計可見度太小，只能由一、二個學(xué)生臨近觀測讀數(shù)；熱電轉(zhuǎn)換溫度計，雖然可見度有所提高，但從教學(xué)角度來看，直觀性較差，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，不適合初中學(xué)生的課堂演示實驗。可見度較大的溫度計有如下幾種：（1）明視溫度計它是一種紅色的酒精溫度計，特點是：液柱粗并輔以三角玻璃管折光放大，使液柱的視寬度達3-5mm；鋁刻度板的刻度線粗并且間距大，便于遠距離讀數(shù)，明視距離達7米以上，合用于中小型教室的演示實驗；感溫泡伸出刻度板以外，可以插入各種大小容器進行測量，在液面下的標準插入深度為7.5cm。如圖7-若要自制液體溫度計，應(yīng)當根據(jù)測量范圍和演示規(guī)定選定測溫物質(zhì)和測溫泡的體積。例如，規(guī)定測量范圍為15℃-30℃，溫度升高1℃液柱上升1cm左右，若選用2mm內(nèi)徑的玻璃管，用煤油作測溫物質(zhì)，根據(jù)它的體膨脹系數(shù)（1.0×10-3/度），可求得測溫泡的體積約為30m1，可用30(2）氣體溫度計由于氣體的膨脹系數(shù)比較大（空氣為3.676×10-3/度），故可運用這種特性制成測溫儀，稱為氣體溫度計。如圖7-27所示的裝置，配上適當?shù)臉擞洠愠蔀闅怏w溫度計?？筛鶕?jù)不同的測量范圍，選用不同規(guī)格的燒瓶、試管和不同內(nèi)徑的玻璃管。這種溫度計的溫度變化明顯，但測量的穩(wěn)定性差。以上介紹的溫度計各有其特點，應(yīng)當根據(jù)演示的規(guī)定（定性還是定量、可見度、對測溫系統(tǒng)的影響等）進行選擇。請根據(jù)各種溫度計的特點，選擇和自制簡易溫度計，進行如下實驗：①演示液體和氣體的熱膨脹現(xiàn)象；②演示溫度計的使用方法；③演示“黑色表面的物體比白色表面的物體對輻射熱的吸取本領(lǐng)強”；④演示“液體蒸發(fā)時溫度要減少”。2．比熱演示實驗研究課本上建立“比熱”的概念是用圖7-28所示的裝置進行演示的，取的液體是相同質(zhì)量的水和煤油。把它們放進燒杯中，取兩個相同的電加熱器進行加熱。通過實驗規(guī)定說明相同質(zhì)量的不同物質(zhì)吸取的熱量相同時升高的溫度不同，并且要對的地比較兩種物質(zhì)比熱的大小。上述裝置由于使用了兩個相同的電加熱器，可以保證相同的時間內(nèi)水和煤油吸取的熱量相等。但由于使用了可見度小的溫度計，影響實驗效果。為此我們可以自制一個如圖7-29所示的溫度計，代替上述溫度計。規(guī)定此溫度計用內(nèi)徑為3mm，長為300mm的玻璃管，穿過膠塞插入試管（Φ16×80mm）的底部，再向試管中加2運用上述裝置進行實驗，熱量耗散較大，溫度計不便于固定，所以對此裝置可進一步改善為如圖7-30所示。選兩個同樣的錐形瓶，瓶口加封橡皮塞。塞上鉆三個孔，分別插入溫度計和銅接線柱，在銅接線柱的下端接5Ω左右的電爐絲。實驗時在瓶中放質(zhì)量相等的水和煤油（約100g），然后把電爐絲接到15V電源上即可。溫度變化25對于上述實驗假如不用電加熱器作熱源，而用酒精燈作熱源，也可以很好地保證實驗完畢。如圖7-31所示。具體做法是：選用兩個同樣的試管，分別裝上質(zhì)量和溫度都相等的水和煤油。蓋上單孔塞，把兩個完全相同的溫度計用線拴好插入試管中，然后固定在鐵架臺上，規(guī)定兩試管的底部對齊。通過鐵夾調(diào)整試管高度；使其和石棉網(wǎng)剛好接觸。點燃酒精燈，對試管加熱，火焰的中心在兩試管的中央，保證兩試管在相等的時間里吸取的熱量相等。為了保證實驗的可見度，溫度計可用自制的溫度計或用明視溫度計。四、實驗作業(yè)l．記錄你在實驗時選用的溫度計，并說明效果和特點。2．將比熱演示實驗的幾種方案都試做一下，并進行比較。你有何體會？你認為尚有哪些地方需要改善？寫出改善建議。3．設(shè)計一個比熱演示實驗裝置。7擴散現(xiàn)象的觀測和分子力的演示一、實驗?zāi)康?．掌握演示擴散現(xiàn)象的方法。2．掌握演示分子力的實驗技巧。二、實驗器材廣口瓶、玻璃、稀硝酸、銅屑、燒杯、墨水、注射器、帶有閥門的U形管、高錳酸鉀溶液、鉤碼、鉛圓柱、刀、銼、玻璃片（邊長8厘米、方形）、環(huán)氧樹脂膠、彈簧、鐵架臺、扁平玻璃缸、直尺、細線、墊板等。三、實驗內(nèi)容1．擴散現(xiàn)象的演示及觀測氣體、液體、固體均可發(fā)生擴散現(xiàn)象，這種現(xiàn)象的觀測一方面來自實驗，另一方面來自生活。例如，長時間堆放煤的墻角變黑，糖放在水里，過一會水變甜。下面通過實驗觀測擴散現(xiàn)象。（1）氣體的擴散氣體擴散可以用有色氣體（如二氧化氮）來演示。在一個廣口瓶里放入一些碎銅屑，向銅屑上滴幾滴稀硝酸，這時瓶內(nèi)就產(chǎn)生了紅棕色的二氧化氮。小心地用玻璃片蓋好，為了防止漏氣，可在瓶口涂一些凡士林。然后在玻璃蓋上倒放一個相同的廣口瓶，使兩瓶對準，如圖7-32所示。演示前提醒學(xué)生，二氧化氮是比空氣重的氣體。演示時，抽去玻璃蓋，讓學(xué)生觀測密度大于空氣的紅棕色二氧化氮擴散到上面的廣口瓶里去。注意事項：二氧化氮是有毒的氣體，演示完畢應(yīng)將所有裝置移至室外通風(fēng)處，待二氧化氮吹散后，才干拿回室內(nèi)。（2）液體的擴散物理課本中常選用水和硫酸銅溶液來演示液體的擴散現(xiàn)象，效果不好，由于要看出兩種液體界面的明顯變化，往往需要幾小時。因此，改用其它方法是必要的。①清水和墨水演示用注射器吸入墨水，擦凈針頭上的墨跡，然后把它放入清水杯中，在杯底慢慢注入一些墨水，并又輕又慢地取出針筒。過一會以后，墨水淡淡浮散在水中，如圖7-33所示，時間越長，浮散開的墨水越多。實際墨水的密度比水的密度大，應(yīng)沉在水底不向上浮散。墨水的浮散現(xiàn)象說明清水和墨水的分子在不斷地做無規(guī)則運動，彼此進入對方的分子中間。這就是液體的擴散現(xiàn)象。為了使現(xiàn)象明顯，可在燒杯后面襯白色屏。②用高錳酸鉀溶液和水演示用帶有開關(guān)的U形管一根，并備以高錳酸鉀溶液和清水。實驗時先將開關(guān)關(guān)閉，在A管注入清水，在B管中注入高錳酸鉀溶液，高錳酸鉀溶液的液面要高一些。如圖7-34所示。然后慢慢打開開關(guān)，讓高錳酸鉀溶液流向A端，這樣水和高錳酸鉀溶液之間就有一層明顯的分界面，界面在A管中下部，通過較短的時間界面就變得模糊了。2．分子力的演示實驗（1）固體分子引力演示說明固體分子的引力，常用兩塊鉛圓柱來演示。做好鉛圓柱引力實驗的關(guān)鍵是掌握把兩鉛塊壓緊在一起的方法。假如不將鉛圓柱的接觸表面進行適當解決，只憑用力壓是壓不緊的。一方面將兩鉛圓柱的接觸表面的氧化層用刀鏟刮去或用銼刀銼去，刮或銼時向一個方向用力，使表面平整。然后用雙手握住鉛圓柱，并使兩個新切面對齊，雙手放在兩膝間，盡力邊壓邊轉(zhuǎn)，直至難以轉(zhuǎn)動為止。壓轉(zhuǎn)時要注意用力均勻，不要使兩鉛柱再反向轉(zhuǎn)動。也可以用邊壓緊邊推動的方法。壓緊后豎直提起掛在支架上，并輕輕地掛上鉤碼，逐漸增長鉤碼，在一般情況下可掛2-3公斤重物。如圖7-懸掛物的總重力應(yīng)超過大氣對鉛塊橫截面方向的壓力，這樣才更有說服力。（2）液體分子間的引力取一塊邊長約8厘米的干凈的方玻璃片，用環(huán)氧樹脂在四邊固定四根棉紗線，規(guī)定在提起時，玻璃片能保持水平。然后把玻璃片掛在彈簧上，記下彈簧指針的位置1（表達玻璃片的自重），如圖7-36中的（a）所示。這時在玻璃片的下面放一裝水的扁缸，并用木板墊高，使玻璃片貼附在水面上。由于玻璃片受到浮力，因此彈簧指針位置將發(fā)生變化，如圖7-36（b）中的位置2。這時讓水缸下降，使玻璃片逐漸離開水面。此時彈簧被拉長，從彈簧指針的位置3可知，在斷開的瞬時出現(xiàn)了較大的拉動玻璃片的力。這個力明顯大于它的重力，并且可以看出玻璃片朝下的一面還是濕的，這說明玻璃片離開水面時兩水層間發(fā)生了分裂，而超過重力顯然是用來克服兩水層分子間的吸引力，不是玻璃片與水層之間的引力。四、實驗作業(yè)1．用哪些方法可以演示氣體和液體的擴散現(xiàn)象？試比較這些方法的優(yōu)缺陷。2．固體分子引力的實驗技巧有哪些？如何向?qū)W生說明鉛圓柱的結(jié)合不是大氣壓作用的結(jié)果？8晶體的熔化和凝固實驗的研究一、實驗?zāi)康?．研究本實驗成功的關(guān)鍵及改善方法。2．研究該實驗中如何培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰爸笇?dǎo)學(xué)生做好實驗的方法。二、實驗器材試管兩支（Φ25×200mm），燒杯兩個（250m1）．鐵支架（附萬能夾、十字夾、鐵圈座），溫度計兩支（100℃），酒精燈，有秒針的表或鐘，海波或萘三、實驗內(nèi)容1．海波的熔化和凝固實驗本實驗是運用“水浴法”對海波加熱，觀測海波在加熱過程中的溫度變化并由記錄繪制時間——溫度曲線（T-t），找出海波的熔點。實驗環(huán)節(jié)如下：（1）在試管中加入適量的（5克-10克）海波粉，插入攪拌器和一支溫度計。調(diào)節(jié)溫度計的測溫泡的位置，使它既靠近試管的側(cè)壁與管底，又不接觸試管壁。如圖7（2）在燒杯中加入47℃左右、200m1的熱水，將試管插入水中，使海波粉柱沒入水的深度約占海波粉柱高度的5/6，另一支溫（3）調(diào)節(jié)酒精燈火焰的位置，保持燒杯中水溫每分鐘升高1℃左右，同時不斷攪拌海波粉。當海波溫度達成40℃時，每隔l分鐘讀取一次溫度；當海波溫度達成43℃后，每隔半分鐘記一次海波粉的溫度；當海波溫度達成51℃便停止加熱，將試管移入（4）再將試管放入水浴中加熱到53℃，使海波熔化倒入研缽中，研碎倒掉（為什么不裝入瓶內(nèi)？）（5）將升溫和降溫的記錄列表，并在方格坐標紙上畫出海波的溫度隨時間而變化的曲線。2.實驗的研究與改善本實驗在初中物理教學(xué)中占有重要地位。實驗事實和教學(xué)規(guī)定表白，這個實驗成功的標志有兩個方面：一是海波熔化時溫度計示數(shù)穩(wěn)定在熔點處的時間不能太短（一般應(yīng)在3分鐘以上）；二是實驗全過程時間不能太長（一般不超過25分鐘）。為達成此目的，廣大物理教學(xué)工作者已做過大量探討，并提出了許多改善措施。現(xiàn)介紹其中的幾種，以供參考。運用“水浴法”對晶體海波粉加熱，由于固態(tài)海波是熱的不良導(dǎo)體，不善于傳導(dǎo)熱，實驗中海波的各部分溫度不均勻，熔化前海波粉的受熱表面與中心處溫度差較大，同時實驗中給海波加熱的條件不穩(wěn)定，海波不能均勻地吸熱。針對這種情況的改善措施是：（1）實驗前，在海波粉（3克）中加入適量的細鐵粉或細銅絲末，并混合均勻裝入直徑為15（2）運用紅外線燈（200W）進行輻射加熱，這樣可使海波粉加熱條件比較穩(wěn)定，并可縮短實驗時間。其具體做法為：將混合好的海波粉放入試管中，并裝置好。接通電源，一手拿試管的一端，一手拿溫度計，同時緩緩旋轉(zhuǎn)試管。另一手拿緊溫度計不能讓溫度計同時旋轉(zhuǎn)，這樣能使整個試管的海波粉均勻受熱，溫度計還起到了攪動的作用，又便于觀測。（3）由于課堂演示時間有限，海波粉的用量不能太多，可用適量的海波粉（如5克左右），這樣實驗的總時間為10分鐘左右。所有海波由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)的時間一般只為一分鐘左右。假如采用每間隔一分鐘記錄一次海波的溫度，在海波的熔化圖象中就沒有一條水平的圖線。為此，可改變計時間隔，例如，每15秒記錄一次海波的溫度。四、實驗作業(yè)1.通過“研究晶體的熔化和凝固”的實驗，你認為做該好實驗的關(guān)鍵是什么？2.根據(jù)你的實驗結(jié)果，寫出研究和設(shè)計這個實驗的心得體會。3.根據(jù)你的實驗體會，你認為在指導(dǎo)中學(xué)生實驗時，應(yīng)復(fù)習(xí)哪些知識？提出哪些規(guī)定？培養(yǎng)哪些能力？分析講解哪些問題？9韋氏起電機的使用和靜電實驗的研究一、實驗?zāi)康膌.了解韋氏起電機的構(gòu)造、原理，掌握其使用方法。2.研究靜電實驗成敗的關(guān)鍵。3.了解排除靜電故障的思緒。二、實驗器材韋氏起電機、驗電羽、驗電器、有機玻璃棒、橡膠棒、塑料薄膜、絲綢、毛皮、石蠟塊、尼龍布、電燈泡、玻璃杯、氣球等。三、實驗內(nèi)容及儀器簡介1．韋氏起電機簡介（1）韋氏起電機的構(gòu)造韋氏起電機又叫感應(yīng)起電機或靜電起電機。其結(jié)構(gòu)如圖7-38所示，其重要部分如下：①前后絕緣轉(zhuǎn)盤：盤上貼有許多導(dǎo)電鋁箔片，工作時前盤沿順時針方向轉(zhuǎn)動，后盤沿逆時針方向轉(zhuǎn)動（相對于操作者）。②導(dǎo)電刷：連接在固定于轉(zhuǎn)軸的電刷桿的兩端，分別與前后盤軟性接觸，前盤電刷桿在2、4象限，后盤電刷桿在1、3象限，兩桿夾角90°且與水平線的夾角為45°。圓盤轉(zhuǎn)動時，電刷依次將中心對稱的兩張箔片接通。③集電梳：呈針狀，位于圓盤水平直徑左右兩端，其尖端與盤面相對。④萊頓瓶：即兩只電容器，其內(nèi)壁電極分別與左右電梳相連，外壁電極通過底板上的導(dǎo)電連桿彼此相通。⑤放電桿與放電球：與電梳和萊頓瓶的內(nèi)壁電極相連。（2）韋氏起電機的起電原理韋氏起電機是用感應(yīng)起電的方法連續(xù)取得并積聚較多的電荷，因而能產(chǎn)生較高的電壓，用以進行各種靜電實驗。如圖7-39所示，圖中的內(nèi)外兩個不同心圓表達起電機的前后轉(zhuǎn)盤，盤上的箔片只畫出少數(shù)幾片，兩個與水平成45°銳角的桿表達前后兩盤的電刷桿，左右水平的箭頭表達針狀電梳。假定后盤上的A箔片帶正電（空氣中常有帶電的粒子附著在箔片上），轉(zhuǎn)至圖（a）所示位置，前盤上的BC導(dǎo)體系統(tǒng)即在A的電場中，感應(yīng)的結(jié)果是B帶正電，C帶負電。一旦BC與中間的電刷連桿脫離接觸，B、C上的電荷就不再中和。當前盤運載著已帶電的箔片B、C轉(zhuǎn)到圖（b）所示的位置時，對面后盤上與電刷相接觸的箔片同樣又會被感應(yīng)帶上相異的電荷。隨著轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，當被感應(yīng)帶電的箔片通過針狀集電梳附近時，由于尖端放電效應(yīng)，使箔片上的電荷收集到萊頓瓶中。如圖（c）所示。不難分析，由于前后盤特定的轉(zhuǎn)動方向，以及電刷處在特定的位置，使通過某一集電梳的箔片都帶相同的電荷〔圖（c）中通過左側(cè)集電梳的箔片帶正電荷，通過右側(cè)集電梳的箔片帶負電荷〕，于是兩萊頓瓶中積累的電荷的種類相反。隨積累電荷量的增長，兩極間（即兩放電球之間）的電勢差加大，直到空氣被擊穿而出現(xiàn)火花放電現(xiàn)象。（3）韋氏起電機的使用①使用前要進行檢查。諸如，導(dǎo)電桿的位置是否對的；電刷能否與圓盤上的箔片保持良好接觸；針狀集電梳的尖端是否會劃傷圓盤和箔片；兩放電球之間的距離是否過大（開始時略小于2mm②使用時應(yīng)順時針搖動手柄，并且不要過快，先緩慢試轉(zhuǎn)一、二圈，無異?，F(xiàn)象后逐步加快到正常轉(zhuǎn)速（約每秒1轉(zhuǎn)），待火花發(fā)生后再將放電球間的距離加大到觀測火花放電所需要的限度（不要超過最大火花距）。不可使轉(zhuǎn)速過高。③假如用起電機來使其它靜電儀器帶電，可以用導(dǎo)線或驗電器連接桿把靜電儀器和放電桿連接起來，也可使靜電儀器直接跟放電桿接觸。④若需要高壓輸出，可以將兩放電球分開，用導(dǎo)線連接放電極與待輸入高壓的導(dǎo)體，但導(dǎo)線須架空。⑤若需判明放電球哪一個帶正電，哪一個帶負電，可以在暗室里使兩根放電桿的金屬球離開。慢慢轉(zhuǎn)動起電機，就會看到其中一個球上出現(xiàn)一火花束，另一個球上出現(xiàn)紫色的熒光斑點，則前一個球上帶的是正電，后一個球帶的是負電。⑥起電時不可用手觸或接近高壓帶電部分，每次接引線前或起電完畢，要用手握住電桿絕緣柄，使兩球形電極相接觸短路放電。2.用韋氏起電機做靜電實驗（l）演示點電荷的電場線。用起電機的一極連續(xù)給驗電羽帶電，驗電羽的細線（或細紙條）因斥力的作用而散開，成輻射狀。如圖7-40（a）所示。這就形象地顯示出帶電球面周邊的電場線情況。（2）演示同種電荷的電場線。用兩個相同的驗電羽，并讓起電機的同一極給它們帶電。當把兩驗電羽移近時，細線（或細紙條）就互相排斥。如圖7-40（b）所示。（3）演示兩個異種電荷的電場線。用起電機的兩個電極分別給兩個驗電羽帶電，當把兩個驗電羽移近時，驗電羽的細線就會互相吸引（不要使兩驗電羽線相接觸）。如圖7-40（c）所示。用電容紙條取代絲線，制成驗電羽，也可取得同樣的效果。電場線亦可用下述方法進行演示：在培養(yǎng)皿中盛適量的蓖麻油，油中插入所需形狀的電極，選用質(zhì)地輕軟、極化性能好的毛發(fā)（如兔毛、人發(fā)等），剪成0.5毫米長的碎屑均勻地撒在油中，轉(zhuǎn)動起電機，頭發(fā)屑就能按電場方向顯示出電場線的圖象。3．幾個靜電實驗的研究（1）起電方法的研究用絲綢摩擦有機玻璃棒、塑料直尺、塑料唱片、塑料薄膜、橡膠棒等，或者用尼龍布、毛皮等摩擦上述物體，都會使它們分別帶電。大量實驗事實證明，同一種材料的物體與不同材料的物體摩擦，所帶的電荷種類也許不同。例如，毛皮與有機玻璃棒摩擦，毛皮帶正電，有機玻璃棒帶負電；有機玻璃棒與絲綢摩擦，有機玻璃棒帶正電，絲綢帶負電。這是由于物質(zhì)的摩擦帶電不僅與物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)，還與物質(zhì)表面的性質(zhì)、溫度、應(yīng)變狀態(tài)和接觸方式等因素有關(guān)。（2）按照圖7-41所示的方法演示電荷間的互相作用，比較各種方法的特點及演示的關(guān)鍵。4．靜電實驗常見故障的排除靜電實驗成敗的關(guān)鍵在于絕緣問題。當靜電實驗做不成功的時候，一方面必須檢查絕緣體的絕緣性能，找出漏電發(fā)生在什么地方，分析因素以后才干采用恰當?shù)拇胧?。檢查物體的絕緣性能可以通過兩種途徑：一是看能否用摩擦的方法使它帶電，例如，用紙、針和軟木塞做一個靈敏帶電指示器，將與絲綢摩擦后的待測絕緣體靠近指示器，若指針被吸引，則說明該物體絕緣性能良好。二是看待測物體與帶電體接觸是否發(fā)生漏電現(xiàn)象。例如使一個完好的驗電器或驗電羽帶電，然后手持待測物體與驗電器或驗電羽導(dǎo)桿接觸，若指針或驗電羽閉合，則說明該物體漏電，即絕緣性能不好。掌握了絕緣體漏電的檢查方法，還必須針對影響絕緣的因素采用必要的措施。（1）選擇合適的絕緣材料?，F(xiàn)在有許多高分子化合物的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，絕緣性能很好。如四聚氟乙烯塑料、有機玻璃等。石蠟是得天獨厚的絕緣材料，氣候潮濕時，由于它的表面對水不浸潤，所以不容易產(chǎn)生漏電。（2）做好表面解決工作。實驗時要養(yǎng)成這樣的習(xí)慣：每拿出一件儀器就用干燥的絲綢反復(fù)擦拭介質(zhì)的表面。油污嚴重的絕緣表面用肥皂液、清水洗凈，吹干。臟的石蠟塊和表面略為老化的硬橡膠棒，可以用刀子刮去一層，以恢復(fù)絕緣性能。（3）盡也許改善實驗環(huán)境。當整個環(huán)境濕度相稱大時，可以用紅外燈泡離講臺上2四、實驗作業(yè)1．用起電盤起電的過程是如何的？感應(yīng)起電有什么優(yōu)點？2.靜電具有哪些特點？靜電實驗成功的基本條件有哪些？3．運用一些廢舊材料，自制一些靜電實驗儀器，做靜電演示。10萬用示教電表的使用和電磁系列實驗研究一、實驗?zāi)康?．了解萬用示教電表的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。2．掌握萬用示教電表的使用方法。3．研究演示電磁感應(yīng)現(xiàn)象的方法。二、實驗器材示教電表（J0401型），U型磁鐵、粗銅絲、矩形多匝導(dǎo)線框、電磁鐵、低壓電源、滑動變阻器、彈簧、鐵架臺、二胡外弦、放大器等。三、實驗儀器簡介—示教電表（J0401型）J0401型示教電表屬于典型的磁電系外磁結(jié)構(gòu)。表頭靈敏度200μA，內(nèi)阻500Ω，精度是5.0級。1．基本結(jié)構(gòu)表頭部分由磁鋼、極掌、寶石軸承、軸尖、游絲動圈、指針和阻尼繞組等組成。裝于木質(zhì)（或塑料質(zhì)）殼內(nèi)，表殼頂部可插放標度面板。表頭機械調(diào)零有前后兩個旋鈕，面板上有電阻調(diào)零旋鈕，檔位轉(zhuǎn)換開頭，測量輸入接線柱和連接通路板的接線柱等。2．工作原理通入動圈繞組的被測電流與磁鋼磁場產(chǎn)生電磁力矩，由動圈帶動，使與動圈固連的指針同時偏轉(zhuǎn)，直到電磁力矩與游絲反作用力矩平衡為止。偏轉(zhuǎn)角度與被測量成一定比例，按此比例在面板上標出不同的刻度。再根據(jù)偏轉(zhuǎn)角的大小就可直接讀出被測量的大小。它的電路如圖7-42所示。在測電阻時，表內(nèi)電源為1.5伏特的5號干電池。3．使用方法（1）檢查測量機構(gòu)示教電表在使用前應(yīng)先用測量電阻一檔，對測量機構(gòu)進行檢查。其方法是：①將電阻刻度盤放在工作位置；②旋調(diào)零鈕將指針調(diào)到零位置；③將轉(zhuǎn)換開關(guān)撥到“R”上；④用測試筆將輸入端短路。假如指針可以調(diào)到零位，那么說明測量機構(gòu)完好。假如指針不動或偏轉(zhuǎn)很小，說明測量機構(gòu)有故障，應(yīng)予以排除。（2）電阻的測量測量范圍為0～∞千歐（不加通路板），環(huán)節(jié)同上。把輸入端短路調(diào)零以后，即可將待測電阻加到輸入端進行測量。（3）交、直流電壓、電流的測量①測量范圍：直流電壓：1～10伏特，0～50伏特（加通路板）；直流電流：0～500微安，0～100毫安，0～1安培，0～5安培（加通路板）。②測量方法：將與被測量相適應(yīng)的刻度盤放到工作位置；將轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)到“VA”位置；將與被測量相適應(yīng)的通路板接到儀表面板接通路板的三個接線柱上；將被測信號（測直流時注意“＋”、“一”不要接錯）加到輸入接線柱上；此時指針指示數(shù)即被測值。（4）作檢流計使用①測量范圍：±100微安。②用法：將檢流計刻度盤放到工作位置；將轉(zhuǎn)換開關(guān)撥到“G”位置上；緩慢調(diào)整前后調(diào)零鈕，使指針指到中心零位；將被測訊號直接加到輸入接線柱上，指針偏轉(zhuǎn)方向和指示數(shù)即可表達被測訊號的極性和數(shù)值。4．使用注意事項（1）要根據(jù)量程選擇通路板和標度面板，并將檔位轉(zhuǎn)換開關(guān)置于所需電學(xué)量檔位，并注意機械調(diào)零和使用電阻檔位的電阻調(diào)零。（2）要注意“＋”、“一”極性不能接反。（3）使用完畢，應(yīng)將轉(zhuǎn)換開關(guān)置于“0”四、實驗內(nèi)容仔細觀測J0401型示教電表的外形、通路板及表盤，在熟悉萬用示教電表的構(gòu)造和使用方法的基礎(chǔ)上演示電磁感應(yīng)現(xiàn)象。1．導(dǎo)線切割磁感線取一根粗銅絲AB，將其兩端用導(dǎo)線連到靈敏電流計的接線柱上。然后將粗銅絲放在磁場里，觀測粗銅絲靜止不動、沿磁感線方向運動、切割磁感線運動等情況下（如圖7-43所示），電流計指針是否偏轉(zhuǎn)。從而可以得到“閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場里做切割磁感線的運動時，電路中就會產(chǎn)生電流”的結(jié)論。為增強演示效果，可采用附加放大器的辦法或根據(jù)導(dǎo)線中的感生電動勢：ε=BLv加以改善。即增大B或L或v都可以增大感應(yīng)電動勢。2.線框切割磁感線使線框的長邊與磁場垂直地做切割磁感線的運動，如圖7-44所示，可觀測到電流計指針的偏轉(zhuǎn)，說明產(chǎn)生了感應(yīng)電流。接著，改變線框運動的方向，再觀測感應(yīng)電流方向的變化。最后，可研究線框長邊做切割磁感線運動的方向、磁場方向和感應(yīng)電流方向之間的關(guān)系，從而驗證右手定則。3．通電螺線管磁性的研究研究通電螺線管的磁性的實驗，重要是研究通電螺線管磁性強弱跟哪些因素有關(guān)。要成功地完畢這個實驗，應(yīng)注意三點：一是選擇倔強系數(shù)較小的彈簧（即發(fā)生單位長度的形變，需要較小的力）；二是彈簧下鐵塊的質(zhì)量要適當；三是盡量增強通電螺線管的磁性。做好這個實驗的方法和途徑較多，可取一些簡樸易得的材料，取得較好的實驗效果。具體方法如下：找一根二胡外弦繞在直徑為0.5厘米的圓柱上，制成一根長約25厘米的彈簧。彈簧下懸掛一個質(zhì)量為20克、直徑為5厘米左右的圓鐵片。螺線管圓筒的直徑為3.5厘米，高2厘米，兩端再粘合中間挖有圓孔、直徑為6.5厘米的硬板，然后用直徑0.6毫米的漆包線繞180圈左右，留一抽頭，再繞180圈左右。實驗時直流電壓不低于12伏，采用示教電表要并聯(lián)適當電阻絲，使表的量程達成5安培。為了增強演示效果，在彈簧后面放一個貼有白紙條的木條，演示時指示彈簧的長度，裝置如圖7-45所示。把螺線管調(diào)在距圓鐵片1.25厘米處，接螺線管的始端與中間抽頭，閉合開關(guān)，控制電流在1.5A，鐵片被吸到螺線管上。斷開電源，鐵片回到原處。移動螺線管，使它和鐵片相距2.5厘米，閉合開關(guān)，鐵片不動。把電流增大到3A，鐵片被吸到螺線管上。斷開電源，鐵片回到原處。再接螺線管始末兩端，閉合開關(guān)，控制電流在1.5A，鐵片被吸到螺線管上。斷開電源，鐵片回到原處。移動螺線管，使它和鐵片相距3.5厘米，閉合開關(guān)，鐵片不動。把鐵棒插入螺線管內(nèi)，鐵片被吸到螺線管上。（注意：實驗時通電時間要短）。通過上述實驗說明通電螺線管磁性的強弱和通過螺線管的電流強度、螺線管的匝數(shù)及有無鐵心有關(guān)。該實驗材料易得，方法簡樸，效果良好。五、實驗作業(yè)l．運用演示電表可采用“用直導(dǎo)線切割磁感線法”演示右手定則及“用線框切割磁感線法”演示右手定則。比較用這兩種方法的優(yōu)缺陷。如何才干充足發(fā)揮它們在物理教學(xué)中的作用？尚有哪些方法可以提高單根導(dǎo)線切割磁感線的實驗的演示效果？2．要做好“研究通電螺線管的磁性”的實驗，必須注意哪幾個方面？11焦耳定律的演示和歐姆定律實驗的研究一、實驗?zāi)康?．通過對焦耳定律演示實驗幾個設(shè)計示例的研究，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計實驗的能力。2．研究做好焦耳定律演示實驗的方法及關(guān)鍵。3．掌握歐姆定律的演示方法。二、實驗器材演示電表（J0401型（2臺，滑動變阻器（10Ω，2A）2只，電阻若干（1Ω、2Ω、4Ω各2只），低壓電源1臺，計時表1只，三根同樣粗細的電阻絲（5Ω2只，10Ω1只三、實驗內(nèi)容1．焦耳定律演示的研究根據(jù)焦耳定律的表達式Q＝I2Rt，要驗證該定律必須逐個控制變量，比較通電導(dǎo)體在一定條件下放出熱量的多少。（1）用不同的裝置來比較通電導(dǎo)體放出的熱量①用量熱器的方法在量熱器中放入煤油或酒精，把電阻絲（從300W電爐上截取2Ω一段）放在煤油或酒精中，按一定的電流通電一定期間，待熱平衡后，測出液體的升溫。由于比熱和質(zhì)量一定，因此吸取的熱量與溫升成正比。②用液體熱膨脹的方法在燒瓶中裝滿染色的煤油或酒精，將2Ω的電阻絲浸入液體中，瓶塞中穿入一根兩端開口的細玻璃管（如圖7-46），對電阻通電一定期間后，液體受熱膨脹。假如不計散熱損失，則液體體積的增量與溫升成正比，而溫升又與吸取的熱量成正比。因此可以用液體在玻璃管中上升的高度來表征吸取熱量的多少。③用氣體壓強計的方法實驗裝置如圖7-47所示。在燒瓶中裝入適量的染色酒精，把細玻璃管通入瓶塞插入液體中，調(diào)節(jié)瓶塞的松緊，使玻璃管中的液面略高于塞子頂面，加熱的電阻絲（2Ω）固定在瓶塞的支架上。并位于瓶內(nèi)液面的上方。通電后瓶內(nèi)氣體的壓強隨溫度升高而增大，從而使玻璃管中的液面上升，液面上升的高度近似與通電放出的熱量成正比?？捎蒙鲜鋈N裝置進行實驗（保持電阻不變）。請總結(jié)以上裝置的特點及相應(yīng)的實驗條件（電流強度、通電時間選多大比較適宜）。（2）用不同的電路控制實驗條件對于焦耳定律既可定性演示，又可定量地通過實驗得出結(jié)論。但是定量實驗較困難，因素是發(fā)熱器產(chǎn)生的熱量少而慢，實驗用的時間太長，致使散熱過多，導(dǎo)致誤差過大。做好這一實驗的關(guān)鍵，是使發(fā)熱器在較短的時間內(nèi)產(chǎn)生足夠多的熱量，并使操作簡樸，以縮短實驗所需的時間，從而減少熱量的散失。具體改善方法如下：①用幾套裝置同時進行測量比較A．用三只同樣的燒瓶，分別裝入同樣多的煤油，煤油的體積不超過燒瓶容積的三分之一。再用插有相同的細玻璃管的軟木塞塞緊燒瓶口，并在三只燒瓶中分別放入5歐姆、5歐姆和10歐姆的三根同樣粗細同種材料的電阻絲，電阻絲都要放在瓶內(nèi)空氣中（不要放在煤油里）。B．將三只燒瓶放在同一支架臺上，上方豎直放一塊畫有間隔為1厘米的水平線的白紙板，使三只燒瓶的細玻璃管貼在紙板上。實驗前，要使三根玻璃管中的液面在一條水平線上。C．將10歐姆的電阻絲和一根5歐姆的電阻絲串聯(lián)接在6伏特的電源上，同時，將另一根5歐姆的電阻絲與一根2.5歐姆的電阻絲串聯(lián)接在同一電源上，并用兩只電流表測出它們所通過的電流強度。實驗電路如圖7-48所示。實驗時，只要閉合開關(guān)K，就可看到三根玻璃管中的液而同時開始上升。當B管液面上升1厘米時，A管的液面就上升2厘米，C管的液面上升4厘米。再過相同的時間，可以看到各管液面上升的高度增長一倍。電流表甲的示數(shù)是乙表的兩倍。根據(jù)這些實驗數(shù)據(jù)可引導(dǎo)學(xué)生不久得出焦耳定律。此實驗由于運用氣體的熱膨脹和將兩次實驗合為一次，實驗時間大大縮短。實驗還能較準確地得出熱量跟電阻、電流強度和時間的定量關(guān)系，既可加深對定律的理解，又能增長學(xué)生的愛好。②用一套裝置先后逐次測量。實驗電路如圖7-49所示。請自行設(shè)計實驗環(huán)節(jié)，并進行對比實驗。2．歐姆定律實驗的研究（1）畫出導(dǎo)出歐姆定律實驗的電路圖，選取適當?shù)膶嶒炂鞑摹＃?）電阻取一定值，連接好電路，經(jīng)檢查無誤后，接通電源，記錄電流與電壓的值。改變供電電壓，再記錄兩次電流與電壓的值。總結(jié)出電流強度與電壓的關(guān)系。（3）電壓取一定值，改變電阻值，記錄三次電流與電阻的值，總結(jié)出電流強度與電阻的關(guān)系。四、實驗作業(yè)1．本節(jié)所列出的幾個焦耳定律演示實驗，各有哪些優(yōu)缺陷？2．你認為做好焦耳定律演示實驗的關(guān)鍵是什么？3．做好焦耳定律的演示實驗要解決哪些問題？還可用哪些方法來簡化環(huán)節(jié)，增強效果？4．試分析導(dǎo)出歐姆定律的實驗產(chǎn)生誤差的因素。12伏安法測電阻和測定小燈泡功率實驗的研究一、實驗?zāi)康?．學(xué)會用誤差理論來分析實驗，擬定實驗方案和選擇實驗器材。2．研究如何指導(dǎo)學(xué)生做好這兩個實驗。二、實驗器材電流表，電壓表，滑動變阻器，電阻箱，定值電阻若干，學(xué)生電源，電池，開關(guān)，小燈泡，小燈座。三、實驗研究（一）“伏安法測電阻”實驗研究用電壓表測出電阻兩端的電壓，用電流表測出通過這個電阻的電流強度，根據(jù)歐姆定律即可計算出該電阻的阻值。這種測電阻的方法稱為伏安法。在實際測量中，由于電流表和電壓表自身的電阻以及電路連接等因素，會使測量結(jié)果產(chǎn)生不同限度的誤差。伏安法測電阻的電路有兩種接法：電流表外接法和內(nèi)接法。下面對這兩種連接法，從理論和實驗兩方面進行誤差分析并研究減小誤差的方法。1．理論分析（1）電流表外接法電流表外接法的電路如圖7-50所示。用這種連接法則電阻，電壓表的讀數(shù)與R兩端的實際電壓相等。但由于電壓表內(nèi)阻RV≠∞，而具有分流作用，使得電流表的讀數(shù)大于實際流過R的電流，因此，由R測=U/I算得的電阻值偏小。定量分析：由于電流表測得的是通過R和RV的總電流，所以R測是R和RV的并聯(lián)等效電阻。，相對誤差：。（1）δ外是因電路中電壓表的分流作用而產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差（也稱線路誤差）。由（1）式可看出，在待測電阻R?RV時（這時電壓表分流很?。?，外接法誤差小。中學(xué)常用電壓表（J0408）在0～3.0V擋，電表內(nèi)阻RV=1.0kΩ。若采用電流表外接法，并使線路誤差在1％以下，則待測電阻R≤RV/100，即在10Ω以下。（2）電流表內(nèi)接法這種接法的電路如圖7-51所示。電流表內(nèi)接時，電流表的讀數(shù)與R中的實際電流相等。但由于電流表的內(nèi)阻RA≠0，而具有分壓作用，使電壓表讀數(shù)大于R兩端的實際電壓，因此、由R測=U/I算得的電阻值偏大。定量分析：由于電壓表所測得的是R和RA的串聯(lián)電壓，所以R測是R和RA的串聯(lián)等效電阻，R測＝U/I=R＋RA＞R。相對誤差為。（2）由（2）式可看出，在待測電阻R?RA時（這時電流表的分壓很?。?，內(nèi)接法誤差小。中學(xué)常用電流表（J0407）在0～0.6A擋，內(nèi)阻一般為0.125Ω。若采用電流表內(nèi)接法，并且使線路誤差不超過1%，待測電阻值R≥100RA，即在12.52．實驗研究（1）分別用電流表外接法和內(nèi)接法測5Ω電阻的阻值，各測量5次，求出平均值。對用這兩種接法測得的結(jié)果進行比較，并分析產(chǎn)生這種結(jié)果的因素。（2）在實測中，若不能事先知道待測電阻的大約值，可用下述方法擬定采用哪種連接法：①將待測電阻R與電流表、電壓表按圖7-52接好，并將電壓表的一根接線K空出。②將K先后觸碰電流表的兩個接線柱a，b。③比較兩次觸碰中兩個電表讀數(shù)的變化：若電壓表讀數(shù)變化顯著，應(yīng)采用哪種接法？為什么？若電流表讀數(shù)變化顯著，應(yīng)采用哪種接法？為什么？（二）測定小燈泡功率的研究1．畫出測定小燈泡功率的電路圖，選取適當?shù)钠鞑?，連接電路。2．用兩種方法測出2.5V，0.33．用兩種方法測出上述小燈泡在高于和低于額定電壓1/5時的功率。4．根據(jù)實測數(shù)據(jù)分析，小燈泡的伏安特性曲線是一條直線嗎？為什么？四、實驗作業(yè)1．在用伏安法測電阻時，若被測電阻的阻值大約是80歐，某兩位同學(xué)選取的器材分別是：①電源電壓為1.5伏，電流表量程是0~0.6安，電壓表量程為0~3伏；②電源電壓為15伏，電流表量程是0~0.6安，電壓表量程為0~15伏。試分析哪種選取方案比較恰當。2．在指導(dǎo)學(xué)生進行本節(jié)的兩個實驗時，應(yīng)向?qū)W生提出哪些規(guī)定和注意事項？例如，向?qū)W生提出哪些預(yù)習(xí)思考題？接線時和操作時應(yīng)當注意哪些問題？測量讀數(shù)應(yīng)有幾位有效數(shù)字？13光具盤的使用和幾何光學(xué)實驗的研究一、實驗?zāi)康?．掌握顯示光路的方法。2．研究光的反射、折射和透鏡成像的演示教學(xué)。3．研究光的色散的演示實驗。二、實驗器材光具盤，光源，棱鏡，水槽，濾色玻璃及自制教具。三、儀器結(jié)構(gòu)及工作原理簡介幾何光學(xué)演示實驗中，顯示光路的常用方法有兩類：一類是運用常用的光具盤顯示；另一類是運用透明媒質(zhì)中懸浮的微粒對光的反射或散射作用來顯示。下面介紹光具盤的結(jié)構(gòu)和工作原理。光具盤的形式很多，常用的有圓形光具盤和矩形光具盤。其重要用途是作幾何光學(xué)的各種演示。圖7-53所示的為矩形光具盤的結(jié)構(gòu)：有顯示光路的光屏，固定光屏的支座，形成光束的平行縫遮光板，遮光插片，小反射鏡，濾色玻璃及各種光具附件。該光具盤使用的是平行光源，由燈泡、鏡筒、會聚透鏡組成。使光源產(chǎn)生的平行光通過遮光板的狹縫射入光屏，并通過調(diào)整插入鏡架的小反射鏡，獲得與光軸成不同角度的光束，將所需要的光具固定于光屏上，即可演示一定的光路。光具盤所用的光源配有12伏15瓦的單絲燈泡。使用時，應(yīng)使燈絲處在凸透鏡的焦平面上，并讓燈絲平行于光具的狹縫。這時用它照亮光具盤的平行狹縫，在白屏上就可以看到幾條呈互相平行的光束。四、實驗內(nèi)容1．演示光的反射和折射現(xiàn)象用帶角度標志的圓形光具盤來進行這個實驗（如圖7-54）。實驗時，先調(diào)節(jié)由平行光源狹縫射出的扁平的光束，使它射向圓光具盤的中心。把平面鏡固定在圓光具盤上，并讓反射面通過它的中心。這時光具盤上就顯示出入射光線、反射光線、入射角和反射角。演示光的折射時，將棱鏡固定在光具盤的中心。入射光束通過濾色玻璃后射向棱鏡。這時能看到光線射入棱鏡界面后產(chǎn)生偏折現(xiàn)象，即光的折射現(xiàn)象。2．演示透鏡對光的會聚和發(fā)散作用用矩形光具盤演示透鏡的光學(xué)性質(zhì)，讓平行光源照到平行狹縫上，讓通過中央一條狹縫的光束通過光具盤中央標記線。放上透鏡后，調(diào)節(jié)透鏡的高低位置，使這束光經(jīng)透鏡折射后仍通過中央標記線，這一光束就可作為光路中的主光軸。分別使用凸透鏡和凹透鏡做此實驗，在光具盤上就能清楚地看到凸透鏡會聚光線和凹透鏡發(fā)散光線的現(xiàn)象，從而說明凸透鏡的會聚作用和凹透鏡的發(fā)散作用。3.演示凸透鏡成像的光路用矩形光具盤演示凸透鏡成像的光路，一般選用三條光線，如圖7-55所示。在這三條光線中，通過主光軸和平行于主光軸的兩條光線較好調(diào)整，而第三條光線必須經(jīng)兩只小平面鏡兩次反射后才干獲得。要細心調(diào)整，提高演示效果。4．研究凸透鏡的成像規(guī)律義務(wù)教育初中物理教科書上是用蠟燭作發(fā)光體，規(guī)定通過實驗研究下列三種情況下凸透鏡成像的性質(zhì)：①物距大于凸透鏡的二倍焦距；②物距大于焦距而小于二倍焦距；③物距小于焦距。我