力学实验报告.doc

低成本实验在力学中开发创新的研究实验报告【实验目的】1、 设计低成本实验器材，开发低成本实验2、 进行实验操作，锻炼动手能力3、 参与实验过程，获得实验体会4、 明确实验原理，掌握操作要领5、 探讨实验方法，提高创新能力【实验器材、方法、现象、分析及用途】【实验一】细管吹乒乓球实验【器材准备】细管、乒乓球【实验方法】取内径约38mm的细管为宜。若管太细，出气量小，乒乓球很难被吹起；若太粗，出气量大，虽可以把乒乓球吹起，但在肺活量一定时，吹气时间太短，球精彩悬浮的时间过短。把细管一端含在口中，另一端做为出气口。若细管一端粗另一瑞细，则细的一端做为出气口。【实验现象】 竖直向上，吹气，把乒乓球放在出气口上方，会发现乒乓球不会跑掉，而只在其上方打转儿。【实验分析】细管吹出的气流出来后，大体上散开成圆锥状气流，把乒乓球放在上方，气流冲击着小球，小球在竖直方向上受到重力和气流的冲击力。二力基本上平衡，使小球漂浮在气流里一样，不会落下来。【实验用途】针对流体压强与流速的关系的内容，设置了此简单易做的小实验，为学生们验证了气体的压强与流速的关系：在气体和液体中，流速越大的位置压强越小。【实验二】会跳远的乒乓球 【器材准备】高脚杯2个、乒乓球1个【实验思考】乒乓球放在高脚杯中，你怎样吹气，球才会跳出杯子呢？【实验方法】把两个高脚杯并排放置，将乒乓球放在第一个杯子中。从不同角度吹气，看看乒乓球有什么状况：对著球的侧面吹气；对著球的上方吹气。【实验现象】向球的侧面吹气，乒乓球不容易跳到第二个杯子里去（或跳出来），向球的上方吹气，乒乓球会浮起来，继续吹，就跳入第二个杯子去了。【实验分析】向球的侧面吹气，乒乓球侧面的压力会变小，乒乓球会向侧面移动。向球的上方吹气，上方压力变小，从而使乒乓球浮起来，才能跳入第二个杯子中。【实验用途】该实验的主要目的是向学生展示：流速大的地方压强小，流速小的地方压强大。实验生动有趣，能让学生更容易地融入课堂的学习气氛钟来。【实验三】鸡蛋的惯性实验【器材准备】鸡蛋、硬纸片【实验方法】将鸡蛋放在硬纸片上，用力打纸片，让纸片飞出，观察现象。【实验现象】用力打硬纸片，纸片飞出后，鸡蛋留在原处。【实验分析】鸡蛋留在原处是因为鸡蛋具有惯性，由于鸡蛋原来是静止的，还要保持原来的静止状态，所以会留在原处。我们用鸡蛋做实验时，很容易将鸡蛋打破。如果将乒乓球剥开灌砂再用胶水粘合代替鸡蛋使用，效果一样，还可以反复使用，又避免了鸡蛋打破的尴尬。【实验用途】通过反复试验，能让学生意识到生活中的物体都具有惯性，让学生走进一个活生生的物理世界，在学习中轻松地突破知识难点。 【实验四】利用惯性知识区分生熟鸡蛋 【器材准备】生熟鸡蛋各一个【实验方法】用同样大小的力，使两个鸡蛋在光滑的桌面上转动，观察两个鸡蛋的转动有什么不同，并分析哪个是生鸡蛋，哪个是熟鸡蛋。【实验现象】两个鸡蛋一个转动得较快，一个转动得较慢。【实验分析】生鸡蛋里面的蛋清和蛋黄呈液态，在蛋壳里可以自由运动；而熟鸡蛋里面的蛋清、蛋黄是固体，并和蛋壳成为一个整体。转动生鸡蛋时，鸡蛋里的液体由于惯性，仍会保持原来的静止状态，会阻碍蛋壳的转动，所以生鸡蛋会转得慢，而熟鸡蛋不会受到来自内部的阻碍作用，所以会很快的转动起来。【实验用途】此实验用生活中常见的物品为同学们展现了抽象的概念惯性，惯性是物体的一种固有属性，表现为物体对其运动状态变化的一种阻抗程度。实验道具简单，不仅让学生体验到物理学的趣味性，更加深了学生们对概念的理解。【实验五】用矿泉水瓶探究物体惯性与质量的关系【器材准备】矿泉水瓶【实验方法】将空矿泉水瓶放倒在水平桌面上，向它的侧面吹气，观察现象。再将瓶中装满水，用同样的力吹气，观察现象有什么不同。【实验现象】将空矿泉水瓶放倒在水平桌面上，向它的侧面吹气，它会很容易被吹得滚动起来。当瓶中装满水再用同样的力吹它时，它却不容易被吹动。【实验分析】空的矿泉水瓶质量较小，当向空的矿泉水瓶吹气时，矿泉水瓶很容易就发生了运动状态的改变。而将矿泉水瓶中装满水后，矿泉水瓶的质量增大，再向其吹气时，其保持原有运动状态的能力增大。这些现象说明，质量大的物体不容易改变运动状态，即质量大的物体惯性大。【实验用途】该实验用以向学生们解答物体质量与惯性的关系，实验材料取材自身边常见物品，能更好地加深学生们的印象，巩固学生的知识。【实验六】证明大气压强的存在【器材准备】乒乓球、矿泉水瓶、水【实验方法】在矿泉水瓶中装满水，用乒乓球盖严瓶口，手按住乒乓球把瓶子倒过来并放开手，观察现象。【实验现象】放开手后水没有流出来，乒乓球也没有下落。【实验分析】大气有压强，正是由于大气压强的作用，乒乓球才不下落。【实验用途】此实验能让学生亲身感受和验证大气压强的存在，直观形象、生动有趣，比任何语言描述效果都好。 【实验七】认识浮力 【器材准备】1个弹簧秤、1把锁、1个装水的玻璃杯【实验思考】当我们躺在水面上像帆船一样漂浮著,我们都知道是水的浮力在支撑我们。但你可知道怎样测量浮力吗？【实验方法】先把锁挂在弹簧秤下，记录弹簧秤的刻度。然后将弹簧秤挂的锁放入水中，记录此时弹簧秤的刻度。观察比较两次记录下的刻度是否有不同。【实验现象】将锁放入水中后，弹簧秤的刻度发生变化，弹簧秤上显示的数值变小。【实验分析】锁放入水中以前，弹簧秤所显示数值即为锁所受重力，锁浸在水中，会受到水对它的向上的支持力，即浮力。两次记录的差值就是水对小铜锁的浮力。【实验用途】该实验主要带领学生认识浮力这一概念，并了解测量浮力的基本方法。【实验八】演示浮力的方向【器材准备】乒乓球、细线，烧杯、水【实验方法】先将一根细线一端粘在乒乓球上，一端粘在大烧杯底，然后向烧杯中注水，观察现象。【实验现象】粘有细线的乒乓球浮起，并且细线与水平面是垂直的。【实验分析】在学习浮力时，对浮力的方向是向上的很容易理解，但对浮力总是竖直向上的认识、理解有一定困难。用此实验可说明浮力方向是竖直向上的，当倾斜烧杯时细线仍然竖直，说明浮力方向总是竖直向上的。【实验用途】通过该实验，使学生对浮力方向总是竖直向上印象深刻，此实验直观、形象，便于加深对老师讲课内容的理解，很容易使学生突破知识上的难点。 【实验九】探究浮力产生原因【器材准备】乒乓球、可乐瓶、水【实验方法】将一只塑料可乐瓶剪去底部（瓶颈的截面直径略小于乒乓球的直径）。把一只乒乓球放在瓶底，从上面倒入水，观察乒乓球的现象。【实验现象】观察到有少量水从乒乓球与瓶颈缝隙中流出，但乒乓球并不上浮，直到水倒满后，乒乓球还沉在水底没有浮起来。用手指堵住瓶颈的出水口，乒乓球上浮。【实验分析】因为乒乓球下部没有水，所以没有受到水对其向上的压力，只有水对乒乓球竖直向下的压力，所以乒乓球始终沉在水底。当用手指堵住瓶颈的出水口，由于乒乓球下部有了水，所以受到了向上的浮力，由于乒乓球所受浮力大于其自身重力，所以乒乓球上浮。【实验用途】该实验取取材容易、操作简单、现象明显、趣味性强，让学生了解：浮力产生的原因是物体上下表面所受的压力差，而且大气压强是可以通过水作用于水中的物体的。 【实验十】水中悬蛋 【器材准备】玻璃杯两个、水、食盐、蓝墨水、筷子、鸡蛋【实验思考】想一想能用什么办法使鸡蛋在水中不漂起又不沉下，而是悬浮在水中？【实验方法】在玻璃杯里放三分之一的水、加上食盐，直至不能溶化为止。再用一只杯子盛满清水，滴入一两滴蓝墨水，把水染蓝。取一根筷子，沿著筷子，小心地把杯中的蓝色水慢慢倒入玻璃杯中。玻璃杯里下部为无色的浓盐水，上部是蓝色的淡水。动作轻而慢地把一只鸡蛋放入水里，并观察现象。【实验现象】鸡蛋沉入蓝水，却浮在无色的盐水上，悬停在两层水的分界处。先把锁挂在弹簧秤下，记录弹簧秤的刻度。然后将弹簧秤挂的锁放入水中，记录此时弹簧秤的刻度。观察比较两次记录下的刻度是否有不同。【实验分析】生鸡蛋的相对密度（比重）比水大，所以会下沉。盐水的相对密度比鸡蛋大，鸡蛋就会上升。【实验用途】该实验让学生了解浮力大小与两个因素有关：液体的密度,排开液体的体积。公式为：F浮=gV排实验新奇有趣，便于调动学生注意力及课堂积极性，提高课堂效率。【实验十一】用塑料瓶演示力的作用效果【器材准备】矿泉水瓶【实验方法】用双手挤压塑料瓶，再用手推装满水的塑料瓶，观察现象，分析问题。【实验现象】双手挤压塑料瓶，可以使瓶发生不同程度的凹陷变形。用手推装满水的塑料瓶，可以使其运动。【实验分析】塑料瓶发生不同程度的凹陷变形，说明力可以使物体发生形变。用手推装满水的塑料瓶使其运动，说明力可以改变物体的运动状态。【实验用途】只要留心观察和思考，探究的器材就在我们身边。该实验能够直观的说明：力可以使物体发生形变，也可以说明力可以改变物体的运动状态。【实验十二】用塑料瓶演示力的三要素【器材准备】矿泉水瓶【实验方法】将矿泉水瓶装满水正放在水平桌面上，分别用大小不同的力沿同一方向推，观察现象。再分别用大小相同的力沿不同的方向推，观察现象。分别以相同的力推矿泉水瓶的中下部和上部，观察现象。【实验现象】用大小不同的力沿同一方向推塑料瓶，用力越大塑料瓶推出越快。用大小相同的力沿不同的方向推，塑料瓶推出的方向也不同。用相同的力推矿泉水瓶的中下部和上部，塑料瓶倾斜的程度不同。【实验分析】将矿泉水瓶装满水正放在水平桌面上，分别用大小不同的力沿同一方向推可以演示力的作用效果跟力的大小的关系，分别用大小相同的力沿不同的方向推，可以演示力的作用效果与力的方向的关系，分别以相同的力推矿泉水瓶的中下部和上部可以演示力的作用效果与力的作用点的关系。【实验用途】该实验材料简单，随手可得，制作步骤简单，学生能够独立完成并明白：力的三要素是力对物体的作用效果取决【实验十三】探究压力的作用效果【器材准备】塑料瓶、水、海绵【实验方法】先将装有一半水的塑料瓶竖放在一块软海绵上观察海绵的凹陷，再将塑料瓶内装满水，重新竖放在这块软海绵上，比较两种情况下塑料瓶对海绵的作用效果。把一装满水的塑料瓶分别正放、倒放在海绵上，观察并比较海绵的凹陷情况。【实验现象】可以观察到和装一半水的塑料瓶相比，当塑料瓶中装满水时，海绵凹陷的更严重。当塑料瓶分别正放，倒放在海绵上时，海绵凹陷的程度也有所不同，塑料瓶倒放时的海绵比正放时的海绵凹陷更严重。【实验分析】当瓶中只有一半水时，瓶子对海绵的压力较小，当瓶中装满水时，瓶子对海绵的压力增大，故可观察到海绵的凹陷更明显，即：压力的作用效果跟压力大小有关。当分别将装满水的塑料瓶正放、倒放在海绵上时，其凹陷情况的不同表明：压力的作用效果跟受力面积有关。【实验用途】该实验用以探究压力的作用效果：压力的作用效果与压力大小和受力面积有关。当压力相同时，受力面积越小，作用效果越明显。当受力面积相同时，压力越大，作用效果越明显。【实验十四】探究液体压强与深度的关系 【器材准备】塑料瓶、水【实验方法】在塑料瓶的侧壁上不同高度的地方扎几个小孔，再往瓶内倒水，比较水从空中喷出的远近。【实验现象】可以观察到从不同的孔向外喷出水的远近不同，上面的孔喷水较近，下面的孔喷水较远。【实验分析】 由实验现象可以看出液体压强与深度有关，故不同位置的孔喷出水的距离不同。深度越大，压强越大，故位于下面的孔喷水的距离更远。【实验用途】该实验向学生展示液体压强与深度的关系，所用器材巧妙利用了学生身边的物品，比传统实验更具“亲切感”，更贴近学生生活实际。【实验十五】空气的质量【器材准备】1架天平、2只一样重的气球、打气筒【实验思考】同学们知道吗，空气也是有质量的。怎样证明空气也有质量呢？【实验方法】把两只气球分别放在天平的两端，天平保持平衡。拿起另一只气球，给气球打气并将气球口系紧。将打起气的气球放到天平的一端，没打气的气球放到天平的另一端，观察天平的变化。【实验现象】打气之前，天平的两端是相平的。打气之后，天平偏向打气后的气球一端。【实验分析】两只气球在打气前，质量相等，因此天平保持平衡。打气后的气球增加了气球内空气的质量，因此，天平偏向打气后的气球一端。如果是带有指针刻度的天平，就能测出空气的质量数。【实验用途】以测量空气是否有质量为切入点，带领学生们步入物理学科广阔的世界，培养学生主动探索、创新的精神。【实验十六】瓶子赛跑 【器材准备】两个瓶子、沙子、水、长方形木板一块、两本厚书【实验方法】用长方形木板和两本书达成一个斜坡，将水倒入一个瓶子中，将同等重量的沙子倒入另一个瓶子中，把两只瓶子放在木板上，在同一起始高度让两只瓶子同时向下滚动。装有沙子和装有水的两个同等重量的瓶子从一个高度滚下来，谁先到达终点？【实验现象】可以观察到装水的瓶子比装沙子的瓶子提前到达终点。【实验分析】 沙子对瓶子内壁的摩擦比水对瓶子内壁的摩擦要大得多，而且沙子之间还会有摩擦，因此它的下滑速度比装水的瓶子要慢。【实验用途】用肉眼可看到的现象向学生展示摩擦力对物体的影响，将一些抽象的物理现象转变得直观、形象，吸引学生注意力，加深学生的记忆。【实验十七】会吃鸡蛋的瓶子【器材准备】熟鸡蛋1个、细口瓶1个、纸片若干、火柴1盒【实验思考】为什么鸡蛋会从比自己小的瓶子口进去？【实验方法】熟蛋剥去蛋壳。将纸片撕成长条状，点燃后仍到瓶子中。等火一熄，立刻把鸡蛋扣到瓶口，并立即将手移开。观察鸡蛋会有什么现象。【实验现象】可以看到的熟鸡蛋进到了比自己小的瓶口中【实验分析】纸片刚烧过时，瓶子是热热的。而当鸡蛋扣在瓶口后，瓶子内的温度渐渐降低，瓶内的压力变小，瓶子外的压力大，就会把鸡蛋挤压到瓶子内。【实验用途】该实验简单易做，让学生们更容易体会气体压力的影响，生动有趣地激发学生的学习兴趣和求知欲，为学生创造了有利的学习环境，使其能够从中直接获得对物理现象和物理过程的丰富感性认识。【实验十八】重力的产生及方向 【器材准备】小球、线、重锤、斜面【实验方法】向上抛出小球，观察小球下落的方向。将重锤一端连在线上，一端连在斜面上，挂起后观察线的方向，再将斜面水平放置，挂起后观察线的方向。【实验现象】向上抛出小球，小球总是会落到地面。重锤挂起后，线总是与水平面垂直。【实验分析】 地球对它附近的一切物体都有力的作用，地球对它周围的物体都有吸引的作用，因此向上抛小球，小球总是会落到地面。重力的方向与水平面垂直且向下，而不是垂直物体表面向下。【实验用途】通过简单的实验现象告诉学生：重力的方向与水平面垂直且向下，实验简单易懂，便于学生理解记忆，让原本复杂的物理知识通过简单明了的实验现象回归到生活中。【实验十九】探究滑动摩擦力大小的影响因素 【器材准备】塑料瓶、水、书【实验方法】将塑料空瓶放在水平桌面上，用手拖动塑料瓶水平匀速运动，再在塑料瓶中装满水后用手拖动塑料瓶水平匀速运动，比较两次用力的大小。将装满水的瓶子倒放在水平书本上，一只手控瓶，一只手控书，用不同的速度拉动书本，比较用力是否相同。【实验现象】拖动装满水的塑料瓶感觉更费力了，需要用更大的力气。用不同的速度拉动书本，发现控瓶的手感觉不变。【实验分析】 拖动空瓶比满水瓶需要的力小是因为滑动摩擦力与压力有关。发现控瓶的手感觉不变，说明滑动摩擦力与相对速度无关。【实验用途】该实验所用器材简单易得，简单形象地验证了：滑动摩擦力的大小与压力有关，与物体运动的速度无关。帮助学生认识到对生活和物理实验的深入观察和了解是形成物理概念、掌握规律的基础。【实验二十】自制喷雾器 【器材准备】塑料瓶、两根吸管【实验方法】在塑料瓶中装上适量的水，左手拿着一支吸管竖直插入瓶内水中，右手横拿着另一支吸管，将嘴对着横管的一端用力吹气，观察管内液面和管口的情况。【实验现象】当用嘴对着横管另一端用力吹气时，会发现塑料瓶中直立管中的水位立即上升，继续用力吹，水就可以上升到管口并喷出形成水雾。【实验分析】 吸管吹气的地方空气速度很快，这样此处压强变小，但是塑料瓶中吸管下面的压强几乎没有变化，所以就会把水压到吹气的地方，接着就被快速的气流打碎形成水雾状，形成水雾喷出。【实验用途】该实验用以向同学们演示：流体在流速大的地方压强小，在流速小的地方压强大。实现现象形象直观，容易激发学生们的学习兴趣，还能让学生主动参与到探寻规律、发现规律的活动中来。【实验二十一】割橡皮的问题 【器材准备】橡皮一块、小刀一把、直尺一把【实验方法】先用直尺割橡皮，观察现象。再拿小刀用相同的力割橡皮，体会两次的感觉有什么不同。【实验现象】使用直尺很难将橡皮割开，而使用小刀却能很容易地把橡皮割开。【实验分析】 直尺没有小刀锋利。即直尺与小刀相比，对橡皮来说，使用直尺时的受力面积大于使用小刀时的受力面积。当压力一定时，受力面积越小，压强越大，所以更锋利的小刀更容易把橡皮割开。【实验用途】生活中许多常见的现象往往包含了许多有趣的科学道理，该实验形象生动地解释了受力面积与压强的关系，实验简单，但却深入人心。 【实验二十二】模拟火箭升空的气球实验【器材准备】气球、细管、细绳、夹子【实验方法】 先把一个气球吹胀并用夹子夹紧，用细绳穿过细管，再用胶布将气球固定在细管上，将绳子两端拉直，松开夹子，观察气球的情况。【实验现象】 当夹子松开时，气球向后喷出气流，在气流的作用下，气球会飞奔而去。【实验分析】当气球向后喷出气流时，它对喷出的气流有一个向后的作用力，根据力的作用是相互的，喷出的气流对气球也有一个向前的作用力 【实验用途】此装置简便直观地能够表明力的作用是相互的。【实验二十三】听话的浮沉子实验【器材准备】 废矿泉水瓶、口服液瓶，【实验方法】 先将矿泉水瓶中装入适量的水，将口服液的瓶盖去掉装入适量的水，然后倒置在矿泉水瓶中，使其能漂浮在液面上，拧紧矿泉水瓶盖，用力捏矿泉水瓶，观察现象。【实验现象】 当用力捏矿泉水瓶时，口服液瓶下沉，当手松开后，口服液瓶又上浮。【实验分析】当用力捏矿泉水瓶时，矿泉水瓶内的压强增大，使得口服液瓶的气体体积变小，口服液瓶受到的浮力变小而下沉，当手松开时，瓶内的压强恢复原状，小瓶内的气体体积变大，受到的浮力变大而上升。 【实验用途】此装置简便直观地能够表明1、影响浮力的因素，2、气体在其他条件不变时，体积变小，压强变大等问题。【实验体会】通过这些力学部分低成本实验的设计、制作和操作，我们不仅对设计低成本实验的能力有了提高，器材的制作更加熟悉，并且把低成本实验融入到教学当中，提高了老师和学生的的动手能力和创新能力。我们对这些低成本实验进行了大致归类，这些低成本实验运用到初中物理的实验方法主要有以下几种：1、控制变量法：物理学或生物学中对于多因素（多变量）的问题，常常采用控制因素（变量）的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题，而只改变其中的某一个因素，从而研究这个因素对事物影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法。它