四個物理實驗的改進

1、四個物理實驗的改進史碩陽江蘇省淮陰中學 江蘇省淮安市223002摘要在深入實施新課程過程中，實驗教學逐漸成為教學的主要方式，然 而，有些實驗還不盡人意，如有些實驗現(xiàn)象不夠明顯、成功率不咼和存在安全隱 患等，需要研究加以改進關(guān)鍵詞：物理實驗；實驗教學；實驗改進物理學是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然學科，其中許多重大發(fā)現(xiàn)直接來源于實 驗，新理論的提出也需要經(jīng)受實驗的檢驗，實驗對于物理學科的形成和發(fā)展起著 舉足輕重的作用。通過實驗教學來認識物理現(xiàn)象、概念和規(guī)律逐漸成為教學的主 要方式，筆者在實驗教學過程中，發(fā)現(xiàn)有些實驗存在不足，研究加以改進。 一演示光的傳播路徑實驗為了顯示光在空氣中傳播的路徑，有的實驗在密

2、閉容器內(nèi)點燃蚊香，產(chǎn)生煙 霧，用激光束照射，可以觀察到光的傳播路徑，但是一般透明容器的空間不大， 造成可視空間不大，做演示實驗時，教室前幾排同學能看得到，后幾排同學看不 清。有的實驗在空中噴水霧，但水霧在空中持續(xù)時間不長，可視時間短。改用棉線來做光在空氣中傳播的路徑， 現(xiàn)象明顯，可視空間大，可視時間長。 改進了實驗裝置如圖1所示，棉線一端拴在鐵架臺上，另一端繞過定滑輪懸掛一 只鉤碼，棉線被鉤碼拉直。使激光束緊貼棉線上方傳播，由于激光會在棉線的絨 毛上反射，從空間多角度清楚看到激光的傳播路徑?？梢钥吹郊す馐刂泵?線傳播，說明光在空氣中是沿直線傳播。實驗演示的空間暗些、棉線的長度長些， 效果

3、好些（3米左右，現(xiàn)象壯觀），若將棉線改成絨毛更多的羊毛線或兔毛線， 效果更好。實驗設(shè)計巧妙，取材容易，可操作性強，可作為教師演示實驗和學生 分組實驗。如圖2所示，通常用硬紙板做實驗來探究光的反射定律。在探究反射光線、 入射光線和法線共面（簡稱“三線共面”）時，當硬紙板甲、乙兩面共面時，乙 面上能看到反射光束；當將乙面繞法線ON向后轉(zhuǎn)動時，乙面上看不到反射光束， 從而得出“三線共面”。然而，有學生發(fā)現(xiàn)，將硬紙板乙面繞法線ON向前轉(zhuǎn)動時， 由于硬紙板是不透明物體，乙面上也能看到反射光束，實驗現(xiàn)象與結(jié)論不一致， 實驗裝置設(shè)計存在缺陷。用棉線做實驗來探究光的反射定律，不僅避免上述遇到的問題，而且有效促

4、進學生對“三線共面”的理解。改進實驗裝置如圖3所示，ABOC為細棉線，用鐵夾和鐵絲將棉線固定在平面鏡上 O點不動，棉線ABC跨過鐵架臺上橫桿，A端 懸掛一只鉤碼，將棉線拉直。使激光束緊貼棉線BO上方、向O點照射，用手拉直棉線oc繞o點在三維立體空間上下、前后轉(zhuǎn)動，尋找其反射光束，只有符 合光的反射定律的條件時，才能找到其反射光束。改變棉線BO在空間的位置，經(jīng)過多次實驗，在三維立體空間中尋找反射光束， 增加了學生的立體空間感，有 效促進學生對“三線共面”的理解。實驗設(shè)計巧妙，取材容易，可操作性強，空 間立體性強，可作為教師演示實驗和學生實驗。二三色陀螺實驗三色陀螺實驗深受師生的喜愛，但在實驗過程

5、中發(fā)現(xiàn)如下問題：（1）、學生 旋轉(zhuǎn)陀螺的技術(shù)不易掌握，陀螺旋轉(zhuǎn)不起來。（2）、如將陀螺底部制成尖頭，那么陀螺著地點總固定在某一點，當陀螺軸有點傾斜時，就會產(chǎn)生進動，隨著進動 的加劇而越來越傾斜，不一會兒就觸地停止。（3）如將陀螺底部制成圓頭時，著 地點在不斷地移動，若著地表面不平滑，陀螺就會觸地停止。（4）、一般陀螺面較小，可見度不大。用手電鉆的轉(zhuǎn)動代替陀螺的轉(zhuǎn)動，可避免上述問題。過程為，從學生用的 寫字塑料墊板上剪出一個直徑約 20c m圓盤，作為底盤，在其圓心處打一個直徑 約4mm勺圓孔。從紅、祿、藍三色卡紙上分別剪出直徑約20cm圓盤，作為圓色盤，在其圓心處分別打一個直徑約 4mm勺圓孔

6、，從圓盤圓心沿半徑切開一個槽。 把三個圓色盤沿著槽口交錯地插在一起，疊放在塑料底盤上，通過轉(zhuǎn)軸和螺母將 三個圓色盤和塑料圓盤固定。將轉(zhuǎn)軸安裝在手電鉆上，從槽口處撥動三色圓盤， 可調(diào)整三色圓盤露出面積和比例，當電鉆轉(zhuǎn)動時，可進行多種色光的混合實驗。 由于電鉆轉(zhuǎn)動又快又平穩(wěn)，不僅避免了上述陀螺轉(zhuǎn)動存在的問題， 而且實驗效果 更加明顯，圓色盤面積比陀螺面積大得多，可見度大，可作為教師演示實驗。 三演示點火爆炸將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能實驗如圖4所示，演示點火爆炸將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的實驗，現(xiàn)象壯觀，令人震撼，但成功率不高和存在安全隱患，需要加以改進。（一）成功率不高的原因與改進1塑料盒密閉性不好。常有電子式火

7、花發(fā)生 器與塑料盒孔間漏氣，可用乳膠管套在它們之間， 卡得緊而且密閉性好。2滴入塑料盒內(nèi)的酒精量不當。塑料盒內(nèi) 滴入的酒精太少，不能點火爆炸，滴入的酒精太多， 酒精強烈燃燒時間過長，容易燒壞塑料盒，以23 滴酒精為宜。3滴入塑料盒內(nèi)的酒精沒有充分汽化。酒精滴入盒內(nèi)，蓋上盒蓋后，將塑 料盒輕輕搖晃，還可用手握住塑料盒對其加熱，使酒精充分汽化。（二）存在的安全隱患與改進通常選用透明塑料飲料瓶來做實驗存在嚴重的安全隱患。因為飲料瓶蓋靠螺紋擰在瓶身上，非常牢固。當酒精快速燃燒產(chǎn)生高溫高壓氣體時，由于瓶蓋非常牢固地被擰在瓶身上，有時瓶蓋不能飛出去，還會造成瓶身爆炸，非常危險。應 選擇盒蓋與盒身卡得不能太

8、緊，也不能太松，而且密閉性好的塑料盒。如圖5所示，照相用的膠卷盒和木糖醇口香糖瓶非常符合這個條件，它們的盒蓋與盒身沒有螺紋，用力將盒蓋直接卡壓在瓶身上，不太緊也不太松，密閉性好。膠卷盒 的容積（約50ml）較小，點火爆炸時產(chǎn)生的功率較小。木糖醇口香糖瓶容積（約 150ml）較大，點火爆炸時產(chǎn)生的功率較大，響聲大，盒蓋能飛出數(shù)米遠。盒蓋膠卷盒口香糖瓶圖5飛得遠，回收不便，且存在安全隱患，可用細線拴在 盒蓋上，(木糖醇口香糖瓶蓋邊緣有突出部分，便于 操作)，便于回收，消除安全隱患。我校多次用膠卷 盒和木糖醇口香糖瓶來做實驗都非常成功。四空氣壓縮引火儀實驗很多老師做空氣壓縮引火儀實驗時，常常會碰上

9、一些尷尬的場面，在課前準備實驗時，能一次成功， 非常順利，而拿到教室里給學生演示時，卻很難成功, 影響了課堂的教學氣氛和效果。若用棉花和乙醚來 做，成功率低，即使成功，產(chǎn)生火花小且只有二十五之一秒左右， 可視時間太短。 若用購買儀器時配來的一小袋硝化棉， 成功率較高，但當硝化棉用完后，要自己 制作硝化棉就比較難了 2。改用棉花和火柴頭來做，可產(chǎn)生明亮的火花，成功率可達100%因為火柴 頭主要含有氯酸鉀、二氧化錳、硫黃和玻璃粉等材料。活塞向下做功增加 空氣的內(nèi)能，空氣的溫度升高，使氯酸鉀分解，氯酸鉀分解放出的氧氣與 硫反應，硫與氧氣化學反應放出光和熱，又使棉花迅速燃燒，產(chǎn)生明亮的 火花。因為反應有氧化劑產(chǎn)生，甚至無需徹底更換新鮮空氣，用棉花和火柴 頭可連續(xù)多次做實驗。實驗是物理教學的重要組成部分，通過實驗改進，使實驗現(xiàn)象更加明顯， 可視時間長，