中學教學全書物理卷（下）

中學教學全書物理卷(下)

教學方法

觀察

人們通過感官或借助儀器，有計劃、有目的地對客觀事物進行系

統(tǒng)考察和描述，這就是科學觀察的方法。

觀察是人們認識自然的最基本的方法，是獲得感知、為建立科學

理論提供原始資料的重要途徑和手段。

說明：

(1)有明確的研究對象和觀察目的。如英國物理學家法拉第花

了整整10年時間尋找“轉(zhuǎn)磁為電”，終于觀察到了當把磁鐵插入繞

有線圈的空心紙筒時，和線圈連接的電流計指針發(fā)生了擺動，由此發(fā)

現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。

(2)綜合運用感官，并借助科學儀器考察研究對象。例如觀察

回音——聲波的反射及其產(chǎn)生條件，要憑聽覺和視覺——觀察鐘表顯

示的時間差或測量聲源和反射物間的距離。利用超聲波進行水下目標

探測時需借助儀器——聲吶,且憑借聽覺同時觀察熒光屏上顯示的回

波信號來確定水下目標的位置。

(3)力求全面地把握研究對象的各種屬性，并以科學理論判斷

和理解觀察的結(jié)果。例如英國植物學家布朗在顯微鏡下觀察到懸浮在

水中的花粉粒子和無生命的煤煙粒子的不規(guī)則運動，但未能正確地解

釋其原因。人們在重復(fù)的觀察中還發(fā)現(xiàn)粒子越小、溫度越高，粒子不

規(guī)則運動的程度越明顯。隨著分子運動論的發(fā)展，人們才認識到粒子

的不規(guī)則運動是它們受到來自各個方向的液體分子的碰撞不平衡所

引起的。

(4)系統(tǒng)地、全面地、如實地考察自然事物，準確而周密地記

錄事實，并加以統(tǒng)計和概括，為揭露事物和自然現(xiàn)象的本質(zhì)及其規(guī)律

提供科學依據(jù)。例如德國天文學家開普勒在丹麥天文學家第谷積累的

30多年的高度精確的大量天體觀測資料的基礎(chǔ)上，對火星軌道進行

周密計算與長期觀測，摒棄了哥白尼提出的行星沿圓軌道運行的假

定，提出了行星沿橢圓軌道繞太陽運行等著名的行星三大運動定律。

測量

從量的方面對事物進行考察的一種研究方法，是量的觀察。其目

的在于深刻地、精確地把握事物的質(zhì)的特征及其數(shù)量關(guān)系。物理學中

要研究事物的規(guī)律性，就需要對各種物理量，如長度、質(zhì)量、時間、

溫度、電流強度、發(fā)光強度，進行考察和測量。

說明：

(1)要有一個統(tǒng)一的標準。1971年第14屆國際計量大會在1960

年通過的國際單位制(SI)的基礎(chǔ)上，決定采用7個基本單位：長度

單位米，質(zhì)量單位千克，時間單位秒，熱力學溫度單位開爾文，電流

強度單位安培，物質(zhì)的量單位摩爾和發(fā)光強度單位坎德拉。有了這些

基本單位就可以得出所有的導出單位。基本單位和導出單位就是進行

科學測量的標準。

(2)必須建立在對研究對象有比較深刻認識的基礎(chǔ)之上。因為

要進行量的觀察。首先應(yīng)明確表明研究對象的特征和屬性，然后考慮

盡可能提高測量精度的測量手段(儀器、裝置)。例如要研究從斜面

上加速下滑的物體的運動是否屬勻變速直線運動，首先應(yīng)該知道勻變

速直線運動的特征是加速度恒定，做勻變速直線運動的物體在相鄰的

相等時間內(nèi)的位移差是一定值。在中學物理實驗中常利用打點計時器

記錄數(shù)據(jù)，用毫米刻度尺測量各段相等時間內(nèi)的位移，然后求出在相

鄰的相等時間內(nèi)的位移差。根據(jù)位移差是否是定值，來判斷物體的運

動是否屬勻變速直線運動。在這個實驗中，長度的精確測量是至關(guān)重

要的。

數(shù)學方法

在科學研究中針對研究對象不同的特點，運用數(shù)學概念、方法和

技巧，對研究對象進行量的分析、描述、計算和推導，從而找出能以

數(shù)學形式表達事物的量的規(guī)律性的方法。

16世紀以后，物理學逐漸發(fā)展成為一門成熟的自然科學，它不僅

用實驗方法代替了以往整體的觀察法，而且引進了數(shù)學方法。例如伽

利略的自由落體定律、開普勒的行星運動三定律、牛頓運動定律和萬

有引力定律等，近代物理學研究由宏觀領(lǐng)域深入到微觀領(lǐng)域，根據(jù)在

科學實驗中所發(fā)現(xiàn)的新事實建立了許多與經(jīng)典理論完全不同的新理

論，而這些理論的建立都是在數(shù)學方法的幫助下完成的，例如麥克斯

韋建立的電磁場理論，并運用數(shù)學方法的推導，預(yù)言了電磁波的存在;

物理學研究進入微觀高速領(lǐng)域之后，所產(chǎn)生的相對論和量子力學，都

是采用數(shù)學方法作為表達形式。物理學的發(fā)展是和數(shù)學方法的運用分

不開的。

說明：

(1)數(shù)學方法為科學研究提供簡明精確的形式化語言。運用數(shù)

學方法研究事物規(guī)律，對量與量之間的關(guān)系、量的變化以及在量之間

進行分析、比較、推導和運算時，都是以符號形式(包括圖象、圖表)

表示的，也就是運用一套形式化的數(shù)學語言。這種簡潔、明確、嚴密

的數(shù)學語言已日益滲透到各門科學中去，成為表達科學概念和科學理

論的重要形式和手段。用簡明的數(shù)學公式、數(shù)學符號系統(tǒng)、形式化的

語言表達自然規(guī)律以及規(guī)律和復(fù)雜現(xiàn)象的聯(lián)系，才能在科學研究中進

行定量描述和理論概括，反映自然規(guī)律的普遍性。

(2)數(shù)學方法為科學研究提供數(shù)量分析和計算方法。運用數(shù)學

方法可以通過認識事物的量來認識事物質(zhì)的規(guī)定性。例如開普勒根據(jù)

第谷積累的大量關(guān)于行星運動的觀測資料，應(yīng)用圓錐曲線理論，經(jīng)過

大量演算，建立了行星繞日變速運動的橢圓軌道模型，終于發(fā)現(xiàn)了行

星到太陽的距離R跟行星繞日運行的周期T間的關(guān)系為R3/T2=K(恒

量)。

(3)數(shù)學方法為科學研究提供邏輯推理的工具。在科學研究中,

數(shù)學方法是一種有效的進行推理和邏輯證明的工具，是建立科學理論

體系的一個有效手段，且具有預(yù)見性。例如法國天文學家勒威耶根據(jù)

天王星的運動軌道，與根據(jù)萬有引力定律計算出來的結(jié)果總有比較大

的偏離，便應(yīng)用天體力學理論結(jié)合數(shù)學的分析和計算，預(yù)測天王星軌

道外面存在一顆未被發(fā)現(xiàn)的行星，并精確計算了該行星的運動軌道以

及它在各個時刻的位置。1846年9月23日晚上，德國天文學家加勒

把望遠鏡對準了勒威耶所預(yù)言的位置，立刻發(fā)現(xiàn)了后來被命名為海王

星的這顆行星。又如電磁波的存在并預(yù)言它以光速傳播，是由麥克斯

韋用數(shù)學“推導”出來的，15年后才由德國物理學家赫茲用實驗證

實；愛因斯坦通過質(zhì)能關(guān)系式E=mc2的研究，預(yù)示了原于核反應(yīng)中質(zhì)

量虧損所產(chǎn)生的巨大能量。以上事實表明，自然科學中的許多重要結(jié)

論都是根據(jù)已知原理，運用數(shù)學的運算、交換法則，經(jīng)過嚴密的數(shù)學

推理證明后得到的。

推理

由已知一個或幾個判斷為前提，得出作為結(jié)論的新的判斷的思維

過程就是推理。在推理過程中，已知的判斷叫做前提，推出的新的判

斷叫做結(jié)論——推論，把真實的前提和推論之間的必然聯(lián)系叫做推理

根據(jù)。一切推理都是由前提、推論和推理根據(jù)3部分組成的。

說明：

(1)推理按前提的數(shù)量來區(qū)分，有直接推理和間接推理兩種。

只有一個前提的推理是直接推理。例如帶電導體在達到靜電平衡時，

即電荷無宏觀移動時，可以直接得到兩個推論：導體是一等電勢體，

導體表面是一等電勢面；導體表面附近電場中的電場線(電力線)必

和導體表面垂直。有兩個或兩個以上前提的推理是間接推理。例如金

屬能導電，銅是金屬，所以銅能夠?qū)щ姟?/p>

(2)根據(jù)推理的思維進程的方向不同，又有歸納推理、演繹推

理和類比推理等兒種。

歸納推理是根據(jù)對某類事物中的個別現(xiàn)象的考察，所作出的關(guān)于

該類事物的一般規(guī)律性的結(jié)論的新知的推理。歸納推理是一種擴大知

識的方法。例如牛頓根據(jù)開普勒的行星運動定律，把天體間的力和地

球使月球沿軌道運動的力及使地面附近物體墜落的力聯(lián)系起來，歸納

得出萬有引力定律。

演繹推理是根據(jù)已知的一般原理，推知某個從屬于該類事物的特

殊事物的情況的新知的推理。演繹推理是一種必然性的推理。例如已

知帶電粒子在電場作用下能作定向運動，可以推知金屬內(nèi)自由電子在

電場作用下能作定向運動，所以金屬能導電；電解質(zhì)溶液和電離了的

氣體中存在離子，所以，它們在電場作用下也能導電。

歸納推理是從個別到一般，因為個別之中包含著一般，所以通過

個別可以認識一般。演繹推理是從一般到個別，因為一般存在于個別

之中，某類事物共有的屬性，其中每一個別事物必然都具有，所以，

從一般必然能推知個別。歸納和演繹這兩種推理形式是人們對客觀現(xiàn)

實的兩種對立的認識方法的總結(jié)，它們既是對立的，又是統(tǒng)一的，缺

少任何一個方面都不能認識真理。

類比推理是根據(jù)兩個對象（或者事物）具有一系列相同的屬性，

而且已知其中一個對象（或事物）還具有其他的屬性，由此推出另一

個對象（或事物）也具有同樣的其他屬性。例如科學家利用光譜分析

首先確認在太陽大氣中存在氮。由于太陽上的其他元素，如氫、氧、

氮、硫、磷、鉀，地球上都有，于是就類推地球上也可能存在氨，后

來果然在地球上找到了氫元素。但類比推理的結(jié)論是或然的，因為推

理的根據(jù)并不充分。例如火星和地球相比較，發(fā)現(xiàn)它們有許多屬性是

相同的，地球上有生命，于是就推測火星上也可能有生命。但迄今為

止，包括利用降落在火星上的探測器在火星表面上所進行的生物化學

實驗結(jié)果來看，并沒有發(fā)現(xiàn)火星上有生命存在的跡象。這表明類比推

理的結(jié)論，有待于進一步的實驗驗證。

類比

根據(jù)兩個研究對象在某些屬性或特征上的相似或相同，從而推斷

出這兩個研究對象在其他屬性或特征上也可能相類似的研究方法。

自然界中的事物和現(xiàn)象盡管是千差萬別的，但在一些事物或現(xiàn)象

之間，往往具有某些相類似的屬性或特征。采用類比方法，就可用已

經(jīng)認識了的事物和現(xiàn)象為人們研究還沒有認識的并且與之相類似的

事物和現(xiàn)象提供類似的說明。例如，法國物理學家?guī)靵鲈诶门こ友b

置作了測定兩個帶電球體之間的相互作用力的大量實驗基礎(chǔ)上，采用

與萬有引力定律類比的方法，提出了兩個點電荷之間的作用力跟電量

成正比、跟它們之間的距離的平方成反比的假設(shè)。事實上當時還沒有

確定電荷數(shù)量的單位，且受儀器測量精度的限制，庫侖提出這一假設(shè)

純粹是采用了類比法，當然，后來被理論和進一步的實驗所證實。又

如法國物理學家德布羅意在光的波粒二象性的啟示下，采用類比法提

出一切微觀粒子都具有波粒二象性的假設(shè)，并從理論上建立了粒子與

波動的聯(lián)系。這一假設(shè)后來為電子射線通過晶體時與用倫琴射線通過

同一晶體時一樣能產(chǎn)生完全相似的衍射圖樣而得到證實。以后的許多

實驗中還發(fā)現(xiàn)，不僅電子具有波動性，其他微觀粒子，如質(zhì)子、中子、

中性原子、分子也同樣具有波動性。

控制變量

根據(jù)研究目的，運用一定的手段（實驗儀器、設(shè)備等）主動干預(yù)

或控制自然事物、自然現(xiàn)象發(fā)生發(fā)展的過程，在特定的觀察條件下探

索客觀規(guī)律的一種研究方法。

自然界發(fā)生的各種現(xiàn)象往往是錯綜復(fù)雜的，并且被研究對象往往

不是孤立的，總是處于與其他事物和現(xiàn)象的相互聯(lián)系之中，因此影響

研究對象的因素在許多情況下并不是單一的，而是多種因素相互交

錯、共同起作用的。要想精確地把握研究對象的各種特性，弄清事物

變化的原因和規(guī)律，單靠自然條件下整體觀察研究對象是遠遠不夠

的，還必須對研究對象施加人為的影響，造成特定的便于觀察的條件,

這就是控制變量的方法。

例如在研究氣體的溫度、體積、壓強這3個狀態(tài)變量之間的關(guān)系

時，必須設(shè)法把決定氣體狀態(tài)的一個量或兩個量用人為的方法控制起

來，使它保持不變，然后來比較、研究其他兩個變量之間的關(guān)系。在

進行觀察時，首先把研究對象限定為一定質(zhì)量的氣體，然后研究在溫

度恒定的條件下，它的體積跟壓強的關(guān)系，得出了玻意耳定律。如果

使一定質(zhì)量氣體的體積（或壓強）保持不變，研究它的壓強跟溫度的

關(guān)系（或體積跟溫度的關(guān)系），便得出了查理定律（或蓋?呂薩克定

律）。這三個定律都是用控制變量的方法得出的描述一定質(zhì)量的氣體

的狀態(tài)量之間的關(guān)系的實驗定律，為建立理想氣體模型、推導理想氣

體狀態(tài)方程提供了可靠的實驗依據(jù)。

在研究物體的加速度跟所受的外力和物體質(zhì)量的關(guān)系時，也采用

了控制變量的方法。如先研究物體質(zhì)量不變時，在大小不同的外力作

用下，物體的加速度用外力的關(guān)系；再研究在相同大小的外力作用下,

物體的加速度跟質(zhì)量的關(guān)系。這就是著名的牛頓第二定律。

理想模型

人們在觀察自然現(xiàn)象時，常會發(fā)現(xiàn)要研究的對象中的一些性質(zhì)，

對于現(xiàn)象的過程及其最終結(jié)果具有決定性的影響，而另外的一些性質(zhì)

則起次要作用。為了便于研究，人們在觀察和實驗的基礎(chǔ)上，運用抽

象思維能力，忽略次要因素和過程，只考慮起決定作用的主要因素和

過程，把研究對象形式化、純粹化，這就是理想化的方法。建立理想

模型是科學抽象方法的一種形式。

說明:

(1)理想模型是以客觀實體為原型進行科學抽象的產(chǎn)物，是對

客體主要特征的反映。例如力學中研究的“剛體”模型是固體的形

狀、體積不易改變的突出反映；分子物理學中研究的“理想氣體”模

型是一定質(zhì)量的真實氣體分子本身的體積和氣體體積相比，以及分子

之間的作用力在低壓、高溫下都顯得十分微小這一特征的反映；光學

研究中的“絕對黑體”模型是某些物體幾乎能夠全部吸收外來電磁

輻射而很少發(fā)生反射和折射的這一特征的反映。

(2)理想模型是研究解決實際問題的基礎(chǔ)。建立理想模型代替

實際的研究對象，可以使研究的問題大為簡化。例如研究拋體運動，

可以忽略拋射體的形狀和大小，把它看成“質(zhì)點”，只研究它具有一

定的初速度和只在重力作用下的平動運動的情況，而不考慮它自身可

能的轉(zhuǎn)動及受空氣阻力的影響等，這對速度不大的真實拋射體來說，

它的實際運動情況和理想情況是很接近的。在解決如炮彈飛行彈道這

類實際問題時，仍是以理想模型的研究為基礎(chǔ)，然后考慮實際對象在

運動過程中其他因素的影響，把研究結(jié)果作各種修正，便能較好地解

決實際問題。

(3)由理想模型建立起來的相應(yīng)理論有一定的適用范圍。例如

庫侖定律只適用于“點電荷”的情況，對于兩個靠得很近的帶電體間

存在的相互作用力，就不能簡單地直接應(yīng)用庫侖定律。又如理想氣體

狀態(tài)方程只能近似描述真實氣體在低壓、高溫下各狀態(tài)參量間的變化

關(guān)系，而在高壓、低溫情況下，則必須考慮由于分子間作用力和分子

體積的實際存在而進行修正。

假說

以客觀事實和科學原理為基礎(chǔ)的對于各種未知事實(包括現(xiàn)象間

的規(guī)律性聯(lián)系、事物的存在或產(chǎn)生原因、未來事件的出現(xiàn)等)的猜測,

這就是科學的假說。它是科學研究工作者最重要的思維方法。

說明：

(1)假說具有推測的性質(zhì)。例如關(guān)于太陽系起源的各種假說，

其中最有影響的是德國哲學家康德提出的“原始星云說”。

(2)假說的基礎(chǔ)是客觀事實和科學原理。近20年來，科學家們

根據(jù)30年代觀察到的遙遠星系所發(fā)出的光的紅移現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)宇宙在

膨脹和冷卻等事實，認為星云不是“原始”就有的，而是經(jīng)過一次

“大爆炸”后才逐步形成的，提出了關(guān)于宇宙起源的新的假說。又如

分子運動論是人們在對擴散現(xiàn)象、布朗運動等大量客觀事實觀察的基

礎(chǔ)上提出的關(guān)于物質(zhì)結(jié)構(gòu)的一種假說。

(3)假說是人們的認識接近客觀真理的方法。例如關(guān)于光的本

性的認識，歷史上許多科學家曾經(jīng)先后提出了對立的不同假說。牛頓

對光的反射、折射、色散等現(xiàn)象進行了大量的研究，認為光是由發(fā)光

體射出的微粒所組成，后人稱為“光的微粒說”，但“微粒說”無法

解釋光的衍射和干涉現(xiàn)象。惠更斯在長達15年的時間里，研究了光

的反射、折射、衍射等現(xiàn)象，認為光和聲現(xiàn)象相似，是在一種特殊彈

性物質(zhì)（以太）中傳播的彈性機械波動，他所建立的“惠更斯原理”

是“光的波動說”的核心。麥克斯韋在研究電磁場理論的基礎(chǔ)上推算

出電磁波的傳播速度恰等于光速，由此推斷光也是一種電磁波。愛因

斯坦在研究光電效應(yīng)時，把普朗克提出的輻射能量不連續(xù)——量子化

概念推廣到輻射的傳播過程中，提出光量子假說，認為光輻射也是以

一束一束能量形式存在的。運用光量子假說，成功地解釋了光電效應(yīng)。

光的“微粒說”、“波動說”、“電磁說”和“光子說”的先后提出，

反映了人們從不同側(cè)面對光的本性認識的逐步深入，而且新提出的假

說總是比原先的假說更接近事實本身。從光既具有粒子性又具有波動

性的事實，人們逐漸認識到光具有波粒二象性。

實驗

為了能夠仔細觀察研究某一現(xiàn)象（或過程）發(fā)生的原因、特點、

量的決定因素和規(guī)律，盡可能排除外界各種干擾的影響，突出主要因

素，在一定條件下使這一現(xiàn)象（或過程）重演。這就是科學實驗的方

法。

說明:

(1)實驗是建立理論的基礎(chǔ)，也是檢驗理論的標準。

(2)在科學技術(shù)領(lǐng)域中，根據(jù)不同的研究目的，一般有以下幾

種類型的實驗：

決斷性實驗判定某種因素是否存在，某些因素間有無聯(lián)系，決定

某些假定或設(shè)想的取舍等的實驗。

模擬實驗限于時空條件或觀察條件無法直接進行的實驗，用人為

方法創(chuàng)設(shè)一定條件模擬實際發(fā)生的現(xiàn)象的實驗。

對照實驗研究不同的條件與環(huán)境對事物的發(fā)展與變化造成的差

異的實驗。

析因?qū)嶒炋剿饔绊懩骋滑F(xiàn)象的發(fā)生和變化過程的主要原因的實

驗。

在中學物理教學中，根據(jù)不同的教學目的和要求，一般有以下兒

種類型的實驗：

探索性實驗研究某些物理規(guī)律的實驗。例如研究杠桿平衡條件、

研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實驗。這類實驗安排在有關(guān)知識的教學之前進

行，或可作為教學并進實驗。其目的是讓學生通過實驗觀察，對尚未

學過的知識有一感性認識，并可歸納得出初步結(jié)論，為進一步學習有

關(guān)規(guī)律打下基礎(chǔ)。同時,探索性實驗還具有讓學生“發(fā)現(xiàn)”規(guī)律、激

發(fā)學習興趣、培養(yǎng)求實精神與科學方法的功能。

驗證性實驗驗證某些物理定律的實驗。例如驗證牛頓第二運動定

律、驗證玻意耳定律的實驗。這類實驗安排在學習過有關(guān)知識之后進

行，要求學生定量分析實驗數(shù)據(jù)，從中得出結(jié)論，并與所驗證的定律

作比較，以達到驗證目的。如果實驗結(jié)論與物理定律有偏離，還應(yīng)分

析產(chǎn)生誤差的主要原因。

基本訓練性實驗熟悉某些基本測量儀器的操作與使用的實驗。這

類實驗的目的是訓練實驗操作技能。在初中有長度、質(zhì)量、時間、溫

度、電流（強度）等基本物理量的測量以及串、并聯(lián)電路的連接等基

本操作的實驗，這些實驗涉及刻度尺、天平、停表、溫度計、電流表

等儀器的使用。在高中則有游標卡尺、打點計時器、多用表、示波器

等儀器的使用。進行這類實驗時，應(yīng)嚴格強調(diào)各種儀器的操作規(guī)范，

務(wù)必使學生學會正確操作和使用，而對儀器的工作原理則不需詳細闡

述。

測定物理常數(shù)和物理量的實驗為測定某一物理常數(shù)或物理量而

進行的實驗。這類實驗的目的是讓學生運用已經(jīng)學過的知識和熟悉的

器材，測定某些物理常數(shù)和物理量。例如測定物質(zhì)的密度、測定重力

加速度、測定介質(zhì)的折射率的實驗。這類實驗要求學生理解實驗所依

據(jù)的原理，明確實驗的條件、步驟和過程。由于受器材和實驗條件的

限制，對所測定的量的準確程度一般不作過高要求。

設(shè)計性實驗根據(jù)目的要求自行設(shè)計的實驗。這類實驗對學生實驗

能力的要求較高，教學大綱中對此一般不作具體規(guī)定。這類實驗可在

高年級總復(fù)習階段適當開設(shè)。例如初中，在學生理解串、并聯(lián)電路的

特點，并熟悉電流表和電壓表使用的基礎(chǔ)上，可以讓學生設(shè)計只用一

個電表和一個已知電阻來測量另一個未知電阻的實驗；在高中，可以

讓學生設(shè)計驗證反沖運動中的動量守恒等實驗。

物理概念的教學

物理概念是反映事物的物理現(xiàn)象的本質(zhì)屬性的思維形式，是構(gòu)成

物理知識的最基本的單位。教學時應(yīng)注意：①明確概念引入的必要性

和事實依據(jù)。②只有明確、掌握概念的定義，才可能明確、掌握被定

義的概念。③了解概念的種類（矢量、標量，狀態(tài)量、過程量，特性

量、屬性量，某種物理量的變化率等等），以便用比較法教學。若這

種概念屬首次學習，就必須著重使學生明確抽象概括的方法。④理解

概念的定義、意義和跟有關(guān)概念的聯(lián)系與區(qū)別。⑤定義的語言表達形

式可以不同，但數(shù)學表式應(yīng)該相同。⑥注意從定義式導出被定義的物

理量的單位。

（1）機械波不是物理量，沒有定義式。機械波的現(xiàn)象直觀而本

質(zhì)抽象，故常采用分析法教學，即從學生有感性認識的水波和演示繩

上的波出發(fā)，使學生對波有個宏觀印象，再用圖和模擬波的演示儀器

進行微觀分析，得出機械波的定義（機械振動在媒質(zhì)中的傳播過程）

和意義（傳遞能量的一種方式）。波的意義具有普遍性，比機械波的

定義更重要。教學時還應(yīng)注意波與振動的聯(lián)系與區(qū)別；水波是重力波,

成因較復(fù)雜，不宜多講。

(2)質(zhì)點是個理想化的物理概念。從實物到物體，再從物體到

質(zhì)點，經(jīng)過兩次抽象概括。教學重點是：①使學生初步了解理想化的

物理概念(光滑平面、理想氣體、點電荷、電場線、光線等)在物理

學研究上的作用；②用實例說明在什么情況下，物體可以當作質(zhì)點。

(3)速度描述物體運動狀態(tài)的物理量，是矢量。速度的概念是

在對物體運動的直觀感覺的基礎(chǔ)上抽象出來的，學生容易理解。一般

定義為描述物體位置變化的快慢和方向的物理量。對具體的運動狀態(tài)

來說，

速度的外延有平均速度G=也5/4生即時速度(v=lim和勻

速運動的速度(>=△$/at=恒量)。根據(jù)速度的定義式，速度又被

被稱為位移對時間的變化率。在中學教學中，雖然不要求介紹速

度內(nèi)涵和外延的關(guān)系，但教師應(yīng)該了解。若條件允許，在復(fù)習課中可

作為提高的內(nèi)容，使學生對速度概念有個整體的認識。

(4)加速度速度、加速度都是人們?yōu)榱搜芯窟\動規(guī)律的需要，

通過對運動現(xiàn)象的觀察、分析，抽象概括出來的概念。它們的定義式

不是實驗的結(jié)論，但可以用實驗來說明。加速度可以參照速度用比較

法進行教學。但要特別注意防止學生在方向上的錯誤認識：①加速度

的方向跟速度的方向一致(正確的是規(guī)定跟速度增量的方向一致；決

定于物體受力的方向)；②籠統(tǒng)地認為負加速度就是勻減速運動，正

加速度就是勻加速運動；③認為加速度的正、負是表示加速度的方向；

④正加速度的量值總比負加速度大。此外還應(yīng)注意加速度跟速度、速

度增量的聯(lián)系與區(qū)別。

(5)力所謂一個概念是明確的，就是指這個概念的內(nèi)涵和外延

是明確的。力的內(nèi)涵少外延多。要明確力的內(nèi)涵和外延，決非兒節(jié)課

所能達到。所以無論是初中或高中的“力”的一節(jié)的教學，只能利用

學生已有的生活經(jīng)驗和簡單的實驗，從幾種具體的力抽象出力的初步

概念。但只是認識力的重要起點，要上好這節(jié)課，并注意以后逐步提

高、加深和完整。

(6)功量度能量轉(zhuǎn)化的物理量，是過程量，是標量。由于中學

物理教材多數(shù)是先講功后講能，反過來用功來定義能，故功的定義只

能在“機械能”章末出現(xiàn)。功這節(jié)課的教學重點應(yīng)放在功的量度上。

從實例的分析得出做功的兩個不可缺少的因素，然后規(guī)定計算功的公

式就是這

兩個因素的乘積。用實驗來確定WoeF(?)和085(?),從而得出功的

公式是不符合邏輯的。高中關(guān)于功的教學，是在初中的基礎(chǔ)上，

把計算功的公式一般化，并從數(shù)學角度討論正功和負功。不從能量轉(zhuǎn)

化的觀點來討論正功和負功，物理意義是不明確的。這有待于以后的

教學來補充和加深。

(7)熱量在熱傳遞過程中，物體吸收或者放出熱的多少(內(nèi)能

變化的量度)，是標量。教學時應(yīng)注意與溫度、內(nèi)能的聯(lián)系和區(qū)別。

區(qū)別的關(guān)鍵是熱量是過程量，只有當物體在吸熱或放熱的過程中，才

有熱量的傳遞；而溫度和內(nèi)能是狀態(tài)量，物體在一定狀態(tài)下具有一定

的溫度和內(nèi)能，而不具有熱量。要使初中學生一下子理解熱量的概念

是困難的，要注意有計劃地在有關(guān)教學中逐步明確、鞏固和加深。

(8)壓強描述壓力作用的強度的物理量，是狀態(tài)量，是標量。

教學時應(yīng)注意：一般定義式p=F/S普遍適用于固體和流體，而p=Pgh

只適用于密度均勻的液體和氣體。對于密度均勻的固體來說，矩形體、

方形體和圓柱體等也可應(yīng)用。靜止的固體能夠把作用在它上面的壓力

等值傳遞，但由于受力面積的變化，力可能集中，也可能分散，強度

就變大或變小，也就是壓強增大或減小。流體對壓強的傳遞遵循帕斯

卡定律。密度不均勻的流體，可以利用P=Pgh求平均壓強。

(9)密度表征物質(zhì)的一種特性的物理量，是由物質(zhì)內(nèi)在因素決

定的(分子的質(zhì)量和單位體積的分子數(shù))。若外部環(huán)境條件不變，每

種物質(zhì)都有一定的密度。定義為由某種物質(zhì)組成的物體的質(zhì)量跟它的

體積的比值。密度的教學一般是通過實驗確定物體的質(zhì)量跟體積的比

值。對于同種物質(zhì)，比值是個恒量。對于不同的物質(zhì)，比值一般是不

同的。從而說明比值表征物質(zhì)的一種特性，得出密度的定義。接著注

意舉實例和用具體數(shù)據(jù)說明物質(zhì)的密度跟它的質(zhì)量、體積不成正、反

比關(guān)系。

(10)電阻物質(zhì)的一種電學特性，由導體本身的物理條件決定。

定義為導體兩端的電壓跟通過這段導體電流的比值，即R=U/I。請注

意，式中R不一定是恒量。對于金屬導體來說，R是恒量，R=U/I就

是歐姆定律的表式。若R不是恒量，說明這種導體不服從歐姆定律。

電阻的教學可以采用類似密度、比熱等的特性物理量的教學方法，通

過實驗分析形成概念。但要注意，不要把電阻定義式中U/I的比值說

成非恒量不可；不要把電阻定義式和歐姆定律表式截然分開。

(11)電場強度電場的一種特性。由于電場高度抽象，不能用實

驗來形成概念，人們就利用庫侖定律和理想化的檢驗電荷做“想象的

理想實驗”，得出E=F/q,從而形成電場強度的概念。教法除了實驗

外，其余的與其他特性物理量類似。

物理定律的教學

物理定律是對物理規(guī)律的一種表達形式。通過大量的觀察、實驗

歸納而成的結(jié)論。反映物理現(xiàn)象在一定條件下發(fā)生一定變化過程的必

然關(guān)系。物理定律的教學應(yīng)注意：首先要明確、掌握有關(guān)物理概念，

再通過實驗歸納出結(jié)論，或在實驗的基礎(chǔ)上進行邏輯推理(如牛頓第

一定律)。有些物理量的定義式與定律的表式相同，就必須加以區(qū)別

(如電阻的定義式與歐姆定律的表式可具有同一形式R=U/I),且要

弄清相關(guān)的物理定律之間的關(guān)系，還要明確定律的適用條件和范圍。

(1)牛頓第一定律采用邊講、邊討論、邊實驗的教法，回顧“運

動和力”的歷史。消除學生對力的作用效果的錯誤認識；培養(yǎng)學生科

學研究的一種方法——理想實驗加外推法。教學時應(yīng)明確：牛頓第一

定律所描述的是一種理想化的狀態(tài)，不能簡單地按字面意義用實驗直

接加以驗證。但大量客觀事實證實了它的正確性。第一定律確定了力

的涵義，引入了慣性的概念，是研究整個力學的出發(fā)點，不能把它當

作第二定律的特例；慣性質(zhì)量不是狀態(tài)量，也不是過程量，更不是一

種力。慣性是物體的屬性，不因物體的運動狀態(tài)和運動過程而改變。

在應(yīng)用牛頓第一定律解決實際問題時，應(yīng)使學生理解和使用常用的措

詞：“物體因慣性要保持原來的運動狀態(tài)，所以……”。教師還應(yīng)該

明確，牛頓第一定律相對于慣性系才成立。地球不是精確的慣性系，

但當我們在一段較短的時間內(nèi)研究力學問題時一，常?？梢园训厍蚩闯?/p>

近似程度相當好的慣性系。

(2)牛頓第二定律在第一定律的基礎(chǔ)上，從物體在外力作用下,

它的加速度跟外力與本身的質(zhì)量存在什么關(guān)系引入課題。然后用控制

變量的實驗方法，歸納出物體在單個力作用下的牛頓第二定律。再用

推理分析法把結(jié)論推廣為一般的表述：物體的加速度跟所受外力的合

力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。

教學時還應(yīng)注意：公式F=Kma中，比例系數(shù)K不是在任何情況下都等

于1;a隨F改變存在著瞬時關(guān)系；牛頓第二定律與第一定律、第三

定律的關(guān)系，以及與運動學、動量、功和能等知識的聯(lián)系。教師應(yīng)明

確牛頓定律的適用范圍。

（3）萬有引力定律教學時應(yīng)注意：①要充分利用牛頓總結(jié)萬有

引力定律的過程，卡文迪許測定萬有引力恒量的實驗，海王星、冥王

星的發(fā)現(xiàn)等物理學史料，對學生進行科學方法的教育。②要強調(diào)萬有

引力跟質(zhì)點間的距離的平方成反比（平方反

比定律），減少學生在解題中漏平方的錯誤。③明確F=G呼是萬

r

有引力基本的、簡單的表式，只適用于計算質(zhì)點間的萬有引力。

萬有引力定律是自然界最普遍的定律之一。但在天文研究上，也發(fā)現(xiàn)

了它的局限性。

（4）機械能守恒定律這個定律一般不用實驗總結(jié)出來，因為實

驗誤差太大。實驗可作為驗證。一般是根據(jù)功能原理，在外力和非保

守內(nèi)力都不作功或所作的總功為零的條件下推導出來。高中教材是用

實例總結(jié)出來再加以推廣。若不同形式的機械能之間不發(fā)生相互轉(zhuǎn)

化，就沒有守恒問題。機械能守恒定律表式中各項都是狀態(tài)量，用它

來解決問題時，就可以不涉及狀態(tài)變化的復(fù)雜過程（過程量被消去），

使問題大大地簡化。要特別注意定律的適用條件（只有系統(tǒng)內(nèi)部的重

力和彈力做功）。這個定律不適用的問題，可以利用動能定理或功能

原理解決。

（5）動量守恒定律歷史上，牛頓第二定律是以F=孚的形式提出

dt

出來的。所以有人認為動量守恒定律不能從牛頓運動定律推導出

來，主張從實驗直接總結(jié)。但是實驗要用到氣墊導軌和閃光照相，就

目前中學的實驗條件來說，多數(shù)難以做到。即使做得到，要在課堂里

準確完成實驗并總結(jié)出規(guī)律也非易事。故一般教材還是從牛頓運動定

律導出，再安排一節(jié)“動量和牛頓運動定律”。這樣既符合教學規(guī)律,

也不違反科學規(guī)律。中學階段有關(guān)動量的問題，相互作用的物體的所

有動量都在一條直線上，所以可以用代數(shù)式替代矢量式。學生在解題

時最容易發(fā)生符號的錯誤，應(yīng)該使他們明確，在同一個式子中必須規(guī)

定統(tǒng)一的正方向。動量守恒定律反映的是物體相互作用過程的狀態(tài)變

化，表式中各項是過程始、末的動量。用它來解決問題可以不涉及過

程物理量，使問題大大地簡化。若物體不發(fā)生相互作用，就沒有守恒

問題。在解決實際問題時.，如果質(zhì)點系內(nèi)部的相互作用力遠比它們所

受的外力大，就可略去外力的作用而用動量守恒定律來處理。動量守

恒定律是自然界最重要、最普遍的規(guī)律之一。無論是宏觀系統(tǒng)或微觀

粒子的相互作用，系統(tǒng)中有多少物體在相互作用，相互作用的形式如

何，只要系統(tǒng)不受外力的作用(或某一方向上不受外力的作用)，動

量守恒定律都是適用的。

(6)歐姆定律中學物理課本中的歐姆定律是通過實驗得出的。

公式為I=U/R或U=IR。教學時應(yīng)注意：①“電流強度跟電壓成正比”

是對同一導體而言；“電流強度跟電阻成反比”是對不同導體說的。

②I、U、R是同一電路的3個參量。③閉合電路的歐姆定律的教學難

點和關(guān)鍵是電動勢的概念，并用實驗得到電源電動勢等于內(nèi)、外電壓

之和。然后用歐

姆定律導出I=占(也可以用能量轉(zhuǎn)化和守恒定律推導)。④閉合電路

R+r

的歐姆定律公式可變換成多種形式，要明確它們的物理意義。⑤

教師應(yīng)

明確，普通物理學中的歐姆定律公式多數(shù)是口=17"或I=式中

R是比例恒量。若R不是恒，導體就不服從歐姆定律。但不論導

體服從歐姆定律與否，R=U/I這個關(guān)系式都可以作為導體電阻的一般

定義。中學物理課本不把R=U/I列入歐姆定律公式，是為了避免學生

把歐姆定律公式跟電阻的定義式混淆。這樣處理似乎欠妥。

(7)楞次定律可以采用探究教學法，讓學生通過實驗得到的結(jié)

論歸納出定律。教學時應(yīng)注意：①楞次定律是確定感生電流方向的規(guī)

律，同時也確定感生電動勢的方向。如果是斷路，通常我們可以把它

想象為閉合電路。②感生電流的磁場只能“阻礙”原磁通的變化，不

能“阻止”它的變化。否則就不會繼續(xù)產(chǎn)生感生電流?！白璧K”或者

說“反抗”原磁通的變化，實質(zhì)上是使其他形式能量轉(zhuǎn)化為電能的一

種表現(xiàn)，符合能量守恒定律。③要使學生熟練掌握應(yīng)用楞次定律判定

感生電流方向的3個步驟。④明確右手定則可看作是楞次定律的特殊

情況，并能根據(jù)具體情況選用定則或定律來判斷感生電流的方向。

物理原理的教學

物理原理是物理學中具有普遍性的基本規(guī)律。教學時應(yīng)盡可能通

過實驗得出在特殊情況下原理內(nèi)容的表述法，再通過邏輯推理，推廣

為具有普遍性的結(jié)論。

(1)阿基米德原理任意形狀的物體浸在液體里受到的浮力怎樣

計算？從這個較普遍的浮力計算問題引入課題。通過實驗可以得到計

算浸在水里的物體受到的浮力的阿基米德原理。改用另一種液體重做

實驗，并把結(jié)論推廣為適用于液體的阿基米德原理。演示物體在氣體

中受到的浮力的實驗，把特殊情況下的阿基米德原理推廣為適用于一

切流體的具有普遍性的基本規(guī)律。

(2)功的原理在復(fù)習使用機械“有時可以省力，有時可以少移

動距離”的基礎(chǔ)上提出使用機械可以省功嗎？由此引入課題。最好先

讓學生根據(jù)功的兩個必要的因素和機械的利益進行討論和設(shè)想，然后

通過實驗證明利用某種機械不能省功。再分析使用其他機械也不能省

功的例子，從而推廣得出“使用任何機械都不省功”的結(jié)論。實際上,

使用任何機械總是費功的，這在機械效率的教學中要進一步說明。

物理定理的教學

物理定理是通過物理定律作論據(jù)而證明具有正確性的結(jié)論。教學

時應(yīng)注意使學生明確定理的推導過程；利用定理解題的優(yōu)點和方法。

(1)動能定理把論據(jù)和結(jié)論提供給學生思考和討論。視學生的

水平由學生或師生共同推導出動能定理的公式，再作以下討論：①動

能定理是反映功和能關(guān)系的一種特殊形式，是以物體(不提物體系)

作研究對象，不涉及其他形式的能。②明確功的正、負和動能增量的

關(guān)系。③通過例題說明應(yīng)用動能定理解題的優(yōu)點和方法。

(2)動量定理從日常生活和生產(chǎn)實際中，有關(guān)作用力跟時間的

關(guān)系的有趣實例引入課題。啟發(fā)學生或師生共同推導出動量定理的公

式后，再對前面所舉的實例進行解釋，這將有助于學生對動量定理的

理解。教學時還應(yīng)注意：①動量增量和沖量均為矢量，應(yīng)用動量定理

時應(yīng)特別注意兩者方向之間的關(guān)系。②沖量中的力可以是恒力，也可

以是變力的平均力。應(yīng)用動量定理解題所以簡便，就在于不需要求平

均加速度。所以新課的例題應(yīng)以求平均力為主。

(3)理想氣體的狀態(tài)方程氣態(tài)方程可以由理想氣體的3個基本

定律中的2個推導出來，它是從特殊到一般，而方程在一定條件下又

回到特殊規(guī)律。方程的推導過程要兩次控制變量?？梢娺@個課題的教

學是培養(yǎng)學生科學方法的良機。

物理理論的教學

物理理論是解釋某種物理現(xiàn)象的學說。是由實驗(直接的和間接

的)概括出來的關(guān)于現(xiàn)象本質(zhì)的有系統(tǒng)的結(jié)論。中學物理中有關(guān)物理

理論大都是關(guān)于物質(zhì)結(jié)構(gòu)和微粒運動的學說，如分子運動論、電子論、

安培磁性起源假說、光子說、原子結(jié)構(gòu)。這些理論對于中學生來說，

抽象難懂，枯燥乏味。教學時應(yīng)特別注意語言生動，恰當運用比喻，

并盡可能采用實驗或模擬實驗和電化教育等教學手段，來提高學生的

興趣和理解能力。

實驗

固體的壓強

圖1

(1)如圖1所示，泡沫塊穿過插在底板上的導桿。利用T形塊

可以改變受力面積，換用不同重物以模擬壓力變化。

從泡沫塊形變程度可演示壓力產(chǎn)生效果(壓強)跟受力面積和壓

力的關(guān)系。

(2)如圖2所示，取廢食品罐，把開口處剪成利口。把罐放在

沙箱的沙面上，壓一塊、兩塊磚(或其他重物)于罐上，觀察罐底向

下和向上放時下陷的程度，以演示壓力產(chǎn)生的效果。演示時可準備兩

只相同的罐，并在罐側(cè)面貼帶有刻度的紙條以作對比。

(3)如圖3所示，取兩枚圖釘，將其中一枚釘尖磨鈍。用兩用

測力計測壓力，先后把兩枚圖釘壓入肥皂塊，肥皂塊所承受的壓強是

一定的，由實驗可知當壓力相同時，受力面積小的尖頭圖釘比受力面

積大的鈍頭圖釘產(chǎn)生的壓強大；若要產(chǎn)生相同的壓強，就需要在接觸

面積大的鈍頭圖釘上施加較大的壓力。

兩用測力計結(jié)構(gòu)如圖3所示，這種測力計不但可拉、壓兩用，而

且還有“記憶”功能。自制時,取一根木棒作秤桿，棒的一端開有狹

縫，縫內(nèi)插入一片厚度適當?shù)募埰羯咸子袕椈?，把裝有彈簧的圓

棒插入圓管固定，將所受不同重力的祛碼掛在秤鉤上，在木棒上標上

與祛碼所受重力相應(yīng)的刻度。用力拉測力計棒上的秤鉤或用力壓測力

計棒的另一個端面時，都可使彈簧伸長，在彈簧伸長的同時，紙片便

在槽內(nèi)移動。撤走外力，彈簧就恢復(fù)原狀，而紙片因摩擦而停留在原

處，這樣就可記錄測力計達到的最大示數(shù)。

液體的壓強

(1)液體對壓強的傳遞

圖1

①圖1所示為帕斯卡定律演示器。用注射器增加密閉的廣口瓶里

液體的壓強，微小壓強計能顯示所加壓強的大小，從瓶內(nèi)3根玻璃管

液面高度始終相同，說明密閉液體的各個方向傳遞的壓強跟加在上面

的壓強相同。實驗前應(yīng)保證瓶塞、玻璃管和橡皮管等連接處封閉良好,

并使微小壓強計兩液面相平。用扁平容器(圖1(b))替代傳統(tǒng)廣

口瓶可提高演示效果，扁平容器可截取有機玻璃膠合而成。

金屬球

圖2

②圖2所示為帕斯卡球。演示時將活塞推至金屬球處，旋去金屬

球，提起活塞，讓筒的下部吸滿水，再把金屬球旋上。使球體朝上，

推動活塞，水柱能向各個方向均勻噴射，說明“密閉液體能夠把它受

到的壓強向各個方向傳遞”。若球體朝下演示，學生易誤解為由于重

力而射出。

帕斯卡球可自制。如圖3(a)所示，塑料瓶近底部的側(cè)壁上用針

刺小孔，把注射器針頭插入瓶口軟木塞即成。

圖3(b)所示裝置中，當壓氣球向瓶內(nèi)打氣時，水連續(xù)不斷從球

的小孔中射出。演示了液體對壓強的傳遞。

(2)液壓機模型

①圖4所示是水壓機模型。

底座上裝有唧筒和水柜，它們的底部有管相通，并分別裝有只能

進水的單向閥。演示時，按動手柄，唧筒內(nèi)活塞上、下移動，水一邊

從進水管吸入唧筒，一邊被壓入水柜。待水柜充滿水后，繼續(xù)按動手

柄，加在唧筒液面上的壓強通過水傳遞到大活塞，推動大活塞上移，

舉起重物。

圖5所示為用兩個直徑不等的注射器連通起來做成的液壓機演示

器。

為了克服因注射器出口內(nèi)徑太小，液體流動時阻力太大而影響演

示效果，可用鐵球（直徑約2cm）擊掉注射器底部（也可以磨掉），

用有機玻璃做一個容器，把兩注射器的底連通起來，注射器和容器間

可用環(huán)氧樹脂或玻璃膠封合粘結(jié)。

為了減少摩擦，可在注射器內(nèi)壁涂上牙膏，來回推動活塞進行研

磨，使用時再抹上稀潤滑油（縫紉機油）。

兩活塞頂端可膠上托盤以承擔重物。

（3）液體內(nèi)部壓強

圖6

①圖6所示是演示液體內(nèi)部壓強的實驗裝置。蒙有橡皮膜的金屬

盒可浸入液體內(nèi)任一深度，并在同一深度改變橡皮膜的方向。微小壓

強計液面差能顯示液體內(nèi)部的壓強大小。

演示時應(yīng)注意：金屬盒上橡皮膜務(wù)必繃緊，且要平整，和橡皮管

連接處不漏氣。

容器里所盛的液體溫度必須接近室溫，否則因金屬盒內(nèi)氣體受液

體溫度影響而增大實驗誤差。

上述實驗裝置可自制。U形管可用內(nèi)徑為3?4mm的玻璃管彎制（圖

7）o用小金屬片將U形管固定在木支架上，支架面板上畫上刻度。

金屬盒可用截去底的小塑料瓶代替。

圖7

圖8

②如圖8所示，在兩端開口的長玻璃筒下端蓋上圓片，將筒壓入

水中，因受水的向上壓力，圓片不下落。如在筒內(nèi)注水（可染色），

開始時圓片并不落下；而當筒內(nèi)水柱高度跟容器內(nèi)水面一致時，圓片

才落下。由此表明液體壓強與深度有關(guān)而與液體體積無關(guān)。如改用酒

精，當筒內(nèi)酒精液面與水面相平時，圓片不落下；只有酒精液面高于

水面一定高度時，圓片才落下。由此表明液體壓強不僅與深度有關(guān)，

還與液體密度有關(guān)。

③如圖9所示，在小塑料瓶的瓶壁上用薄刀片縱向切幾條刀口，

瓶塞上插一根玻璃管，管上連一根橡皮管，管的另一端接一漏斗。演

示時先使漏斗口與瓶口平齊，并注滿水，瓶的切口處因塑料彈性并不

漏水。逐漸提高漏斗位置，當水柱高度超過某一值時，刀口張開，水

就噴射出來，模擬了著名的帕斯卡裂桶實驗。

圖9

大氣壓

(1)大氣有質(zhì)量

①用抽氣機抽出瓶內(nèi)的空氣，然后用夾子夾緊橡皮管，把瓶放在

天平上，加祛碼使天平平衡。松開夾子，讓外面的空氣進入瓶內(nèi)，天

平就失去平衡。增加祛碼，天平恢復(fù)平衡，這增加的祛碼就等于瓶中

空氣的質(zhì)量。因空氣是無色透明的，演示過程中瓶內(nèi)有無空氣，學生

無法感受。如圖1(a)所示，在瓶內(nèi)放些紙屑，且噴入煙霧，抽氣

時，能觀察到煙霧被抽去；當空氣進入時，紙屑飛起來，

(a)

(b)

圖1

學生便清晰感到空氣的進、出。這樣把瓶內(nèi)有、無空氣在學生腦

中形成強烈對比。還可在管口裝上哨子，演示時學生不但看到空氣沖

入時紙屑飛舞的情景，而且還可聽到空氣進入時發(fā)出的哨聲。

②如圖1(b)所示，噴霧空罐側(cè)面焊一個自行車氣門芯。演示時

往罐內(nèi)打氣，比較充氣前、后罐的質(zhì)量，可演示空氣有質(zhì)量。一般容

積為100ml空罐，用自行車打氣筒打10余次，質(zhì)量可增加5?8克。

(2)證明大氣壓存在的兒則演示

①圖2(a)所示為馬德堡半球，它是一對由鑄鐵制成的空心圓盤,

其中一個圓盤帶有可啟閉的氣嘴。

演示時，先把兩圓盤的對口處擦凈，并抹上一薄層油脂，隨后把

兩圓盤合在一起，要用力壓一下并稍微轉(zhuǎn)動一下再抽氣。

半球的對口處有污垢時,實驗不易成功。用可揮發(fā)性液體(如汽

油)把對口洗凈。拉半球時，不要扭轉(zhuǎn)用力。如很容易拉開，大多是

氣嘴和對口處漏氣。為了保證演示時安全，可用長約半米的繩子把兩

個半球的把手連起來，以防半球脫開時發(fā)生意外。

(b)

圖2

如圖2(b)所示，三通管用有機玻璃制成，板面兩端的孔和板的

一側(cè)小孔相通，小孔內(nèi)插一根裝有閥門的塑料管，管端扎一個小氣球,

兩個塑料皮碗作半球。實驗時把兩半球分別貼在板的兩平面上，半球

的中心對準板上的孔。打開閥門，用手輕壓半球，氣球鼓了起來，“顯

示”半球內(nèi)空氣的去路：閉合閥門后用力拉半球，很難使球與有機玻

璃分開，顯示了大氣壓的作用。打開閥門，氣球變癟，“顯示”空氣

又進入半球，半球落下。這樣把半球內(nèi)空氣的來龍去脈形象地顯示出

來。

圖3所示的幾種裝置可替代馬德堡半球進行演示。圖3(a)是用

注射器，演示時把活塞推到底端用手指壓緊注射口，在活塞上吊重物,

重物不會掉下；圖3(b)是用兩只吸盤式的衣鉤，把它們的“吸盤”

對齊，用力壓緊，然后提起，在鉤下端掛重物，兩個衣鉤不會分開；

圖3(c)是用裝有木柄的橡皮吸盤(廚房洗菜池用的吸水器)，先

將凳面(比較光滑)弄濕，把橡皮吸盤直立在凳面上，握住木柄往下

壓，壓出吸盤內(nèi)的空氣，提起木柄，凳子被一起提起。

3)(b)(c)

E3

②如圖4（a）所示，當水杯側(cè)過來或倒置時紙片都不會落下，水

不會流出，由此證明大氣壓的存在。如在杯子底部開個小孔（采用塑

料杯加工比較方便），演示時，先用手指堵住小孔，實驗結(jié)果與前述

相同，但當放開堵住小孔的手指時，紙片隨即落下，進一步證實大氣

壓的存在。圖4（b）是在大口瓶內(nèi)做上述實驗，抽走瓶內(nèi)空氣，紙

片會落下，從“反面”說明大氣壓的存在。

塞子4

小，0

圖5

③如圖5所示，取一根直徑約1.5cm的長玻璃管，上端用塞子封

閉，另找一個直徑稍小于玻璃管的小瓶（以小瓶能在管內(nèi)自由移動為

宜）。實驗時先在管內(nèi)灌滿水，將小瓶（瓶口朝下）插入玻璃管，管

內(nèi)水徐徐流下，小瓶不但不落下，反而在大氣壓作用下漸漸上升，一

直到管的頂部為止。

為了證實小瓶確是因大氣壓的作用而上升的，可在玻璃管的木塞

上開一個小孔。開始實驗時.，用手指堵住小孔，重復(fù)上述實驗，小瓶

徐徐上升；當小瓶升到一定高度時，放開堵孔手指，小瓶立即落下，

這時因長管上端也有空氣。

(3)大氣壓的測定

①托里拆利實驗(圖6)是驗證和測量大氣壓的一個重要實驗，

由于實驗中使用水銀量較多，要注意安全。往托里拆利管內(nèi)灌水銀時,

可用一根長絲線穿一枚大號縫衣針放入管底，小漏斗插入管口，然后

一邊灌水銀(也可用注射器灌注)，一邊提著線將針拉起來，這樣管

內(nèi)的殘留空氣將被排凈(圖6(a))o

水銀注滿后，戴上乳膠指套，以右手食指抵住管口(因管內(nèi)水銀

是灌滿的，此時會有一些水銀被排出，注意預(yù)先放好盛器)，左手反

握管子的閉端附近，小心地將管子豎直倒立在已盛有適量水銀的水銀

槽內(nèi)，并使管口連同食指一齊浸沒在水銀里(圖6(b))o在水銀

面下放開右手的食指，可觀察到管內(nèi)水銀柱先是下降，然后穩(wěn)定在某

一高度。用演示米尺的零刻度線對準槽內(nèi)水銀面，測量管內(nèi)水銀柱的

豎直高度h（約76cm）。當玻璃管傾斜時，水銀柱的長度雖然增大，

但它的豎直高度不變（圖6（c））。

水銀蒸汽對人體非常有害，操作時切不可使水銀濺落在教室里。

可放在大的搪瓷盤里做實驗，以盛接濺落的水銀。在實驗時，一定要

帶上乳膠手套（或指套），不能用手指直接觸及水銀。若水銀已濺落

在地而無法收集時，可撒些硫磺粉末并打開窗戶通風。

水銀的密度很大，管子又長達1m,故要選擇管壁較厚的管。當管

內(nèi)灌滿水銀后，必須注意兩手握管的位置，嚴防管子折斷。

圖5

②圖7裝置可方便地演示托里拆利實驗，并可模擬大氣壓變化時

水銀柱高度的變化。把長約1m、兩端開口的玻璃管，上端用橡皮管

接一帶有活栓的玻璃導管，下端插入厚壁玻璃瓶內(nèi)的水銀里。瓶塞上

另插一L形短玻璃管，通過此管可向瓶內(nèi)打氣加壓或抽氣減壓。演示

時先打開玻璃管上的活栓，用打氣筒向瓶內(nèi)打氣，這時瓶內(nèi)水銀沿玻

璃管上升，升到活栓口時停止打氣。要小心操作，以免水銀從管口噴

出。關(guān)閉活栓，并拿掉打氣筒，這時管內(nèi)水銀面落下，并穩(wěn)定在一定

高度，用刻度尺量出瓶內(nèi)水銀面到管內(nèi)水銀面的高度，即為大氣壓的

量值。向瓶內(nèi)打氣或抽氣，可模擬大氣壓變化。

流體的壓強

（1）流體的流速和壓強的關(guān)系

①如圖1所示，向一張紙面上吹氣，紙將向吹氣一面飄起。向兩

張紙面中間吹氣，兩紙面相互靠攏。實驗表明，氣流速度增大時壓強

減小。

②如圖2所示，一乒乓球放在玻璃漏斗內(nèi)的管口附近，從管口向

漏斗吹氣，由于漏斗頸口流速增大，壓強減小，乒乓球被壓向漏斗?，

不會落下。

③如圖3所示，瓶內(nèi)裝大半瓶水，用壓氣球（或氣筒）向瓶內(nèi)打

氣（為了防止瓶內(nèi)壓力增大而使瓶塞沖出，可用鐵絲扎緊瓶塞），水

即從尖口噴出。這時把一個乒乓球輕投在噴出的水流上，小球幾乎停

留在水流的上端翻動而不落下。實驗說明，水流中間流速大壓強小，

當球偏離中心位置時，壓強差使球向中間靠攏并穩(wěn)定在水流上端。

相守恒量

互

電同

作子電時聯(lián)

子重同位奇

角電宇荷間

用輕

能動輕子位旋異

動荷稱共反變

JSL

里里子數(shù)旋分數(shù)

目.子

里QP舸演換

一旦

數(shù)BI里S

數(shù)CTCPT

LeL

Lu

強VVVVVVV

電

V4VVXVVJJJV

磁

弱VVVXXXXXX

如圖4所示，在高壓鍋內(nèi)放入1/4?1/3水，將水燒開直到蒸汽

急速噴出時停止加熱，把一個乒乓球輕投在噴出的蒸汽流上，小球在

蒸汽流上端懸浮翻滾。

④如圖5所示，把兩個粗細不同的T形管，用橡皮塞連接，當水

從粗管向細管流動時，從豎管的水位，可顯示壓強的大?。捍止艿牧?/p>

速小，壓強大；細管的流速大，壓強小。

(2)演示噴霧器的主要構(gòu)造和它的工作原理如圖6所示，用力

向水平放置的尖嘴玻璃管吹氣，因尖口處流速增大而形成低壓區(qū)，水

被壓到豎直插在杯里的玻璃管管口，并被氣流沖散成霧狀。

(3)水流抽水機

如圖7所示，三通管上、下兩端的軟木塞均插有玻璃管，上端的

玻璃管拉成尖嘴狀，下端的玻璃管成喇叭口，尖嘴正對喇叭口，兩管

間形成的細窄部分正好位于抽氣管處。抽氣管通過橡皮管與微小壓強

計相連。演示時，從上端管口灌水(接自來水或抬高的水桶)，水即

從尖口流入喇叭口，并從下面流出，壓強計出現(xiàn)壓強差，說明水經(jīng)過

細窄部分時流速大大增加，壓強變小。

(4)機翼升力

如圖8所示，用薄木片制作兩塊翼肋，并以吹塑紙作蒙皮做成機

翼。在其重心的軸線上穿兩根直徑約0.15mm的漆包線，漆包線兩端

固定在支架上。電風扇位于機翼的前方，當風扇轉(zhuǎn)動時，由于空氣流

動，機翼獲得升力。

圖8

浮力產(chǎn)生原因

(1)如圖1(a)所示，容器隔成上、下兩層，隔板中間開有圓

孔，另插長、短細玻璃管各一根。演示時在隔板上放蠟塊，蠟塊蓋住

隔層中間的圓孔，用手指堵住長管管口，同時緩緩地向容器內(nèi)注水，

蠟塊被浸沒后仍不浮起，這是因為蠟塊下端沒有水，沒受到向上的壓

力，不產(chǎn)生浮力(圖1(b))。堵住管口的手指放開后，容器上層

的水通過短管進入下層，當水升到蠟塊下端面時，蠟塊即刻浮起(圖

1（C））O

圖1

(2)如圖2所示，將可樂瓶剪去一截成一漏斗狀容器，讓一個

乒乓球把瓶口堵住。向瓶內(nèi)倒水，浸在水中的乒乓球雖然排開一定量

的水，但并不浮起。用瓶蓋(可用手)將瓶口堵住，讓流出的水聚集

在球的底部，這時球獲得產(chǎn)生浮力的條件，即向上浮起。

圖2

阿基米德原理

(1)圖1(a)所示為阿基米德原理演示器，它實質(zhì)上是一個附

有圓形小桶和圓柱體的專用測力計(小桶的容積與圓柱體體積相同)。

演示時將圓柱體浸入溢流杯中，直到浸沒。此時，水從溢流杯流入燒

杯，測力計彈簧縮短，圓形指標上移，它與活動指標之間形成差距(圖

1(b)),該差距指示著圓柱體所受水的浮力大小。

將燒杯中的水全部倒入小桶，小桶內(nèi)的水正好被灌滿，這表明被

圓柱體排開的水的體積等于圓柱體的體積。同時測力計的彈簧又伸長

到原來位置，圓形指標又與活動指標對齊(圖1(c))O表明圓柱

體浸入水中所受浮力的大小等于它所排開水所受的重力。如果換用其

他液體，如鹽水、酒精，可得相同結(jié)果。

由此可以得出這樣一個結(jié)論：浮力的大小等于所排開的液體所受

的重力。這就是著名的阿基米德原理。

(2)取一只小塑料袋，袋內(nèi)裝滿水，用細線把袋口扎緊(要求

袋內(nèi)不留空氣)，再用彈簧秤將它吊起(圖2),稱出它所受的重力。

隨后將這袋水逐漸浸入水中，彈簧秤讀數(shù)逐漸變小。證明水袋受到水

對它作用的浮力，方向向上，浮力的大小等于彈簧秤減小了的讀數(shù)，

而且浮力的大小還隨排開水的體積的增大而增加。當水袋全部浸沒

時，彈簧秤讀數(shù)恰好為零，說明浮力與排開的水所受的重力相等。

(3)如圖3所示，杠桿一端掛有硬卡紙做的體積相同的杯狀圓

桶和封閉的空心筒。演示時將空心紙筒放入一較大容器內(nèi)，調(diào)節(jié)重物

在杠桿上的位置，使杠桿平衡。將已準備的二氧化碳氣體注入容器，

空心紙筒浮起，杠桿失去平衡。然后再把二氧化碳氣體注入上面的紙

杯，注滿時，杠桿又恢復(fù)平衡。演示說明，阿基米德原理不僅適用液

體，也完全適用氣體。

圖3

因為二氧化碳氣體密度和空氣密度相差不多，所以紙筒的體積要

大些(如直徑10cm、高10cm),實驗效果才比較明顯。為了檢驗二

氧化碳是否已充滿容器或紙杯，可用點燃的蚊香放在容器或紙杯的邊

沿，若蚊香熄滅，說明已充滿二氧化碳氣體。二氧化碳可用下述簡單

方法制?。涸诒瓋?nèi)放入小蘇打(NaHC03)和醋(含有乙酸CHEOOH成

分)即可。注意，在傾倒杯中二氧化碳氣體時，不要將杯內(nèi)液體倒出。

為了實驗需要，可多制幾杯。

浮沉條件

(1)如圖1所示，把雞蛋放在鹽水中，使蛋有一小部分浮在水

面，將清水慢慢注入盛有鹽水的筒內(nèi)，并用棒輕輕攪拌，雞蛋會逐漸

下沉、懸浮、沉到底部。上述現(xiàn)象是注入清水，鹽水密度逐漸變小而

致。演示所用的雞蛋應(yīng)選用新鮮的，因變質(zhì)的雞蛋的密度可能小于1,

即使在清水中也不會下沉。鹽水的濃度要根據(jù)雞蛋的新鮮程度而定，

應(yīng)使雞蛋放入鹽水中，只有很小一部分露出水面，否則注入清水后不

易下沉。

雞蛋也可用蠟制小球(內(nèi)含一小重物)替代，調(diào)節(jié)重物大小，使

其密度略大于1即可。這樣制成的蠟球比雞蛋易于保存。

S2

(2)如圖2所示，把牙膏管的尾端剪掉，管口用蓋子旋緊，張

開尾部將牙膏管擴張成空筒狀。將牙膏管放入水中，它浮在水面上；

將它稍為捏癟一些，它沉入水中的部分就多一些；再捏癟一些，再下

沉一些；捏到一定程度，它就沉入水底。

(3)潛水艇模型

如圖3所示，取一塑料瓶，將其底部切開，瓶內(nèi)粘放適量橡皮泥,

配重后當作船底。瓶塞插兩根皮管，短管瓶內(nèi)一端用膠固定在船的底

部，瓶外一端用膠水紙固定在瓶底部，作進(排)水管。長管瓶內(nèi)一

端用膠固定在船的頂部，另一端作氣口。最后將瓶的截口和底的截口

放在加熱的鐵板上，使兩截口熔化，立即將兩截口對齊緊壓封閉。另

取一塑料小瓶，剪成合適的形狀加熱后壓到瓶的上部，這樣，整個裝

置像潛水艇的形狀。

實驗前先在模型內(nèi)滴幾滴酚醐溶液，往水槽中加少量的堿溶液。

將模型放進槽內(nèi)水中，對氣口抽氣，水進入模型內(nèi)，進入的水馬上變

紅色，模型漸漸浸入水里；停止抽氣，模型可以停留在水下的任意位

置。由此演示了潛艇在水下的停留和下沉狀況。再從氣口打氣，模型

內(nèi)紅色的水逐漸從下面管被壓出，模型漸漸上浮直至全部浮出水面，

演示了潛艇的上浮狀況。

(4)浮沉子

如圖4(a)所示，瓶子里裝大半瓶水，另在一個一端封閉的小玻

璃管里裝進適量的水，用手指按住管口倒放入瓶內(nèi)水中，然后松手，

小玻璃管剛能浮出水面，用橡皮膜將瓶口繃緊扎牢。用手指壓橡皮膜,

小玻璃管下沉一點；松開手指，小玻璃管上??；壓力適度，小玻璃管

可懸浮在水中。為著清管內(nèi)水面升降情況，可在小玻璃管內(nèi)水面處放

一顆有色的蠟制小圓球作水面指示。為使浮沉子比較靈敏，小玻璃管

倒置在水中時一，管底應(yīng)剛好和筒內(nèi)水面相平。

小玻璃管浮在水面時，它所受到的浮力等于管浸入水里的部分所

排開的水的重力與管內(nèi)氣體所排開水的重力之和。手指壓橡皮膜，瓶

內(nèi)氣體被壓縮，水面上壓縮空氣加到密閉液體上的壓強由水傳遞，將

水壓入玻璃管內(nèi)，管內(nèi)的氣體被壓縮，體積變小，因而管內(nèi)空氣所排

開水的體積變小，管所受的浮力變小，當浮力小于玻璃管所受的重力

時,玻璃管就下沉一點。放松手指，加到密閉水面上的壓強減小，管

內(nèi)的壓縮空氣將管里的水壓出一點，管內(nèi)氣體體積增大，壓強減小，

因而它所排開的水量增大，管所受浮力也增大，浮力大于玻璃管受到

的重力，玻璃管就上浮一點。

圖4

如圖4(b)所示，將插有玻