物理课程与教学论14疑难实验

物理疑难实验及课程资源开发一、疑难物理实验一：验电器的改进1.验电器是常用的仪器,用久了，往往不能正常工作，怎么办？1.1其原因大多在于：（1）金属杆和金属外壳之间的材料已经在静电下变成了导体（材料老化或者材料表面不够清洁）。（2）指针或金属箔片因摩擦力太大不能转动。1.2静电的特点和静电下物体的导电性：（1）带静电的物体具有“电压高（高达几千伏甚至上万伏）”、“带电量少”等特点。（2）在静电高电压下，空气都可能被击穿变成导体，纸片、干木棍，甚至玻璃、塑料、橡胶等，也很可能都变成了导体。（3）带静电的物体因为带电量少，所以很容易把带的电漏光。1.3什么样的材料在静电高压下还能保持良好的绝缘性呢？（1）塑料薄膜：（变成了导体）（2）纸片：（变成了导体）（3）干燥的木棍：（变成了导体）（4）石蜡（蜡烛）：（还是很好的绝缘体）（5）泡沫塑料：（还是很好的绝缘体）

静电高压下的物体，它是否具有绝缘性能，必须通过检验才能确定。1.4解决的方案：（1）采用表面清洁的石蜡或泡沫塑料把静电验电器的金属杆和静电验电器的接地金属壳隔开，静电验电器通常即可恢复到良好的工作状态；（2）设法减小摩擦力力矩（使接触表面变得光滑或者减小接触面积）。提示：要展示较小作用力的传动效果，均可以考虑采用点接触来实现。思考：有人把能正常工作的静电验电器放在石蜡或泡沫塑料上，发现还是不能正常工作，问题可能出在哪里？1.5我们制作的灵敏验电器就是一个例子。它的创新之处：（1）采用了高压下的绝缘体；（2）利用点接触减少了摩擦力。它的优点：几乎可以在一切常见的条件下成功演示相关的静电实验，而且现象明显、制作简单、成本低廉、操作方便、经久耐用。疑难物理实验——案例二：水透镜的制作2、如何向学生展示透镜焦距连续变化所产生的光学效应？（如人眼的成像和动态调整过程）2.1、水透镜（1）实现从凸透镜到平面镜、再到凹透镜的连续变焦。（知识目标）（2）模拟眼中晶状体的改变，形象地模拟眼睛成像的过程，也能很好地模拟近视眼和远视眼矫正的验光配镜过程。（知识目标）（3）训练学员手脑并用的能力、科学探究的能力，并激发学员主动参与学习的积极性。（过程与情感目标）2.2水透镜的构造和示意图：制作水透镜的主要材料：（1）直径4㎝的塑料水管；（2）透明弹性膜；（3）长约30㎝的用橡胶管；（4）容积10毫升的注射器；（5）自行车气门芯等。2.3水透镜的优点：取材便利，制作简单，成本低廉，操作方便，既可以逼真地模拟眼中晶状体的改变，形象地模拟眼睛成像的过程，也能很好地模拟近视眼和远视眼矫正的验光配镜过程，还可以十分方便地实现从凸透镜到平面镜、再到凹透镜的连续变焦。水透镜.MPG

2.4

用水透镜演示凸透镜和凹透镜的成像规律和光学性质。二、自制教具

内涵：它是利用学生生活中十分熟悉的物品，通过制作加工成为演示物理现象或者探究物理规律的教学器具，具有通常具有亲切可信、结构简单、现象明显、操作方便等特点。优点：利用自制教具进行教学的优点（对学生）（1）便于学生学习抽象的物理知识，让学生感到学得容易、学得亲切、学得有用。（2）容易激发学生学习物理的热情和培养学生学习物理的兴趣。1.潜水艇模型（1）潜水艇模型的构造和示意图：（2）制作潜水艇模型的材料和工具：（i）一次性使用的20ml注射器1个；（ii）600ml左右的矿泉水瓶1个（密闭效果好，且能放入一个20ml注射器）；（iii）水；（iv）铜丝。（3）潜水艇模型的优点：取材便利、制作简单、成本低廉、操作方便、现象明显和经久耐用等优点，它可以逼真地模拟潜水艇的下沉、上浮和悬浮过程，可以让学生体验潜水艇的工作过程、揣摩潜水艇的制作原理。2.浮力方向演示器物体在液体中受到浮力的方向始终竖直向上。3.功夫魔盒：四两可以拨千斤一个质量较小的物体居然可以吊起质量较大的物体。4.流动的空气对周围物体施加横向吸引力模拟飞机机翼的升力结论：流速越快的地方，压强越小，吸引力越大5.滑动摩擦和滚动摩擦一体化演示仪6.光的反射定律演示器平面镜可旋转的刻度盘7.弹性势能与动能相互转化演示器8.简易脱水机9.圆锥自动爬坡实验的改进10.发电机模型三.一物多用和挖掘实验潜力1.针筒在物理实验中的应用医用针筒有以下特点可应用于物理实验:(i)作为有刻度的透明容器，易于观察和测量。(ii)能打气（压水）和抽气（抽水），可作气泵和水泵使用，而且易于操作。(iii)

密闭性好，能随意封闭一定质量的气体和水进行实验。三.一物多用和挖掘实验潜力1.针筒在物理实验中的应用1.1用于演示大气压的存在（1）盖住（拿去）橡皮帽，厚纸片被吸住（落下）。（2）向上抽动活塞，大气压使水随活塞上升。（3）用另一针筒将图中针筒内的空气抽出一定数量后，就可以握住针筒将下面的木块提起。三.一物多用和挖掘实验潜力1.针筒在物理实验中的应用（4）演示大气压的存在：用针筒抽气，气球逐渐增大。（5）粗测大气压强的大小：将针筒先抽水后压出水，再用橡皮帽封住口。根据刚好能拉动活塞的够妈的重力和针筒的横截面积，粗测大气压强的大小。三.一物多用和挖掘实验潜力1.针筒在物理实验中的应用（6）演示喷泉1（大气压的作用）：随着针筒抽气，彩色水像喷泉一样喷入瓶中。（7）演示喷泉2（见图中甲和乙）：在甲图中用针筒抽气，在乙图中彩色水像喷泉一样喷入瓶中。三.一物多用和挖掘实验潜力1.针筒在物理实验中的应用（8）演示压缩式喷雾器的工作原理：随着活塞推动，即可看到有喷雾喷出。（9）演示压缩空气做功：随着针筒B压气，针筒A的活塞可以将砝码举起。三.一物多用和挖掘实验潜力1.针筒在物理实验中的应用（10）演示大气压强的应用：随着活塞推动，即可看到砖块被顶起。（11）演示帕斯卡定律：液体可以向各个方向大小不变地传递外加的压强。三.一物多用和挖掘实验潜力1.针筒在物理实验中的应用（12）演示液体对容器底部的压强：装满水封好橡皮膜，倒立后橡皮膜由水平变为凸起；还可以将带橡皮膜的针筒插入水中，可以观察橡皮膜的形变和橡皮膜在水中深度的关系，让学生感受液体内部的压强。（13）演示液体内部有压强。三.一物多用和挖掘实验潜力1.针筒在物理实验中的应用（14）演示连通器原理。（15）演示液压机的工作原理。（16）演示液体内部的压强仅与自由液面的高度有关。

三.一物多用和挖掘实验潜力1.针筒在物理实验中的应用（17）演示潜水艇的工作原理。（18）演示液体的扩散。用针筒吸入硫酸铜溶液，并通过针头将硫酸铜溶液注入水的底部。三.一物多用和挖掘实验潜力1.针筒在物理实验中的应用（19）演示液体沸点与压强的关系：待水沸腾时接上针筒，用针筒向烧瓶内压气，可见水立即停止沸腾；待水沸腾后，移去酒精灯，接上针筒并抽气，即可见水又重新沸腾。（20）演示液体的绝热膨胀可以制冷。在瓶内注入少量酒精，用针筒向