聲學(xué)創(chuàng)新試驗(yàn)

1、第一章聲學(xué)部分物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，在目前新教材使用的初期階段里，卻出現(xiàn)了同步的實(shí)驗(yàn)器材還比較匱乏的現(xiàn)象。筆者在教學(xué)過程中，利用飲料瓶設(shè)計(jì)自制了百余種小實(shí)驗(yàn)， 以彌補(bǔ)教學(xué)之不足。有些小實(shí)驗(yàn)可以用于課堂演示，有些還可以當(dāng)成家庭作業(yè)布置給學(xué)生?，F(xiàn)在將利用飲料瓶制作的部分聲學(xué)小實(shí)驗(yàn)介紹給大家，以利于在今后的教學(xué)過程中選用。1鐘聲響起將兩個(gè)飲料瓶都剪去底部并做成喇叭狀，用細(xì)線系在瓶口的瓶蓋上， 再用細(xì)繩的中間部分系住一把鋼勺（圖1）。將兩個(gè)喇叭口罩住兩只耳朵并貼緊耳根，并用鋼勺去撞擊桌子等物 品時(shí)，你能聽到什么？可以請幾位學(xué)生上臺試試，并談?wù)勛约旱母惺?。通過課堂參與的小活 動(dòng)，可以激發(fā)學(xué)生的

2、興趣，調(diào)動(dòng)其求知的積極性。繼續(xù)讓一個(gè)學(xué)生手提著細(xì)線并用鋼勺碰撞 課桌，再談?wù)勈稚系母惺堋Ｍㄟ^剛才的小實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生了解到，振動(dòng)能夠發(fā)出聲音來，并且可以通過細(xì)繩等物體向外傳播；同一個(gè)聲音從空氣傳到耳朵和從細(xì)線等傳入耳朵，其感受卻是不同的。2水中的振動(dòng)由于振動(dòng)而發(fā)出的聲音，可以在固體和氣體中傳播，聲音能在液體中傳播嗎 ？用細(xì)線系 好三把舊鑰匙，放入盛水的大飲料瓶內(nèi)并上下抖動(dòng)細(xì)繩 （圖2），你聽到了什么？可以聽到碰撞 聲從水中傳出來。仔細(xì)聽又會發(fā)現(xiàn)，鑰匙在空氣中碰撞和在水中碰撞發(fā)聲是不一樣的。 學(xué)生 經(jīng)過親手做、親眼看的實(shí)驗(yàn)過程， 將會對聲音的傳播有了比較深刻的認(rèn)識， 并可以激發(fā)學(xué)生 繼續(xù)去探究新的

3、知識。3聽到自己的心跳自己的心跳可以摸到， 但不常被聽到。如果剪下飲料瓶上半部并在瓶蓋上打孔后插入一段塑料軟管后（圖3），就很容易聽到了。 將做好的漏斗部分靠近胸部，軟管另一端靠近右耳。移動(dòng)漏斗的位置，一定要仔細(xì)聽聽，可以找到心跳最強(qiáng)的位置處于胸部左側(cè)。從剛才幾個(gè)簡單的實(shí)驗(yàn)制作中，可以引導(dǎo)學(xué)生去主動(dòng)觀察、思考和分析。同時(shí)，可以幫助學(xué)生更好地理解聲音產(chǎn)生和傳播的有關(guān)概念。4頻率計(jì)聲音的產(chǎn)生，其音調(diào)有咼有低。我們可以將飲料瓶剪去底部，瓶壁剪成齒狀，瓶蓋鉆孔后用筷子緊緊插入，做成頻率計(jì) （圖4）。用右手捻轉(zhuǎn)筷子，同時(shí)用齒去碰紙片，當(dāng)快轉(zhuǎn)或慢轉(zhuǎn)時(shí)，你聽到的聲音有什么不同呢？在實(shí)際操作中，可以培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)

4、手和動(dòng)腦的能力，加深對頻率概念的理解。5獨(dú)弦琴利用細(xì)線和飲料瓶就可以把聲音的特征演示出來。將一個(gè)飲料瓶剪去底， 瓶蓋鉆孔后用 牙簽和一段細(xì)線系住作為音箱，另一端系在一個(gè)裝滿水的瓶子上。左手拿著音箱并控制弦的 張緊程度（瓶子不要離開地面），同時(shí)右手撥動(dòng)琴弦（圖5）。這樣就可以聽到不同的音調(diào)和演奏效果，頗有古色古香的韻味。如果撥弦力量大時(shí)，發(fā)聲就響。如果細(xì)繩被拉得越緊，發(fā)聲 音調(diào)就會越高。如果將繩子變短，音調(diào)將會發(fā)生變化。如果改用粗繩子，音調(diào)也將會發(fā)生變說明音色也發(fā)生了改變。同一個(gè)實(shí)化。假如改用細(xì)銅絲后，會聽到與剛才不同的音響效果,驗(yàn)，可以不斷改變某一條件，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行發(fā)散思維，積極探究，讓學(xué)生在

5、實(shí)際研究過程中，理解聲音的特征。6打擊樂器學(xué)到了理論知識，就可以用來指導(dǎo)新的實(shí)踐活動(dòng)。收集幾個(gè)相同的大飲料瓶，向瓶內(nèi)倒入不同高度的水，用筷子敲擊瓶子，瓶子會發(fā)出不同的聲音（圖6）。仔細(xì)調(diào)節(jié)水量，可使各瓶發(fā)出不同的音調(diào)。實(shí)踐證明，瓶中水越少，發(fā)聲音調(diào)也就越高。這樣，在理論聯(lián)系實(shí)際的 過程中，培養(yǎng)了學(xué)生們學(xué)以致用的好習(xí)慣。7排簫振動(dòng)的瓶體和水能夠發(fā)聲，瓶內(nèi)被吹動(dòng)的空氣也可以發(fā)聲。將飲料瓶從大到小排列，口部排齊后用膠帶繞在瓶壁上，把3個(gè)瓶子固定在一起（圖7）。雙手握住瓶壁，嘴唇分別靠近瓶口吹氣，就可以聽到不同的聲音。以圖7此來引導(dǎo)學(xué)生在吹和聽的過程中，學(xué)會分析和判斷，并能得出瓶內(nèi)空氣越少，發(fā)出音調(diào)就

6、會越高的結(jié)論。在演示“物體振動(dòng)產(chǎn)生聲音”時(shí)，可以采用在揚(yáng)聲器（A）的紙盆上裝一片平面鏡（B）， 在揚(yáng)聲器的對面裝一光源（C），與揚(yáng)聲器連接一聲源（E） 當(dāng)聲源信號傳輸?shù)綋P(yáng)聲器時(shí)， 揚(yáng)聲器產(chǎn)生振動(dòng)發(fā)聲，同時(shí)帶動(dòng)平面鏡振動(dòng)，光射人到振動(dòng)的平面鏡，平面鏡隨著聲音 的強(qiáng)弱、高低，把長短、頻率快慢不同的振幅光斑反射到屏幕（D）上，如圖，能讓全班學(xué)生清楚地看到實(shí)驗(yàn)裝置、組成結(jié)構(gòu)、操作過程，以及實(shí)驗(yàn)中所發(fā)生的現(xiàn)象，并讀出有 關(guān)數(shù)據(jù)等要做到這點(diǎn)，教師應(yīng)把演示架或演示臺加高，觀察小物體時(shí)可以采用幻燈、 光路、行程放大等方法對一些難以觀察的現(xiàn)象用較明顯的實(shí)驗(yàn)加以說明，效果將會很 好.二、制作音調(diào)可變的哨子在筷子上

7、捆一些棉花 （或碎布），做一個(gè)活塞。用水蘸濕后插入兩端開口的朔料管或竹管中。用嘴吹管的上端，可以發(fā)出悅耳的哨音。上下推拉“活塞”，音調(diào)就可以改變。（圖8）你能練著用它吹出一首歌嗎？思考與分析：（1）、音調(diào)的高低是由什么決定的？（2）、這個(gè)哨子是怎樣來改變音調(diào)的？（圖8）探究學(xué)習(xí)某同學(xué)用5只粗細(xì)相同的而高矮不同的瓶子做如下試驗(yàn)：如（圖9）所示你認(rèn)為：（1）嘴對5只瓶吹氣，5只瓶均發(fā)出聲音的原因是什么？（2）5只瓶均發(fā)出不同的音調(diào)的原因是什么？（3）應(yīng)用上述試驗(yàn)結(jié)論，說明吹笛子時(shí)，用手指堵住笛孔的原因是什么？三、研究土電話你可能早就玩過 土電話”了：用粗棉線（俗稱 小線”）栓上兩個(gè)紙盒，一人對著紙

8、盒講話， 另一人把紙盒貼在耳朵上。 就聽到了聲音。聲波怎樣在繃緊了的棉線里傳播呢？我們不妨改 進(jìn)一下 土電話"的實(shí)驗(yàn)，研究一下那根棉線上的聲波。找一段小線，在線中間拴上一面小鏡 子，線的一端拴在椅子背框上（或者由一位同學(xué)拉?。€的另一端穿在一個(gè)較大的紙盒子上。拿住紙盒子，把線繃緊，讓陽光照到鏡子上，鏡子的反射光線映到墻上。線繃緊之后， 鏡子穩(wěn)定下來了，它反射出來的光斑也就不再晃動(dòng)了。敲一下紙盒，紙盒發(fā)出了聲響，與此同時(shí)你會看到，鏡子反射出的光斑晃動(dòng)了，它上下左右地?fù)u晃著。這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明，聲波在小線里傳播時(shí)， 出現(xiàn)了比較復(fù)雜的情況： 拴著鏡子的那一點(diǎn)既有上下振動(dòng)（與聲的傳播方向垂直），

9、又有前后振動(dòng)（與聲波的傳播方向一致）我們再看一看長紙板傳聲的情況。找一塊長紙板（或長些的木板），在紙板上放幾小塊紙屑或瓜子皮。敲 紙板的一端，另一端聽到了聲音。 同時(shí)觀察小紙屑或瓜子皮，它們上下前后胡亂地移動(dòng)著位量。這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明，固體表面?zhèn)鞑ヂ暡〞r(shí)，也出現(xiàn)了復(fù)雜的情況。1885年著名的英國物理學(xué)家瑞利在理論上指出，聲波在固體表面?zhèn)鞑r(shí)，會出現(xiàn)一種奇妙的表面聲波。表面聲波是 在固體表面（即兩種介質(zhì)的交界面） 上傳播的聲波，它既不同于橫波也不同于縱波，而是兩 者的合成。1900年英國地震學(xué)家根據(jù)地震儀獲得的記錄，證實(shí)地震時(shí)地表面確實(shí)存在這種 奇異的波，并且把它命名為瑞利波。表面聲波有許多種，瑞利波

10、只是表面聲波的一種模式。表面聲波并不神秘，你把石頭扔到水里，在聽到聲響的同時(shí)會看到水面上蕩漾起一個(gè)接一個(gè) 的波紋，那就是在水面上傳播的一種表面聲波。那水面就是兩種介質(zhì) （水和空氣）的交界面。盡管人類對聲波的研究已經(jīng)有幾百年的歷史，表面聲波技術(shù)卻是最近二十幾年才興起的。1965年美國科學(xué)家懷特發(fā)明了一種儀器叫叉指換能器”，這種儀器可以使電信號產(chǎn)生表面聲波，也能使表面聲波產(chǎn)生電信號。從此，表面聲波技術(shù)就在電視廣播、通訊、雷達(dá)、電子 計(jì)算機(jī)等各項(xiàng)技術(shù)中大顯身手了。 Jr . 四、我們可以看到聲波的振動(dòng)聲波是列縱波，其質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波傳播方向在同一直線上；聲波由振動(dòng)引起，而它傳播時(shí)又能使它所遇到的物體

11、作受迫振動(dòng)，人耳就是因此而感受聲音。但聲波的上述特點(diǎn)似乎難以被看見”，學(xué)生們對此心存疑慮。為此，我們可進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)演示：如圖3,將一揚(yáng)聲器與學(xué)生電源的交流電（頻率50Hz）相連，喇叭口正對一燭焰，當(dāng)喇叭通電發(fā)聲時(shí)，可看到燭焰左右振動(dòng)，原不可見的空氣質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)通過燭焰得以顯現(xiàn)。也可將蠟燭置于錄音機(jī)喇叭前，再播放有節(jié)奏的鼓擊音樂，能看到燭焰隨著節(jié)拍聲前后振動(dòng)(振動(dòng)方向與聲波傳播方向在同一直線)。如圖4,將喇叭與頻率可調(diào)的音頻發(fā)生器相連。取一平底的透明植物油空 桶，截去上半部后擦干， 里面輔一層塑料小顆粒， 將塑料桶漸漸靠近發(fā)聲著的喇叭，可看到 桶底塑料小顆粒上下跳動(dòng)且幅度越來越大。保持桶底與喇叭間距

12、一定，調(diào)節(jié)聲源頻率，可看到小顆粒跳動(dòng)的幅度隨之改變，在某一音頻時(shí)，振動(dòng)最強(qiáng)烈，此為聲波激起的共振現(xiàn)象。五、聲音吹滅”蠟燭聲音具有能量，它表達(dá)了物體的振動(dòng)，當(dāng)聲音傳遞到人耳引起耳鼓膜振動(dòng)時(shí)，我們可以感覺到聲音。它是一種看不到、摸不著的聲波。下面介紹用聲音“吹滅”蠟燭實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)器材：田徑比賽時(shí)用的發(fā)令槍，蠟燭，大一些的拋物面反射鏡一對(或小鐵鍋一對)，直徑30cm焦距8cm的拋物面反射鏡，光具座，燭臺，十字夾，試管夾，鐵架臺等。實(shí)驗(yàn)方法：實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。(1) 將直徑及焦距相同的兩個(gè)拋物面反射鏡分別固定在鐵架臺上相向放置，間距約6070cm間距的大小是依照拋物面反射鏡或鍋的大小靈活而定。(2)

13、 在兩個(gè)拋物面反射鏡下方放置一個(gè)光具座。1 1 1(3) 測定拋物面反射鏡的焦距。方法一：應(yīng)用公式.求之；方法二：在陽光V U f下借用一把直尺測量。(4) 在兩個(gè)拋物面反射鏡的中間放一支或幾只點(diǎn)著的蠟燭，在左邊反射鏡的焦點(diǎn)處 也放一只點(diǎn)著的蠟燭(5) 在右邊的拋物面反射鏡的焦點(diǎn)處打響發(fā)令槍，就可以發(fā)現(xiàn)左邊反射鏡焦點(diǎn)處的 蠟燭熄滅了，而兩拋物面反射鏡中間其他蠟燭未被“吹滅”。實(shí)驗(yàn)原理 ：拋物面反射鏡起著把聲音集中到一點(diǎn) (焦點(diǎn))的作用， 在聲音集中的地方 點(diǎn)著一支蠟燭， “啪”的一聲槍響，聲音在兩個(gè)拋物面反射鏡之間傳播反射傳播 反射會聚，通過左邊拋物面反射鏡焦點(diǎn)處聲波最強(qiáng)，能量最大，空氣的振動(dòng)

14、就集中于 那一點(diǎn)，蠟燭就被“吹滅”了。而中間其他蠟燭未被“吹滅”的原因是它們所處位置的 聲波強(qiáng)度不如焦點(diǎn)處。本實(shí)驗(yàn)包含聲波的傳播方式、 強(qiáng)度、反射等多個(gè)知識點(diǎn)， 趣味誘人， 很受學(xué)生青睞?？茖W(xué)史料一、聽診器的發(fā)明有一天，一位聰明的年輕大夫觀看幾個(gè)小孩做游戲，這一游戲?qū)е铝艘环N最重要的醫(yī) 學(xué)儀器聽診器的發(fā)明。孩子們在玩蹺蹺板，不過他們不是騎在木板上，一上一下地玩耍。有一個(gè)孩子把耳朵 貼近木板的一端， 另一個(gè)孩子就用釘子刮擦木板另一端， 他們對聲音穿過木板傳播的情形感 到十分驚奇。這位法國年輕大夫勒內(nèi)雷奈克看到了而且記住了這一情景。幾年以后，他在一次感 到羞怯的場合下，又回憶起了這件事情。在 18

15、16 年，有一次他出診去給一位年輕的姑娘看 病，這位姑娘異常肥胖，他知道，如果按當(dāng)時(shí)醫(yī)生們的慣例，除非把耳朵貼近她的胸部，是 不會聽得很清楚的。但是，他非常羞怯，不好意思用這種方法聽她的心臟和肺部。他回憶起了自己看到過的孩子們的游戲，于是，他拿了一疊紙，把紙卷得緊緊的，把 紙卷的一端放在姑娘的胸部， 另一端靠在自己的耳朵上， 他所聽到的聲音比他過去把耳朵直 接貼在病人的胸部時(shí)要清晰得多，這時(shí)他真是又驚又喜。后來，他做了一根木管， 改進(jìn)了這個(gè)儀器，把這根管子從頭到尾穿一個(gè)小孔，并將一端挖空。把挖空的一端放在病人的胸部， 另一端的小孔接在他的耳朵上， 這時(shí)心臟的跳動(dòng)就聽得格外清楚了。 后來人們把這

16、種儀器叫 做聽診器 。第二章光學(xué)部分'、小孔成像實(shí)驗(yàn)給一個(gè)空罐的底部中央打一個(gè)小孔，再用一片半透明的朔料膜蒙在空罐的口上。將小孔對著發(fā)光的物體，例如燈絲，我們可以看到發(fā)光體在薄膜上呈現(xiàn)的像。如果乙土 左側(cè)物體發(fā)光，所成的像如圖中所示，你能畫出光進(jìn)行的嗎？試試看?。?）小孔成像成像的原理是什么？（2）請?jiān)趫D中出光的傳播徑跡。二、太陽小孔成像實(shí)驗(yàn)探究這個(gè)研究課題源自于一道習(xí)題 ：使太陽光垂直地照射在一塊遮光板上，板上有可以自由收縮的正方形孔，孔的后面放置一個(gè)光屏。在正方形孔逐漸變小直至閉合的過程中， 在屏上先 后看到:A、圓形光斑，B、明暗相間的彩色回環(huán)， C、變暗消失，D、正方形光斑,E

17、、正方形 光斑由大變小。其先后出現(xiàn)的現(xiàn)象依次排列為 DEABC。不少學(xué)生對于天方形孔逐漸變小的過程中，光斑由正方形變?yōu)閳A形的現(xiàn)象， 百思不得其解，我就詳細(xì)作了解釋：由于光的波長很短，因此當(dāng)孔較大時(shí)，不會使光發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象， 此時(shí)光可看作直線傳播，在屏上得到孔的影。當(dāng)孔繼續(xù)減小時(shí)，仍不能使光發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，但可以在屏上成一太陽的像?？桌^續(xù)減小時(shí)，光開始發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，出現(xiàn)明暗相間的彩色條紋。最后，孔繼續(xù)減小直至閉合，由于進(jìn)光量的減少而使衍射條紋變暗消失。因?yàn)樘柺菆A的，因此它通過小孔成的像也是圓的，與小孔的形狀無關(guān)，見圖1。實(shí)驗(yàn)過程如下：1、正方形亮斑明亮，亮度均勻，邊緣清晰。而小孔

18、成像時(shí)的圓斑暗淡，亮度均勻，邊緣比 較清晰。當(dāng)正方形亮斑向圓斑過渡的過程中，中間較亮，邊緣較暗，沒有明確的邊界，不一定方的還是圓的。1太陽it過各疋方形孔在不同艇離上形成的亮卻況D.Qti0,320.78L444.300-2方BHH1).4方09方a1,0方方方邊絕M£0方1邊緣模糊1邊錚瞬邊垛模制L：孔屏匪離£b孔的邊民2、大孔和小孔并沒有尺寸上明確的區(qū)別。當(dāng)所成亮斑為圓形時(shí)，便可認(rèn)為該孔是小孔，發(fā)生了小孔成像現(xiàn)象。 一個(gè)所謂的大孔，只要屏與孔的距離足夠大，能出現(xiàn)小孔成像現(xiàn)象，就可稱之為 小孔”這樣的理想化 小孔”類似于質(zhì)點(diǎn)、點(diǎn)電荷的含意。3、 換用三角形孔或其他形狀孔重

19、復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，無關(guān)，而取決于太陽（或其他物體）自身的形 狀。這和平面鏡成像、透鏡成像的情況是一樣的。4、在相同距離上，不同大小的孔所成的像大小基本相同，但亮度不同?？状髸r(shí)，透過的光多，亮度也大。5、 測得L= 4.3m處，圓斑的直徑約為 4.0cm，由此可估算太陽的半徑。已知太陽到地球的距離約為1.5 l0"m。根據(jù)三角形相似比補(bǔ) =ksup11 NO x li)4 = '4.VR a = 6+ 9 x lOm我在專業(yè)網(wǎng)站查到太陽的半徑值為6.96265 xT m,可見實(shí)驗(yàn)還是比較準(zhǔn)確的。之后，我并沒有把實(shí)驗(yàn)結(jié)論直接告訴學(xué)生，而是把這個(gè)問題作為學(xué)生的研究課題，例如，可以改變光源

20、，作日光燈管的小孔成像實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步思考小孔成像的條件和物理本質(zhì)，指導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)過程獲取結(jié)論都可發(fā)現(xiàn)小孔成像時(shí)的像與小孔形狀三光的反射實(shí)驗(yàn)在研究光的反射定律時(shí)， 實(shí)驗(yàn)可見度小，后排學(xué)生看不清，并且實(shí)驗(yàn)裝置及器材比較多， 操作難度大，光源很難對準(zhǔn)光具盤上的O點(diǎn)，并且更不利于學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)探究。為了適應(yīng)當(dāng)前教學(xué)改革的要求，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增加學(xué)生動(dòng)手操作能力，培養(yǎng) 學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的能力和創(chuàng)新能力，便巧用量角器研究光的反射定律。利用教學(xué)用的量角器，白紙（作為小門），激光手電筒等這些簡單易得的器材制成了研究光的反射定律的實(shí)驗(yàn)裝置。如圖8所示，入射光線射到水平放置的平面鏡后發(fā)生反射，在半圓形量角器

21、平面上形成清晰的光路。當(dāng)改變?nèi)肷涔饩€的位置時(shí)， 反射光線的位置也相應(yīng)改變。當(dāng)右邊的小門向里或向外轉(zhuǎn)動(dòng)后，在小門上就看不到反射光線，而當(dāng)小門與量角器平面相平齊時(shí)，就能在它的上面看到反射光線。這樣既可以讀出角度數(shù)，又可以觀察共面問題。使學(xué)生通過對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的仔細(xì) 觀察，認(rèn)真分析、思考后就能比較容易根據(jù)現(xiàn)象歸納結(jié)論。因此也就能正確理解光的反射定律。四、影子告訴我們什么在陽光下或燈下，按照圖中的方法，用兩只手做出各種姿態(tài)， 你會看到，墻上映出了狗、鴨、 飛鳥等等的生動(dòng)形象。請你想一想：為什么影子和物體的形狀總是相似的？影子還可以告訴我們一些什么呢？當(dāng)我們在陽光下奔跑的時(shí)候，我們的影子總是緊緊地跟著我們；

22、汽車無論跑得多么快， 它的影子也總是緊跟著它，真是形影不離。這個(gè)簡單的現(xiàn)象告訴我們： 光的傳播速度一定比人和汽車的速度快得多。假如光跑得慢，那么，光從人的頭部跑到地面的時(shí)候，人又向前跑了一段距離， 頭部的影子就會落后一大段。事實(shí)當(dāng)然不是這樣的。閃電打雷的時(shí)候，你總是先看見閃電，后聽見雷聲。這證明，光的傳播速度比聲音的傳播速度也快得多。光的傳播速度有多快呢？用普通的方法是很難測得出來的。經(jīng)過科學(xué)家的多次測定，光每秒鐘大約跑三十萬公里（更準(zhǔn)確地說，光在真空里的速度是每秒鐘 299792.46公里）。也 就是說，只要一秒鐘，光就可以在北京和上海之間跑一百多個(gè)來回。光速差不多是聲音在空氣中傳播速度的九

23、十萬倍。光在宇宙萬物的運(yùn)動(dòng)會上，稱得上是賽跑冠軍。光有著直線前進(jìn)的性格， 又有著輕盈敏捷的腳步。 對這個(gè)不知疲倦的“賽跑冠軍”，有的人卻抱怨起來，他們說：“光跑得大慢，簡直象爬行。”這是為什么呢？當(dāng)人類開始向宇宙空間進(jìn)軍的時(shí)候， 人們深深感到宇宙實(shí)在太大了。 除了太陽以外，距 我們最近的恒星是半人馬星座中的 a星（又叫比鄰星）。它發(fā)出的光要經(jīng)過 4.3年才能到 達(dá)地球?，F(xiàn)代的天文望遠(yuǎn)鏡看到的遙遠(yuǎn)恒星， 它的光要經(jīng)過幾十億年才能到達(dá)地球。 換句話 說，我們看到的光線是它在幾十億年以前發(fā)出來的，至于現(xiàn)在這個(gè)恒星的面孔如何， 要再等幾十億年以后才能看見。這多么讓人著急啊！難怪一些科學(xué)家說： “光象蝸

24、牛一樣在宇宙中 爬行。可是，到目前為止，人們還沒有發(fā)現(xiàn)比光運(yùn)動(dòng)得更快的東西。五、紙亮還是鏡子亮在一間黑屋子里，用手電筒照射一面鏡子和一 張白紙。你想，是鏡子亮還是白紙亮？你也許 立即回答： 是鏡子亮”。不要忙著下結(jié)論，還 是先來觀察一下吧！了前進(jìn)的方 新的運(yùn)動(dòng)方 齊前進(jìn)的。如 在這個(gè)方向光線遇到鏡面 以后，雖然改變 向，但是它們在 向上仍然是整 果你的眼睛不 上，鏡子的反射原來，光滑的鏡而只能規(guī)則地反射光線，一束光就一點(diǎn)也不會進(jìn)入你的眼里， 所以鏡面看上去是黑的。 只有把鏡 面轉(zhuǎn)到某一個(gè)角度， 使它反射的光正好進(jìn)入你的眼睛的時(shí)候， 你才 能看到耀眼的光芒（圖 A中表示了鏡面對光線的單向反射）。

25、從圖B中可以看出：一束光線照在白紙上，雖然對于每一條光線來說，光的反射定律都是適用的，但是由于紙的表面凹凸不平，光束就被反射到許多不同的方向去，這就叫漫反射正是借助漫反射光線， 我們才能在任何方向上看見被照亮的物體， 觀察到它們的顏色和 細(xì)節(jié)，并且把這些物體和周圍其它物體區(qū)別開來。古時(shí)候，人們不了解眼睛的構(gòu)造和作用。 有人認(rèn)為，人的眼睛能看見東西，是因?yàn)檠矍?能伸出兩條看不見的觸角， 觸角碰到物體的時(shí)候，物體就被看見了。古代的科學(xué)家歐幾里德、 托勒玫等都是這樣想的。現(xiàn)在在我們使用的語言中，還留有這種觀點(diǎn)的痕跡，例如 目擊這個(gè)詞，它的字面意思是目光觸及”，好象是說，眼睛可以伸出一條光線去觸及物體

26、?，F(xiàn)在看來，這種看法自然是不科學(xué)的。 實(shí)際上眼睛一點(diǎn)光線也發(fā)不出來，我們看到東西完全是因?yàn)檠劬Ω惺芰藦奈矬w射來的光。六、水中的蠟燭在桌子上放兩摞書，象圖中那樣把一塊玻璃直立在桌子上。在玻璃的前方放一支蠟燭（為面,了便于移動(dòng)它，你可以把蠟燭尾部燒熔；然后把蠟燭粘在一個(gè)舊瓶蓋里）。在玻璃的后放一只盛水的大玻璃杯。玻璃杯和玻璃之間的距離，要和蠟燭到玻璃之間的距離完全相等。!拉上窗簾，使屋子變暗，從蠟燭這邊向玻 璃望去，就會看到一個(gè)奇怪的現(xiàn)象一一蠟燭正 在水中燃燒。玻璃象鏡子一樣，把蠟燭發(fā)出的一部分光， 從它的表面反射進(jìn)你的眼里。但是人們的眼睛 有一種習(xí)慣，總是沿著直線去摸索那個(gè)發(fā)光的 物體。所以，我

27、們感到蠟燭的光是從玻璃的背后發(fā)來的，好象在那兒也有一支蠟燭 （我們把它叫做蠟燭的虛像）。蠟燭的虛像和玻璃背后的水杯正好重合在一起，所以看起來就象蠟燭在水中燃燒。這個(gè)實(shí)驗(yàn)告訴我們，鏡子前面的物體，能在鏡子里形成一個(gè)虛像；物體和鏡子的距離，跟虛像和鏡子的距離相等。把這個(gè)實(shí)驗(yàn)稍微改動(dòng)一下，準(zhǔn)會使你的同學(xué)目瞪口呆，驚奇不已。把上面實(shí)驗(yàn)中的水杯拿開，把你的手指放在原來水杯所在的位置上，你的同學(xué)會看到一個(gè)很難相信的現(xiàn)象一一你居然毫不在乎地把手指放在火焰里 燃燒下面再做一個(gè)實(shí)驗(yàn)，證明鏡子中的虛像和實(shí)物的大小 是相等的。還是用那塊玻璃，取兩支大小一樣的蠟燭，把一支點(diǎn)著以后，放在玻璃前面，再在玻璃后面放上另一支

28、沒有點(diǎn)著的蠟燭,點(diǎn)燃了的蠟燭的虛像重合在一起。慢慢地移動(dòng)它，使得隔著玻璃從各個(gè)角度看去，它正好跟 這時(shí)候一個(gè)有趣的現(xiàn)象發(fā)生了， 那支蠟燭就象被點(diǎn)著了一你看圖中畫的小女孩，在她面前擺著一個(gè)花瓶，她想準(zhǔn)確地把這個(gè)花瓶的形狀描在紙上。你能替她想個(gè)辦法樣。鏡子里的虛像和實(shí)物不僅距鏡子有相等的距離，而 且它們的大小也是相等的你能把這兩條道理應(yīng)用到實(shí)踐 中去嗎？嗎？用這個(gè)簡單的方法，她就可噢！原來，她把一塊玻璃放在桌上，使玻璃和桌面成四十五度角，這樣，她從玻璃上就可以 看到花瓶的反射像， 透過玻璃同時(shí)又能看到手在紙上畫的圖畫。以準(zhǔn)確地畫出花瓶。電影攝影師利用這種方法可以拍出一些神奇的鏡頭。你看過神話故事片

29、 追魚 嗎？它描寫的是一個(gè)鯉魚精變成人的故事。 在電影中， 觀眾們看到了變成了人的鯉魚精從碧波蕩漾 的水潭中慢慢升起的鏡頭。這個(gè)鏡頭究竟是怎樣拍成的？你如果認(rèn)真做了上面幾個(gè)小實(shí)驗(yàn)， 并且懂得這些實(shí)驗(yàn)說明的道理， 那么， 你就能夠猜出其中的奧秘。 因?yàn)檫@個(gè)神奇的鏡頭和蠟 燭在水中燃燒的實(shí)驗(yàn)原理一樣， 也是利用了玻璃既能反光又能透光的性質(zhì)。 不過在攝制影片 的時(shí)候，為了加強(qiáng)反光能力，還要在玻璃上鍍上一層金屬鉻ge，因?yàn)殄兊煤鼙。@種玻璃仍然可以透光， 但是反光的能力強(qiáng)多了。 正是利用了這種鍍鉻玻璃， 攝影師才拍出那逼真誘人的鏡頭！第三章熱學(xué)部分、自制簡易溫度計(jì)取一個(gè)外壁涂黑的小玻璃瓶，瓶口用插有彎

30、成直角的細(xì)玻璃管的軟木塞塞緊。在玻璃管的水平部分裝進(jìn)一滴紅色的水，管外壁附一把刻度尺，記住水滴開始的位置（即原點(diǎn)），以便觀察紅色水滴移動(dòng)的情況。這就是一個(gè)簡單的驗(yàn)熱計(jì)。把驗(yàn)熱計(jì)放在火爐附近，紅色水滴就會離開原點(diǎn)向外移動(dòng)，說 明驗(yàn)熱計(jì)接收到了輻射熱，使瓶內(nèi)的空氣受熱膨脹，推動(dòng)水滴移動(dòng)。如果讓驗(yàn)熱計(jì)在以火爐為中心的一個(gè)圓周上移動(dòng)，就會發(fā)現(xiàn)紅色水滴的位置是不變的， 也就是說紅色水滴離開原點(diǎn)的距離是一樣的； 如果把驗(yàn)熱計(jì)從靠近火爐的地方向外移動(dòng)， 逐漸增 大驗(yàn)熱計(jì)跟火爐之間的距離，你將發(fā)現(xiàn)紅色水滴逐漸向內(nèi)移動(dòng)，這說明瓶里的溫度逐漸降低。當(dāng)驗(yàn)熱計(jì)移到相當(dāng)遠(yuǎn)的位置，紅水滴就回到原點(diǎn)了。 再把驗(yàn)熱計(jì)放在火爐

31、附近， 在火爐和驗(yàn)熱計(jì)之間擋一塊木板，過一會兒，你就會發(fā)現(xiàn)水滴又回到了原點(diǎn)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)向我們表明，輻射是以熱源為中心向四周發(fā)出的；在跟熱源距離相等的圓周位置上，輻射的強(qiáng)度相同；輻射的強(qiáng)度跟離開熱源的距離有關(guān)系，也就是說，離熱源越遠(yuǎn)，輻射越弱，離熱源越近，輻射越 強(qiáng)；木板能擋住輻射熱，說明熱輻射是直線前進(jìn)的，一般穿不過不透明的障礙物。、一個(gè)能夠看到熱傳遞”的演示實(shí)驗(yàn)1器材準(zhǔn)備寬為2cm長20cm的鐵片、鋁片、銅片各I片；如果難以找到，用直徑為 0.8cmI cm長20cm的鐵桿、鋁桿、銅桿也可以；2cm寬，20cm長的玻璃片I塊，或玻璃棒也可以；2cm寬，20cm長的小木條1根；打字蠟紙下的棉紙I

32、張，或其他吸水性較好又有 韌性而不太厚的棉紙都行；氯化鉆5g10g（ 般的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室有）；酒精燈一盞；200mL燒杯一個(gè)，裝I / 4杯水.2制作過程將氯化鉆溶解在燒杯中的水，溶液呈粉紅色；把棉紙裁成2cm寬的長條，蘸上氯化鉆的水溶液后分別貼到鐵片、鋁片、銅片、玻璃片和木條上.3演示過程(1)把貼了濕棉紙的鐵片中間或一端放到酒精燈的火焰上燒，如圖I所示馬上即可看到粉紅色的棉紙條就會從靠近熱源處向兩端或另一端逐漸的變成藍(lán)色，生動(dòng)形象地顯示出熱沿著物體溫度高的部分“傳遞”到溫度低的部分，效果非常明.這就使我們看 到了熱的“傳遞”.也I(2)若我們將貼有濕棉紙的鋁片或銅片放到鐵片上面，與鐵片接觸，這

33、時(shí)鋁片或銅 片上的棉紙也會由紅變藍(lán)，這說明熱由鐵片“傳遞”至打鋁片或銅片上這又形象地 反映了熱從高溫物體“傳遞”到低溫物體.(3)將貼了濕棉紙的鋁片、銅片、玻璃片和木條分別放到酒精燈上加熱，發(fā)現(xiàn)它們變色的快慢各不相同，這又說明了不同的物質(zhì)熱“傳遞”的性能不栩同. 如果我們將貼了濕棉紙的鐵片或鋁片扭成不同的形狀，再放到火焰上燒，我們會發(fā)現(xiàn)，熱也會沿著物體不同的形狀“傳遞”.這能很好地說明熱 的“傳遞”既不是沿直線也不是沿曲線，而是沿著物體“傳遞”的，沒有物質(zhì)熱是不能“傳遞”的，即在真空中不能“傳遞”熱，只能靠輻射.4實(shí)驗(yàn)原理這個(gè)實(shí)驗(yàn)是利用了氯化鉆失去水份時(shí)顏色發(fā)生變化的性質(zhì).氯化鉆(CoCl2,

34、CoCI 5)在干燥的空氣中只含有兩個(gè)結(jié)晶水(C0CI2 2H0),顏色是藍(lán)色的，濕時(shí)變成含有 6個(gè)結(jié)晶水 (C0CI2 6 H2O),顏色變成了粉紅色.鐵片或鋁片“傳遞”過去的熱將濕棉紙上氯化鉆 溶液中的水蒸發(fā)掉，故其顏色由粉紅色變成藍(lán)色這個(gè)演示實(shí)驗(yàn)材料易得，制作簡，演 示效果明，直觀性強(qiáng)，可見度大但在演示過程中要注意以下兒點(diǎn)：(1)棉紙?jiān)诼然@溶液中浸濕后，要讓水瀝去一些，不要坎其含水_;太多，含水太多不僅不好貼到金屬片上，演示時(shí)間長，效果也不好.(2)在把鐵片放到酒精燈上燒時(shí)，最好不要用手直接 拿著，若實(shí)驗(yàn)時(shí)間較長就會燙傷手，用傳熱性能差的紙或其他物體包著鐵片的一端再拿著，就安全些.（3

35、）玻璃片和木條放在火焰上不要燒得時(shí)間過長，玻璃片燒得溫度過高可能炸裂或軟化，木條燒久了會燃燒，這樣既不安全也影響實(shí)驗(yàn)效果.三、熱傳導(dǎo)比賽把鋼勺、鋁勺、瓷勺、塑料勺插進(jìn)一只玻璃杯中。在各種勺柄的同等高 度上涂一小塊豬油，再在油上粘一粒小豆子。 然后給玻璃杯里倒上開水, 仔細(xì)觀察，看哪個(gè)勺柄上的豆子先掉，哪個(gè)后掉？結(jié)果是：鋁勺柄上的豬油融化得最快，豆子先掉下來；第二個(gè)、第 三個(gè)掉下來的，分別是鋼勺、瓷勺柄上的豆子；而塑料勺柄上的豆子，過了很長時(shí)問還掉不下來。物體的熱量既可以在物體自身不同的部位間傳遞，也可在不同的物體之間傳遞。 熱量自動(dòng)地從溫度高的物體（或部分）傳到溫度低的物體（或部分）的傳遞方式

36、，叫做熱傳導(dǎo)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明，不同的物體傳導(dǎo)熱的本領(lǐng)是不同的。人們把善于傳導(dǎo)熱的物體叫做熱的良導(dǎo)體，把不善于傳導(dǎo)熱的物體叫做熱的不良導(dǎo)體?？茖W(xué)家通過大量的實(shí)驗(yàn)和研究發(fā)現(xiàn)，固體中的金屬是熱的良導(dǎo)體，其中銀和銅的熱傳導(dǎo)本領(lǐng)又最強(qiáng)；其他的固體大都是不良導(dǎo)體， 如石頭、陶瓷、玻璃、木頭、皮革、棉花等等。我們用來做飯、燒菜的鍋都是用善于傳熱的 金屬制成的，目的就是能讓熱盡快地傳給待加工的食物。冬季人們穿的是棉衣、 毛衣或羽絨衣，因?yàn)檫@類東西都是熱的不良導(dǎo)體，可以保存身體發(fā)出的熱量，達(dá)到保暖的目的四、水的沸騰”實(shí)驗(yàn)失敗的原因分析初中物理教學(xué)中， 水的沸騰”實(shí)驗(yàn)是一個(gè)簡單易做的學(xué)生實(shí)驗(yàn)，但往往因?yàn)閷?shí)驗(yàn)前疏于考

37、慮，實(shí)驗(yàn)中重視不足，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的失敗率很高。俗話說：失敗乃成功之母，弓I導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)失敗原因的探究，既發(fā)展學(xué)生的探究能力，又培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。首先，我們組織學(xué)生來討論實(shí)驗(yàn)中水本身的原因發(fā)現(xiàn)有二：其一是取水的多少要適量，如果取水太多，沸騰前加熱時(shí)間過長，影響沸騰過程中現(xiàn)象的重點(diǎn)觀察，影響課堂效果；其二是水的來源，例如，有同學(xué)取飲水機(jī)里已加熱沸騰過的水，實(shí)驗(yàn)中，雖然水溫已過沸點(diǎn)，但水的 內(nèi)部產(chǎn)生汽泡不多，汽泡也很小，水的沸騰現(xiàn)象不明顯，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。相比之下，另一些同學(xué)取用沒加熱過的冷水，加熱較短時(shí)間，水就沸騰了，并且沸騰過程中從液面和內(nèi)部產(chǎn)生 的汽泡多，而且較大，現(xiàn)象明顯。為什么會出現(xiàn)和

38、情理中相反的結(jié)果？兩種截然不同的日常 生活現(xiàn)象，激發(fā)了學(xué)生的求知欲和好奇心理，于是進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生查看參考書很快就會發(fā)現(xiàn)問題所在，原來 長時(shí)間沸騰的液體中汽化核減少，沸騰減弱。液體從外界吸收的熱量大于 液體汽化帶走的熱，致使液體溫度高過沸點(diǎn)，于是產(chǎn)生了過熱現(xiàn)象，但過熱現(xiàn)象并不穩(wěn)定， 稍有攪動(dòng)或加入少許的冷水，液體便會重新沸騰，使溫度降到沸點(diǎn)?！苯鉀Q了學(xué)生的困惑，增強(qiáng)了學(xué)生的探索信心。提高了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中遇到實(shí)際問題時(shí)，研中取得更多的收獲和樂趣。其次，討論實(shí)驗(yàn)過程中的操作原因：我們組織學(xué)生探討，學(xué)生發(fā)現(xiàn)加熱過程中，要將酒精燈的火焰調(diào)大，同時(shí)用外焰加熱。相反，如果酒精燈的火焰太小，水在相同時(shí)間吸收熱量

39、少，溫度升高的較慢，要沸騰需時(shí)間就長，同樣影響實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的重點(diǎn)觀察；還有同學(xué)想出在燒杯上加一個(gè)蓋子， 來減少熱量的散失， 減少加熱時(shí)間，既能保證實(shí)驗(yàn)效果，同時(shí)還避免了 實(shí)驗(yàn)過程中能量的浪費(fèi)， 進(jìn)而還培養(yǎng)了學(xué)生對能源的節(jié)約意識。通過與學(xué)生對實(shí)驗(yàn)操作原因的討論，不僅提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力，有目的地解決了實(shí)驗(yàn)中重視不足的問題。五、壓強(qiáng)增大沸點(diǎn)升高在燒瓶中盛半瓶水，用一只插有玻璃管和溫度計(jì)的塞子塞 緊瓶口，再用一段橡皮管把玻璃管和注射器連通（或者連 接一個(gè)小氣筒）。用酒精燈給燒瓶加熱，你可從溫度計(jì) 上看到，當(dāng)溫度接近 100C時(shí)，瓶里的水沸騰了。這時(shí)你 用力推壓針筒活塞（或者壓氣筒活塞），增大瓶里的壓強(qiáng)

40、, 你會看到，雖然仍在加熱，水的溫度也略有升高，但是沸 騰停止了。這說明，水的沸點(diǎn)隨著壓強(qiáng)的增大而升高了。高壓鍋”就是根據(jù)這個(gè)原理制造的。世界上第一只高壓鍋是在1681年發(fā)明的，發(fā)明人是法國的醫(yī)生兼物理學(xué)家和機(jī)械師丹尼斯帕平。這只高壓鍋?zhàn)?得十分堅(jiān)固，鍋蓋是鐵制的，份量很重，緊緊地蓋在鍋上。鍋的外圍罩了一層金屬網(wǎng)，以防意外爆炸。鍋本身有兩層，中央擺有內(nèi)鍋，要煮的食物就放在內(nèi)鍋里。加熱以后，蒸汽跑不 出來，鍋內(nèi)氣壓升高，水的沸點(diǎn)也升高了，食物就熟得快了。帕平在訪問英國的時(shí)候，曾用他的高壓鍋?zhàn)髁艘淮伪硌?。?jù)在場的人記載，在帕平的高壓鍋里， 就是堅(jiān)硬的骨頭，也變得 象乳酪一樣柔軟。今天，在我國的許多

41、家庭都用上了 “高壓鍋 ”，用這種鍋?zhàn)鲲埵斓每?，很省時(shí)間。特別是 在海拔高度很高的地區(qū)生活，煮飯必須用 “高壓鍋 ”。因?yàn)楦叨仍礁?，氣壓越低，水的沸點(diǎn)也 降低。據(jù)測定在海拔 6000米的地方，水的沸點(diǎn)只有 80C左右。在這里用普通鍋是很難把飯 煮熟的，所以，必須用高壓鍋來提高水的沸點(diǎn)。第四章力學(xué)部分、斜面省力演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)初中物理教科書中驗(yàn)證 “使物體沿斜面升高相同的高度，斜面越長越省力”的結(jié)論是利用圓筒測力計(jì)演示的，由于小車勻速運(yùn)動(dòng)不易把握， 拉力不斷改變和測力計(jì)刻度的可見度低， 演示效果不佳。這里介紹筆者設(shè)計(jì)的一種不用測力計(jì)且演示效果比較理想的驗(yàn)證方法，供同行們參考。1器材的制作用表面光滑

42、的寬均為 10cm、長分別為30cm和60cm的木板做成高均為 20cm的兩個(gè)直 角斜面，在每個(gè)斜面頂部各安裝一個(gè)定滑輪；再用木塊做質(zhì)量略大于所選用小車質(zhì)量的三分之一的三個(gè)重物。2演示方法演示分三步進(jìn)行：(1)如圖甲，使小車豎直勻速向上運(yùn)動(dòng)，必須懸掛三個(gè)小木塊。(2)使小車沿著圖乙所示的斜面勻速向上運(yùn)動(dòng)，需要懸掛兩個(gè)木塊，但是只掛一個(gè)木塊不行。(3) 使小車沿著圖丙所示的斜面勻速向上運(yùn)動(dòng)，只需懸掛一個(gè)木塊就可以了。比較圖乙和圖甲或圖丙和圖甲中小車受到的拉力，得到“利用斜面可以省力”；比較圖丙和圖乙中小車受到的拉力，得出“在高度相同的情況下，斜面越長越省力”的結(jié)論。、阿基米德原理演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)得

43、出實(shí)驗(yàn)結(jié)為了充分發(fā)揮物理實(shí)驗(yàn)的多種功能和作用以盡可能地減小實(shí)驗(yàn)誤差, 淪，教師要不斷深人研究和勇于創(chuàng)新。阿基米德原理演示實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是準(zhǔn)確地測出物體排開液體的重力。才能得到怙 （和的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。然而，即使使用與教材配套的實(shí)驗(yàn)儀器，實(shí)驗(yàn)結(jié)果總出現(xiàn)“馮大于的情況。原因是由于溢水杯在剛開始溢水和快結(jié)結(jié)束時(shí)，因水流很小水總是從 杯口沿杯壁溢出桶外。所以，測出的 G押總是小于實(shí)際的，從而導(dǎo)致每次實(shí)驗(yàn)誤差 太大，很難準(zhǔn)確地得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。為解決此問題.可以用一細(xì)線拴住一重物，重物放入溢水杯（因細(xì)線太輕，不用重物細(xì)線會與水一起流走）.細(xì)線伸出杯口，實(shí)驗(yàn)時(shí)，把細(xì)線放入桶內(nèi)（圖1）。改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：第一，無論水

44、流多小，水總是沿細(xì)線流入桶內(nèi)；第二，利 用這種溢水方法，能使物體排開的液體完全溢出，而不會因其他原因，導(dǎo)致每次實(shí)驗(yàn)溢 水情況不一樣，引起過大的實(shí)驗(yàn)誤差，利用此方法測量，實(shí)驗(yàn)誤差大大減小，實(shí)驗(yàn)結(jié)論更準(zhǔn)確，更可靠。三、對浮力產(chǎn)生原因的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)華東版教材，初二物理第十一章第二節(jié)，浮力產(chǎn)生的原因，是用蠟塊在水底是否浮 起來說明浮力是液體對物體向上的壓力和向下的壓力的壓力差。蠟塊浮沉實(shí)驗(yàn)的成功與否，關(guān)鍵是蠟塊底部是否平滑。為了追求底部的平滑，我們 嘗試了刀削法、把玻璃加熱融平法、在玻璃板上墊紙熔鑄法、抹油法、按壓法，甚至悄 悄地抹膠法等等，總算讓蠟塊沉在水底了。課堂上幾分鐘的演示實(shí)驗(yàn)課前必須花幾小時(shí) 去

45、準(zhǔn)備，時(shí)間效益極不經(jīng)濟(jì)。在制作過程中，我萌發(fā)了改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的想法，把一木塊的一面粘上等大的玻璃片，替 代蠟塊做實(shí)驗(yàn)。實(shí)踐證明，效果很好。一來玻璃面非常平滑可確保實(shí)驗(yàn)的成功，二來不 易變形，可反復(fù)使用達(dá)到一勞永逸的要求。在制作木塊玻璃體時(shí)，建議注意以下三點(diǎn)：1. 木塊形狀上浮。應(yīng)選擇圖1所示的扁體正方形狀為宜。 I2. 木塊、玻璃的厚度問題可以通過計(jì)算得以確定。為保證實(shí)驗(yàn)成功，木塊產(chǎn)生的浮 力不應(yīng)過大。根據(jù)：卅水=1.0 x 103千克/米3;“木=0.5 x 103千克/米3; “玻=25x 103千克/米3。設(shè)木塊厚度為H,玻璃厚度為h,面積為s,見圖1。由阿基米德原理可得：“水 gs(H+h)

46、> 非水 gsH+p 玻 gsh$水(H+h)> p木H+材玻hH整理得： >3h即木塊的厚度大于玻璃厚度的3倍，可保證木玻體在水中上浮，綜合第三點(diǎn)，故取5倍較適宜。3. 由于水槽或大燒杯的底部可能不平滑，就必須進(jìn)行第二次吻合。解決的辦法，再取一片面積稍大的玻璃，實(shí)驗(yàn)前將它平放在燒杯底部。這樣，兩片玻璃之間就很容易達(dá)到緊密吻合，水對系統(tǒng)產(chǎn)生浮力。由于木塊的厚度為單層玻璃的5倍，而小于兩層玻璃厚度的3倍，故系統(tǒng)不能浮起。教師每每改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，應(yīng)與原實(shí)驗(yàn)原理相比較， 這無疑會對學(xué)生的思維訓(xùn)練起到重要 的作用，對開發(fā)學(xué)生的智力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識都是大有益處的四、物體沉浮、懸浮演示儀1

47、儀器特點(diǎn)及用途水的進(jìn)出a. 特點(diǎn)。模擬潛水艇在水中上下沉浮，能說明潛水 艇沉浮原理；能演示不常見的物體停留在水中不同深處 的上懸浮、懸浮和下懸浮。b. 用途。分析探究物體在液體中所受到的浮力與物 體體積（物體排開液體的體積）的關(guān)系；物體在液體中 所受到的浮力與物體自重的關(guān)系。2制作材料100ml透明玻璃輸液瓶一個(gè)，1ml 一次性橡膠活塞式透明注射器一個(gè)，細(xì)砂若干，密封膠一瓶。3制作方法a.演示儀裝置構(gòu)造在玻璃輸液 瓶 的 橡皮塞上用鐵絲燒紅燙一個(gè)小孔，小孔的大小正好能插進(jìn)這個(gè)注射器，插進(jìn)注射器后用密封膠固定，使注射器粘在橡皮塞上組成一個(gè)帶注射器的塞子（圖1）。b.調(diào)準(zhǔn)演示儀自重。在瓶子里裝入少

48、許細(xì)砂，使其連瓶質(zhì)量共約187g （由于瓶身上浮區(qū)城懸浮區(qū)曦下沉區(qū)瀕和注射器的質(zhì)量有差異會各有不同），塞好帶注射器的橡皮塞， 將它放入水里進(jìn)行調(diào)試：把注射器活塞推至頂部，此時(shí)它在水中 應(yīng)呈下沉狀態(tài) （如果還不是下沉狀態(tài)， 說明演示儀自重不夠， 則還要往瓶子里繼續(xù)一次一粒 的添加小細(xì)砂再試， 直到它下沉為止）， 在水中將注射器活塞抽至尾部，它會慢慢地浮到水 面（如不上浮，則說明裝入細(xì)砂太多，應(yīng)一次一粒地從瓶子里取出小細(xì)砂，反復(fù)進(jìn)行調(diào)試， 直到它上浮為止）。c. 確定上浮區(qū)域、下沉區(qū)域和懸浮點(diǎn)演示儀調(diào)試好后， 放入水中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)， 將活塞推至頂部或尾部演示儀應(yīng)呈上下沉浮兩種 狀態(tài)； 將活塞推至中間適

49、當(dāng)?shù)奈恢茫?到比較深的水中去測試， 讓演示儀停留在水中不同的深 處，既不上浮， 也不下沉。 這時(shí)活塞在注射器刻度上所處位置的點(diǎn)即為懸浮點(diǎn)。離懸浮點(diǎn)上 下約 0.05ml 處分別為下沉點(diǎn)和上浮點(diǎn)。則注射器尾部至上浮點(diǎn)之間為上浮區(qū)域；上浮點(diǎn)至 下沉點(diǎn)之間為懸浮區(qū)域；下沉點(diǎn)至頂部之間為下沉區(qū)域（如圖2 所示）。4 使用方法演示時(shí)活塞的推拉須在水中進(jìn)行， 將活塞置于演示儀上浮區(qū)域任何位置， 演示儀在水中 能實(shí)現(xiàn)上??； 活塞置于下沉區(qū)域任何位置， 能實(shí)現(xiàn)下沉； 活塞置于懸浮區(qū)域適當(dāng)?shù)奈恢茫?演示儀則能實(shí)現(xiàn)不常見的物體停留在水中不同深處的上懸浮、懸浮和下懸浮。5 實(shí)驗(yàn)原理當(dāng)活塞處于演示儀的懸浮點(diǎn)時(shí)，則演示

50、儀自重G與它在水中受到的浮力 F呈相等關(guān)系，即G=F,從而使演示儀在水中實(shí)現(xiàn)懸?。话鸦钊蚯巴浦磷⑸淦黜敳?，將注射器內(nèi)的空氣全 部壓入瓶內(nèi)，則演示儀的體積減少， 它排開的液體也隨之減少，水從尾部進(jìn)入注射器， 增加 演示儀的自重，則 G>F而實(shí)現(xiàn)下沉；將活塞抽至注射器的尾部，把瓶里的空氣抽到注射器 里，使演示儀的體積增大，注射器里的水全部被排出，而使演示儀的自重減輕，則G<F< SPAN>而實(shí)現(xiàn)上??；活塞處在懸浮點(diǎn)和下沉點(diǎn)之間，G和F只有微量的變化，則 G> F,而實(shí)現(xiàn)下懸??；同樣活塞處在懸浮點(diǎn)和上浮點(diǎn)之間，則G< F,而實(shí)現(xiàn)上懸浮。6 分析探究 同質(zhì)量物體在

51、水中體積減少，即排開的液體減少，則受到水的浮力也減少；同體 積的物體， 在水中受到的浮力相同， 質(zhì)量的增減會影響它在水中沉、浮和懸浮的程度。 在水 中懸浮著的物體，自重只要有百分之幾（g）的變化或體積有百分之幾（ ml）的變化，都會有上浮或下沉的可能?？刹孪耄?在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)潛水艇處于懸浮狀態(tài)時(shí)， 只要控制水艙里 的水有少量進(jìn)出來增減潛水艇的自重，就能實(shí)現(xiàn)沉浮。五、有趣的噴泉在講大氣壓強(qiáng)時(shí)，為了讓學(xué)生比較直觀形象的認(rèn)識到大氣壓的存在和利用大氣壓的現(xiàn) 象，我們總是喜歡做一些既能說明問題又能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性的小實(shí)驗(yàn).以往我們做的各種噴泉實(shí)驗(yàn)就是一例，這里筆者給大家推薦一種能連續(xù)噴水的

52、噴泉實(shí)驗(yàn).1 儀器的裝置 如圖1所示.（1） 上端封閉的玻璃管：管子越長效果越好，最好選用牛頓管之類的玻璃管.（2）噴水管：選用長度約20 cm左右的尖嘴玻璃管，其一端接有橡膠管（3）出水管：上端用玻璃管，下端用有一定硬度的橡膠管（4）儲水槽：可與自來水嘴相連，用來提供持續(xù)的水源.（5）接水槽：盛接出水管流出的水，也可直接把出水口與下水道相通.（6）橡皮塞：用于封閉玻璃管口.2 安裝與調(diào)試（1）將噴水管和出水管插入橡皮塞，然后用止水夾夾住進(jìn)水口和出水口.（ 2）將玻璃管裝適量的水后并蓋緊橡皮塞將整個(gè)裝置倒置，然后固定在支架上（3）將噴水管插入儲水槽后，再同時(shí)打開止水夾，這時(shí)噴泉就可以工作了（4

53、）如玻璃噴管中水面高于噴嘴時(shí)將對噴水高度有影響， 這時(shí)可調(diào)整出水口到進(jìn)水口的高度差.如果水面較低時(shí)由于管外空氣壓強(qiáng)要比管內(nèi)空氣壓強(qiáng)大， 這時(shí)空氣容易通過出水管進(jìn)入玻璃噴管，使整個(gè)裝置停止工作.3工作原理當(dāng)水沿出水管流出時(shí)， 封閉的玻璃管中空氣的體積增大，壓強(qiáng)減小，使管外大氣壓強(qiáng)大 于管中空氣的壓強(qiáng)，所以水能從噴嘴噴出.噴射的水柱高度由儲水槽到接水槽水平面的高度 差來決定.水柱噴射高度的計(jì)算方法如下：設(shè)空氣壓強(qiáng)為P0,玻璃噴管中的空氣壓強(qiáng)為P,接水槽到儲水槽的高度差為H,儲水槽液面到玻璃管中液面的高度差為s,噴射水柱高度為h.則儲水槽液面的壓強(qiáng)應(yīng)滿足P o=pgs+ pgh + p,接水槽液面的

54、壓強(qiáng)也應(yīng)滿足P o=pgH+ pgs+p.由以上兩式可得H=h, 即水柱高度等于出水口到進(jìn)水口的高度差，由于水與管之間有阻力，因而實(shí)際上hVH. 該實(shí)驗(yàn)不僅說明了大氣壓的存在，同時(shí)也是利用大氣壓的一個(gè)很有趣的實(shí)驗(yàn)六、小實(shí)驗(yàn)：巧證大氣壓強(qiáng)存在大氣壓強(qiáng)是大氣由于受到重力作用而產(chǎn)生的。對于大氣壓強(qiáng)的存在許多學(xué)生往往不易理解，通過小實(shí)驗(yàn)巧證大氣壓強(qiáng)的存在，學(xué)生就容易接受多了。這些小實(shí)驗(yàn)有些可在課堂上完 成,有些可在課外完成，器材簡單，操作方便，效果較好。實(shí)驗(yàn)一 如圖1所示，取一玻璃杯用硬紙片把杯口蓋嚴(yán)，手按住紙片把杯子倒置，放開手后，圖I硬紙片立即下落。若在杯內(nèi)盛滿水后 再用硬紙片把杯口蓋嚴(yán)，手按 住

55、紙片將杯子倒置，放開手后，紙片不下落，水也不流出，這表明大氣有壓強(qiáng)。正是由于大氣壓強(qiáng) 的作用，紙片不下落。實(shí)驗(yàn)二 如圖2所示，取一注射器，把針筒倒夾在鐵架臺的鐵夾中，先將活塞推到針筒頂 端，排盡空氣后用橡皮套將管口套牢，再在活塞頸上拴上細(xì)繩，繩下掛幾個(gè)鉤碼，活塞也不易拉 下來。實(shí)驗(yàn)三 如圖3所示,將兩個(gè)帶有軟塑料托的壓力衣鉤的軟塑料托相對，用力擠壓，排出其間的部分空氣，即使在衣鉤下掛一較重的物體，也不易將兩個(gè)衣鉤分開。圖2圖3圖斗實(shí)驗(yàn)四 如圖4 所示，將木凳面弄濕，把像皮吸盤直立在光滑的凳面上 ，握住木柄往下壓，這時(shí) 吸盤內(nèi)氣體被擠壓出來，再提起木柄，凳子亦被提起，可證明大氣壓強(qiáng)的存在。實(shí)驗(yàn)五

56、將鋼筆插入墨水中，按下膠管外的彈簧片，將膠管中的空氣排出一部分，松開彈簧 片后墨水就被吸”進(jìn)了膠管中。分析可知，管內(nèi)氣體被排出部分后，管內(nèi)氣體壓強(qiáng)小于管外大 氣壓強(qiáng)，在墨水液面大氣壓強(qiáng)作用下 ，將墨水壓進(jìn)了膠管內(nèi)，證明了大氣壓強(qiáng)的存在。實(shí)驗(yàn)六 如圖5所示，將粗試管裝滿水后，再將稍細(xì)的空試管插入粗試管中至一半深度處，將兩試管迅速倒置過來，放開細(xì)試管后，則會看到細(xì)試管在粗試管內(nèi)緩緩上升，這表明大氣有壓強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)七 如圖6所示,廣口瓶內(nèi)裝少量細(xì)沙，將一塊浸有酒精的紙點(diǎn)燃后投入瓶中 ，然后迅 速把剝?nèi)さ氖祀u蛋緊蓋在瓶口上。待紙熄滅后，向瓶外澆冷水，瓶中氣體壓強(qiáng)減少，小于外部大氣壓強(qiáng)，在大氣壓作用下雞蛋被壓入了瓶中。抽氣實(shí)驗(yàn)八 如圖7所示，在橡皮塞中插入兩支細(xì)短玻璃管 ，一根玻璃