物理課程與教學(xué)論14疑難實(shí)驗(yàn)

物理疑難實(shí)驗(yàn)及課程資源開發(fā)一、疑難物理實(shí)驗(yàn)一：驗(yàn)電器的改進(jìn)1.驗(yàn)電器是常用的儀器,用久了，往往不能正常工作，怎么辦？1.1其原因大多在于：（1）金屬桿和金屬外殼之間的材料已經(jīng)在靜電下變成了導(dǎo)體（材料老化或者材料表面不夠清潔）。（2）指針或金屬箔片因摩擦力太大不能轉(zhuǎn)動(dòng)。1.2靜電的特點(diǎn)和靜電下物體的導(dǎo)電性：（1）帶靜電的物體具有“電壓高（高達(dá)幾千伏甚至上萬伏）”、“帶電量少”等特點(diǎn)。（2）在靜電高電壓下，空氣都可能被擊穿變成導(dǎo)體，紙片、干木棍，甚至玻璃、塑料、橡膠等，也很可能都變成了導(dǎo)體。（3）帶靜電的物體因?yàn)閹щ娏可?，所以很容易把帶的電漏光?.3什么樣的材料在靜電高壓下還能保持良好的絕緣性呢？（1）塑料薄膜：（變成了導(dǎo)體）（2）紙片：（變成了導(dǎo)體）（3）干燥的木棍：（變成了導(dǎo)體）（4）石蠟（蠟燭）：（還是很好的絕緣體）（5）泡沫塑料：（還是很好的絕緣體）

靜電高壓下的物體，它是否具有絕緣性能，必須通過檢驗(yàn)才能確定。1.4解決的方案：（1）采用表面清潔的石蠟或泡沫塑料把靜電驗(yàn)電器的金屬桿和靜電驗(yàn)電器的接地金屬殼隔開，靜電驗(yàn)電器通常即可恢復(fù)到良好的工作狀態(tài)；（2）設(shè)法減小摩擦力力矩（使接觸表面變得光滑或者減小接觸面積）。提示：要展示較小作用力的傳動(dòng)效果，均可以考慮采用點(diǎn)接觸來實(shí)現(xiàn)。思考：有人把能正常工作的靜電驗(yàn)電器放在石蠟或泡沫塑料上，發(fā)現(xiàn)還是不能正常工作，問題可能出在哪里？1.5我們制作的靈敏驗(yàn)電器就是一個(gè)例子。它的創(chuàng)新之處：（1）采用了高壓下的絕緣體；（2）利用點(diǎn)接觸減少了摩擦力。它的優(yōu)點(diǎn)：幾乎可以在一切常見的條件下成功演示相關(guān)的靜電實(shí)驗(yàn)，而且現(xiàn)象明顯、制作簡單、成本低廉、操作方便、經(jīng)久耐用。疑難物理實(shí)驗(yàn)——案例二：水透鏡的制作2、如何向?qū)W生展示透鏡焦距連續(xù)變化所產(chǎn)生的光學(xué)效應(yīng)？（如人眼的成像和動(dòng)態(tài)調(diào)整過程）2.1、水透鏡（1）實(shí)現(xiàn)從凸透鏡到平面鏡、再到凹透鏡的連續(xù)變焦。（知識(shí)目標(biāo)）（2）模擬眼中晶狀體的改變，形象地模擬眼睛成像的過程，也能很好地模擬近視眼和遠(yuǎn)視眼矯正的驗(yàn)光配鏡過程。（知識(shí)目標(biāo)）（3）訓(xùn)練學(xué)員手腦并用的能力、科學(xué)探究的能力，并激發(fā)學(xué)員主動(dòng)參與學(xué)習(xí)的積極性。（過程與情感目標(biāo)）2.2水透鏡的構(gòu)造和示意圖：制作水透鏡的主要材料：（1）直徑4㎝的塑料水管；（2）透明彈性膜；（3）長約30㎝的用橡膠管；（4）容積10毫升的注射器；（5）自行車氣門芯等。2.3水透鏡的優(yōu)點(diǎn)：取材便利，制作簡單，成本低廉，操作方便，既可以逼真地模擬眼中晶狀體的改變，形象地模擬眼睛成像的過程，也能很好地模擬近視眼和遠(yuǎn)視眼矯正的驗(yàn)光配鏡過程，還可以十分方便地實(shí)現(xiàn)從凸透鏡到平面鏡、再到凹透鏡的連續(xù)變焦。水透鏡.MPG

2.4

用水透鏡演示凸透鏡和凹透鏡的成像規(guī)律和光學(xué)性質(zhì)。二、自制教具

內(nèi)涵：它是利用學(xué)生生活中十分熟悉的物品，通過制作加工成為演示物理現(xiàn)象或者探究物理規(guī)律的教學(xué)器具，具有通常具有親切可信、結(jié)構(gòu)簡單、現(xiàn)象明顯、操作方便等特點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)：利用自制教具進(jìn)行教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)（對(duì)學(xué)生）（1）便于學(xué)生學(xué)習(xí)抽象的物理知識(shí)，讓學(xué)生感到學(xué)得容易、學(xué)得親切、學(xué)得有用。（2）容易激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的熱情和培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。1.潛水艇模型（1）潛水艇模型的構(gòu)造和示意圖：（2）制作潛水艇模型的材料和工具：（i）一次性使用的20ml注射器1個(gè)；（ii）600ml左右的礦泉水瓶1個(gè)（密閉效果好，且能放入一個(gè)20ml注射器）；（iii）水；（iv）銅絲。（3）潛水艇模型的優(yōu)點(diǎn)：取材便利、制作簡單、成本低廉、操作方便、現(xiàn)象明顯和經(jīng)久耐用等優(yōu)點(diǎn)，它可以逼真地模擬潛水艇的下沉、上浮和懸浮過程，可以讓學(xué)生體驗(yàn)潛水艇的工作過程、揣摩潛水艇的制作原理。2.浮力方向演示器物體在液體中受到浮力的方向始終豎直向上。3.功夫魔盒：四兩可以撥千斤一個(gè)質(zhì)量較小的物體居然可以吊起質(zhì)量較大的物體。4.流動(dòng)的空氣對(duì)周圍物體施加橫向吸引力模擬飛機(jī)機(jī)翼的升力結(jié)論：流速越快的地方，壓強(qiáng)越小，吸引力越大5.滑動(dòng)摩擦和滾動(dòng)摩擦一體化演示儀6.光的反射定律演示器平面鏡可旋轉(zhuǎn)的刻度盤7.彈性勢能與動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化演示器8.簡易脫水機(jī)9.圓錐自動(dòng)爬坡實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)10.發(fā)電機(jī)模型三.一物多用和挖掘?qū)嶒?yàn)潛力1.針筒在物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用醫(yī)用針筒有以下特點(diǎn)可應(yīng)用于物理實(shí)驗(yàn):(i)作為有刻度的透明容器，易于觀察和測量。(ii)能打氣（壓水）和抽氣（抽水），可作氣泵和水泵使用，而且易于操作。(iii)

密閉性好，能隨意封閉一定質(zhì)量的氣體和水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。三.一物多用和挖掘?qū)嶒?yàn)潛力1.針筒在物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用1.1用于演示大氣壓的存在（1）蓋住（拿去）橡皮帽，厚紙片被吸住（落下）。（2）向上抽動(dòng)活塞，大氣壓使水隨活塞上升。（3）用另一針筒將圖中針筒內(nèi)的空氣抽出一定數(shù)量后，就可以握住針筒將下面的木塊提起。三.一物多用和挖掘?qū)嶒?yàn)潛力1.針筒在物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用（4）演示大氣壓的存在：用針筒抽氣，氣球逐漸增大。（5）粗測大氣壓強(qiáng)的大?。簩⑨樛蚕瘸樗髩撼鏊儆孟鹌っ狈庾】?。根據(jù)剛好能拉動(dòng)活塞的夠媽的重力和針筒的橫截面積，粗測大氣壓強(qiáng)的大小。三.一物多用和挖掘?qū)嶒?yàn)潛力1.針筒在物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用（6）演示噴泉1（大氣壓的作用）：隨著針筒抽氣，彩色水像噴泉一樣噴入瓶中。（7）演示噴泉2（見圖中甲和乙）：在甲圖中用針筒抽氣，在乙圖中彩色水像噴泉一樣噴入瓶中。三.一物多用和挖掘?qū)嶒?yàn)潛力1.針筒在物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用（8）演示壓縮式噴霧器的工作原理：隨著活塞推動(dòng)，即可看到有噴霧噴出。（9）演示壓縮空氣做功：隨著針筒B壓氣，針筒A的活塞可以將砝碼舉起。三.一物多用和挖掘?qū)嶒?yàn)潛力1.針筒在物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用（10）演示大氣壓強(qiáng)的應(yīng)用：隨著活塞推動(dòng)，即可看到磚塊被頂起。（11）演示帕斯卡定律：液體可以向各個(gè)方向大小不變地傳遞外加的壓強(qiáng)。三.一物多用和挖掘?qū)嶒?yàn)潛力1.針筒在物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用（12）演示液體對(duì)容器底部的壓強(qiáng)：裝滿水封好橡皮膜，倒立后橡皮膜由水平變?yōu)橥蛊?；還可以將帶橡皮膜的針筒插入水中，可以觀察橡皮膜的形變和橡皮膜在水中深度的關(guān)系，讓學(xué)生感受液體內(nèi)部的壓強(qiáng)。（13）演示液體內(nèi)部有壓強(qiáng)。三.一物多用和挖掘?qū)嶒?yàn)潛力1.針筒在物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用（14）演示連通器原理。（15）演示液壓機(jī)的工作原理。（16）演示液體內(nèi)部的壓強(qiáng)僅與自由液面的高度有關(guān)。

三.一物多用和挖掘?qū)嶒?yàn)潛力1.針筒在物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用（17）演示潛水艇的工作原理。（18）演示液體的擴(kuò)散。用針筒吸入硫酸銅溶液，并通過針頭將硫酸銅溶液注入水的底部。三.一物多用和挖掘?qū)嶒?yàn)潛力1.針筒在物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用（19）演示液體沸點(diǎn)與壓強(qiáng)的關(guān)系：待水沸騰時(shí)接上針筒，用針筒向燒瓶內(nèi)壓氣，可見水立即停止沸騰；待水沸騰后，移去酒精燈，接上針筒并抽氣，即可見水又重新沸騰。（20）演示液體的絕熱膨脹可以制冷。在瓶內(nèi)注入少量酒精，用針筒向