初中物理实验专题研究.doc

初中物理实验专题研究1 运动和力的演示实验研究一、实验目的1了解斜槽装置及节拍计时器的使用方法；2研究有关运动和力的几个演示实验。二、实验器材斜槽轨道（J2127），斜面小车（J2108），机械节拍器（或电子节拍器），惯性演示仪，投影器，铁架台，支架，小铁球，磁铁，水碗等。三、实验仪器简介1斜槽轨道斜槽轨道是为演示直线运动和运动定律而设计的。它重要由三部分构成：轨道、光电门和电磁铁，其构造如图7-1所示。轨道长度为600 mm，正面附有标尺，其支架可以升降，以调成实验所需要的倾角。光电门共有两只，与简式计时器配套使用，可以作为计时的启动门，也可以作为终止门。通常在初中的演示实验中，以节拍器计时，不需要光电门。电磁铁的作用是控制小球的释放。2机械节拍器机械节拍器是运用摆的等时原理发出等时节拍的仪器，它的外形如图7-2所示。调节摆杆上摆块的位置，就可以控制摆的振动频率。摆杆居中时，将摆杆对在后面的标尺上，摆块下沿对着标尺的刻度数值即为每分钟的节拍次数。在节拍器外侧装有两个机钮。下边的机钮用来旋紧发条，为维持摆杆振动提供能量。上边的机钮是响铃控制杆。把此钮拉出，可以看到拉杆上标有“6”、“4”、“3”、“2”的刻度。如正好使“2”字露出，响铃就每2拍发声一次；露出“3”字，就每3拍发声一次，其余类推。 使用节拍器时，应将它放在水平的台面上，发条不要上得过紧，起动振幅也不要过大，实验完毕应使发条走松，再将摆杆上端压入木盒上方的隔板中，盖上盖板。 四、实验内容 1说明牛顿第一定律的演示 初中物理课本上用如图7-3所示的实验说明牛顿第一定律，它体现了一种真实实验与抱负实验相结合的科学推理方法。演示环节为： （1）让小车从斜面顶端滑下，滑到铺有毛巾的平面上，观测小车前进的距离。 （2）让小车从斜面顶端滑下，滑到铺有棉布的平面上，观测小车前进的距离有何变化。 （3）让小车从斜面顶端滑下，滑到铺有木板的平面上，观测小车前进的距离有何变化。请按照上述环节进行演示。每次实验前，应当向学生交代清楚实验的条件和做法：三种粗糙限度不同的表面；每次实验用的是同一个小车，让它从斜面的同一高度上滑下，以保持小车在三种表面上开始运动时的速度相同。使学生知道实验中的哪些条件保持不变，变化的是什么条件，以渗透研究方法。同时提醒学生注意观测三种情况下小车运动变化的情况和变化的条件，分析引起变化的因素，使学生明的确验目的，动脑筋思考问题。根据实验观测的结果，小车受到的阻力越小，它运动得越远，引导学生推理，假如小车不受任何阻力，它的速度将保持不变，永远运动下去。在这个实验方案中，不知你是否想过这样的问题：当小车在完全光滑的抱负平面上运动时，小车的轮子还会继续转动下去吗？小车的轮轴与轴承之间的摩擦会不会影响小车”一直运动下去”？对初中学生当然不也许也没有必要对此作进一步的讨论。有人认为，为避免这些麻烦，最佳能回避出现这一问题的条件，为此可以将小车的运动改为木块在平面上的滑动。用如图7-4所示的实验装置，将木块从弹射器中弹射出去，可以看到平面越光滑，木块滑行的距离越远。请做一下这个实验，并谈谈你的见解。2说明物体具有惯性的演示 惯性是物体固有的一种性质，固体、液体和气体都具有惯性。对于固体和运动着的物体具有惯性，学生有较多的感性知识，较容易接受。但对液体、气体和静止的物体具有惯性，学生缺少感性知识，故必须分别设计若干较为形象的演示实验，以加强学生对惯性的理解。 （1）液体具有惯性 如图7-5所示，将一只盛满水的碗放在小车上，手拉小车使其运动，达一定速度后，使其忽然碰到障碍物而停住，则碗中的水因惯性继续向前运动而泼向前方，说明液体具有惯性。做好此实验的关键是，小车必须逐渐加速，当小车速度大时忽然停止。 （2）气体具有惯性 如图7-6所示，在铁架台上安装一根水平横杆，在杆上悬若干细线，下端各系上一圆柱形或圆锥形薄纸筒。若在其一侧短促吹一口气，近处纸筒先被吹动，随后，远处纸筒也被吹动。这表白空气被吹动后，虽不再用力吹气，但它并不会立即停止，说明气体具有惯性。做好此实验的关键是，薄纸筒的中心必须在一条直线上；同时吹气必须短、急而有力，否则，实验不易成功。（3）静止的物体具有惯性 用图7-7所示的惯性演示仪，把钢球（或铜球、铁球等质量较大的球都可以）置于硬纸板上，并对准立柱顶端的凹孔。演示时，弹动弹簧片，将硬纸板忽然弹出，钢球由于惯性，保持本来的静止状态，在重力作用下直落入凹孔中。演示此实验时，硬纸板必须有足够的厚度（以能支持钢球而不变形为度），并且尽也许光滑。硬纸板的大小也应适中，以将其正中间放置在立柱顶端时，其一边恰好接触弹簧片平面为宜。为使球容易放稳，可在球上用钢锉锉去一点。 在图7-5中拿掉障碍物，将小碗盛满水放在小车上，忽然拉动小车，本来静止在碗中的水由于惯性欲保持静止状态，故会向小车运动方向的反方向泼出。做此实验时，碗中水的质量必须足够（最佳盛满）。 3说明力可以使物体的运动方向发生变化的演示力是物体运动状态变化的因素。物体运动状态的变化涉及速度大小和运动方向的变化。速度大小变化的实验不难做，但运动方向变化的实验有的比较困难。通常使小球在平面上运动，用磁铁吸引使它改变方向。这个实验的困难重要有两点：一是学生不容易看清小球在平面内的运动，二是磁铁离小球的远近不容易选得合适，经常由于过远而使偏转不明显，或者由于过近而将小球吸到磁铁上去。为克服上述困难，可采用如下措施： （1）如图7-8（a）所示，在投影器上放一块平面玻璃板，把玻璃板调水平，再在其上均匀地撒上薄薄的一层粉笔灰，将小球表面浸湿，使它从斜槽上释放。当小球从玻璃板上滚过时，即可留下它的运动轨迹，并投影在屏幕上。适当调节小球在斜槽上释放的位置和磁铁的位置，可以看到明显的偏转现象。 （2）如图7-8（b）所示，将制图板（或其它平板）的一端适当垫高，使板面向着学生倾斜放置，再使小铁球（可以用单摆实验的小球）从斜面上滚下，可使学生看到小球在磁铁引力作用下的偏转情况。为使现象明显，应注意调节斜面的倾角和磁铁放置的位置。 五、实验作业 1在说明牛顿第一定律的演示中，教师应当如何一边操作一边讲解？ 2请设计一个运动（或静止）物体（气体、液体、固体）具有惯性的演示实验。3 请对“力可以使物体的运动方向发生变化”的演示提出改善意见。2 关于摩擦力的实验研究 一、实验目的 1通过滑动摩擦力也许与哪些因素有关的分析，使学生初步掌握本实验的研究方法； 2研究影响准确测量滑动摩擦力的重要因素和做好实验的改善措施； 3研究如何通过实验比较滚动摩擦与滑动摩擦的大小。 二、实验器材 弹簧秤，长木板（5081厘米3），木块（lO64厘米3），力学小车，细线，定滑轮，祛码，祛码盘，棉布，毛巾布等。 三、实验研究 1引导学生根据实验课题，拟定实验的研究方法，培养学生的探索能力 为研究滑动摩擦力跟哪些因素有关，初中物理课本中采用的是单因子实验法（或称控制变量法）。假如按照课本上的方法做实验，容易使学生对实验结果产生怀疑：为什么不考虑摩擦力跟木块与长木板之间的接触面积的关系呢？因此，为使学生掌握本实验的研究方法，教师应认真做好实验预习指导工作，启发学生自己去思考，滑动摩擦力也许与哪些因素有关。教师不要加框框，不要一下把书中的分析和盘托出，对学生分析过程中出现的差错，宜因势利导。例如摩擦力与接触面积的关系，不妨让其作为一个因素进行研究。待众多因素分析出来后，教师则教给学生常用的研究方法：只让其中一个因素改变，而保持其它因素不变，观测摩擦力跟这个被改变的因素的关系。这个方法就是单因子实验法。至于改变哪一个因素的先后顺序，由学生自己拟定。待实验方案作出后，再让学生与对的的环节对照，从而使学生初步结识到，自己也有能力拟定实验环节。至于摩擦力与接触面积的关系，通过实验就可以得到澄清，从而进一步理解书上不考虑这个因素的因素。 2掌握实验本质，改善实验方法，提高实验质量 由于摩擦力不能直接测量，故只能通过二力平衡的方法间接测量。课本上是用动平衡的方法，规定木块做匀速直线运动。但这个规定对初中学生来说，困难较大。其因素是：用手拉弹簧秤做匀速直线运动不容易，任何一个导致不匀速的因素都会引起弹簧秤的指针发生忽大忽小的变化。学生既要小心地用手拉弹簧秤做匀速直线运动，又要观测弹簧秤的刻度，注意力分散，容易产生偶尔误差。由于弹簧秤自身受重力作用，拉线不能保持水平，增大了系统误差。因此，要提高实验技能，把误差减小到最低限度，关键是使木块稳定地做匀速直线运动。 为有助于培养学生的发明性思维能力，可启发学生考虑，变木块的动平衡为静平衡，即让支承物运动，保持木块静止。这样，木块所受支承面的滑动摩擦力必然与拉力平衡。用这种方法，读数比较稳定。如图7-9所示，把两只力学小车固定在长木板的两端，将木块放在长木板上，并将其一端用细线绳与水平放置的弹簧秤相连，在祛码盘内放适量的祛码，稍稍推动长木板，就会运动起来。由于木块处在静止状态，所以木块所受的滑动摩擦力与弹簧秤对木块的拉力是一对大小相等、方向相反的平衡力。这样，就可根据弹簧秤上的读数得出木块所受的滑动摩擦力。为锻炼学生的动手能力，也可把图7-9的装置简化，按图7-10所示的装置，用手直接拉动长木板，只要注意一定的操作技巧，就能获得稳定的读数。 四、实验内容 1研究滑动摩擦 （1）根据初中物理课本中的规定准备实验器材，如图7-11所示。在正式做实验前，用弹簧秤拉木块做匀速运动需反复训练，使弹簧秤指针能稳定在某一位置。同时规定做到边拉边观测，准确读出摩擦力的大小。 （2）按课本提供的方法测定滑动摩擦力的大小。改变加在木块上的祛码，测定滑动摩擦力。 分别将棉布或毛巾布铺在长木板上，在压力不变的情况下，测定摩擦力。 将木块侧放、立放，在不加珐码的情况下，测定摩擦力。 将上述各种条件下测量的数据记录列表，分析摩擦力与压力、接触面的材料性质和光滑限度以及接触面积的关系。 （3）用如图7-9或7-10所介绍的方法，按照上面环节（2）的过程再做一遍，记录数据列表，并比较它们的结果。 2研究滚动摩擦 设计一个说明滚动摩擦比滑动摩擦小的演示实验，并进行实际操作和测量。3. “筷子提米”实验的研究“筷子提米”的实验在初二物理课本中已有介绍，为帮助学生搞清这个实验的原理是由于摩擦力将米提起来的，可规定学生除采用课本上的方法外，再按下列环节进行实验： （1）杯中的米装紧（严实）后，用左手紧捂住米，右手拿一只竹筷从左手指缝中正对杯子中部插入，与不用手捂住米而将竹筷插入进行比较。 （2）杯中米装紧和未装紧两种情况下，用手紧捂住米插入筷子进行比较。 （3）用竹筷子和用光滑的玻璃筷或象牙筷做实验，并进行比较。 （4）用粗糙的米和用精白的大米分别做实验进行比较。 （5）分别用塑料水杯和玻璃杯实验进行比较。 从以上的实验对比中总结出摩擦力的规律。 五、实验作业 1如何通过实验证明滑动摩擦力的大小与接触面积无关？如何从理论上解释这个问题？2根据实验结果，试分析研究滑动摩擦力的几种方法的优缺陷。3 抽气机的使用和大气压强实验的研究 一、实验目的 1了解教学中常见的几种抽气机的构造、原理，掌握其使用方法。 2掌握验证大气有压强的实验方法。 二、实验器材 两用气筒，手摇抽气机，旋片式真空泵，马德堡半球，凡士林油，广口瓶，烧杯，鸡蛋，气球，酒精。 三、仪器介绍 1两用气筒 两用气筒具有抽气、打气、移气等多种功能。当两用气筒用于抽气时，真空度可达50毫米汞柱；用于打气时可达成3个大气压。可用来做马德堡半球、低压沸腾等实验。 （1）构造与原理 如图7-12所示，两用气筒是由手柄（1）、金属圆筒（2）、拉杆（3）、活塞（4）、抽气阀（5）、排气阀（7）、抽气嘴（6）、排气嘴（8）等组成。排气阀和抽气阀均为带有气阀的短橡胶管，管壁上开有一纵向缝隙。气体只能从气阀由内向外单向流动。当活塞向外拉时，气筒内压强低于大气压强，抽气阀（5）被压，缝隙张开，气体便由进气嘴（6）进入筒内，这样就形成了对被抽空容器的排气。当活塞向里推时，气筒中的压强高于大气压，抽气阀（5）因阀外压强大，缝隙受压而关闭；排气阀（7）则因阀内压强大，缝隙受压而张开。气体便由排气嘴（8）被排出，这样就形成了对容器充气和增大气体压强。 （2）使用方法抽气：选用内径为8 mm的厚壁乳胶管，用它将被抽容器与抽气嘴（6）连接，快拉慢推活塞，即可将容器中的气体抽出。 打气：用橡皮管把需充气的容器与排气嘴（8）连接，快推慢拉活塞，即可把空气打入容器。 移气：把两个容器分别接到抽气嘴（6）和排气嘴（8）上，快速推拉活塞，即可移气。 2手摇抽气机 手摇抽气机具有打气、抽气等多种功能。用于抽气时，真空度可达0.3-0.4毫米汞柱；用于打气时可达成4个大气压，可用于做马德堡半球、真空铃等实验。 （1）构造与原理如图7-13所示，通过转动飞轮，经曲柄连杆机构使活塞在气缸中上下运动，来回启闭进气通道和排气阀门进行工作。 （2）使用方法 抽气：用橡皮管将被抽容器与图（a）中左上方抽气孔连接，转动手柄即可抽气。 打气：用橡皮管将被充容器与图（b）中右上方排气孔连接，转动手柄即可打气。 抽气完毕随即取下橡皮管，以防机油跑入被抽空的容器内。放置时，用橡皮管将抽气孔与排气孔连接起来，以防尘土进入。 3旋片式真空泵 （1）构造与原理旋片式真空泵靠电动机带动。图7-14为其剖面图。转子上部在旋转过程中始终与泵腔上部内壁相切，把抽气孔与排气孔隔开。沿转子端面直径方向有一个滑槽，两个旋片（分别以黑、白色表达）就装在滑槽中。旋片能在滑槽中滑动，两旋片间压有弹簧，使旋片的外侧在旋转过程中始终压紧泵腔的内壁。内切处与两旋片间，一侧形成吸气室，另一侧形成排气室，而旋片间形成密封的移气室。连续转动即可抽气或充气。旋片式真空泵一般真空度可达510-4毫米汞柱，可用来演示低气压放电或做扩散泵的前级泵。 （2）使用方法： 加油：所加真空泵油应洁净，无沉淀。泵体侧面有一油标，油面升到油标窗口中间即可。 试转：注意电机转动方向应与皮带罩上的箭头方向一致。 抽气：抽气时选用的皮管内径应等于或大于抽气嘴内径。连接被抽系统的管路应尽量短，以保证抽气速率。在抽气嘴与被抽容器间还应安装真空截门。当被抽系统达成所需的真空度以后，应先关闭真空截门，使抽气嘴与大气相通，然后再停机，以防”反油”，导致事故。此泵不宜抽易燃、易爆或腐蚀性气体，也不宜抽具有大量蒸气的气体。 四、实验内容 1马德堡半球实验 （1）在马德堡半球的对口处涂上一些凡士林，再把它们合起来，用力挤压，并相对转动一下，使对口接合严密。 （2）用厚橡皮胶管（或乳胶管）将半球的管嘴和抽气机（或两用气筒）的抽气嘴连接起来，打开活塞进行抽气。 （3）抽气完毕，关闭活塞，取下橡皮管，让两人从马德堡半球的两边用力拉，无法将两半球分开。 （4）打开活塞，放入空气，两手即可容易地将两半球分开。 此实验向学生表白，大气不仅有压强，并且大气压强很大，进一步从量上加深对大气压强的结识。做好此实验的关键是：半球的对口必须平整、光滑。若对口处由于油污灰垢等导致凸凹不平，可用少量的溶剂仔细清除，切勿用锐器硬刮，或用砂纸打磨，以防损坏对口。用力拉开半球时，两半球必须由一人用双手扶持，以防用力拉开时，导致扭动、漏气而导致实验失败，或半球落地导致对口损坏。 2对“瓶吞蛋”实验的研究 （1）“瓶吞蛋”实验 为了说明大气压的存在，人民教育出版社出版的义务教育初中物理教科书介绍了“瓶吞蛋”实验：取一熟鸡蛋剥去外壳，另取一瓶口比蛋略小的广口瓶，瓶底铺层沙子。将熟蛋的小头盖在瓶口，蛋堵住瓶口。轻轻按压蛋的顶部，蛋不落入瓶内。再把浸过酒精的棉花点燃后放入瓶内，并趁火焰旺盛时用熟蛋的小头堵住瓶口，熟蛋即被“吞”入瓶内。 该实验生动有趣且富有启发性，但演示时难度较大：一是对蛋的大小规定较严格，稍大则蛋“吞”不下去，稍小则“吞”得过快，学生看不清“吞”的过程；二是用蛋去堵瓶口的时刻较难掌握。因此，在课堂上演示时效果往往不好，甚至演示失败。（2）对“瓶吞蛋”实验的改善按照下述方法对该实验进行改善，演示既方便可靠，又过程明显。 将瓶子口朝上放入热水中，用剥去壳的熟鸡蛋的小头堵住瓶口，轻轻向下按压蛋的顶部，蛋不落入瓶内。再把瓶移入冷水（或冷空气）中，则蛋可慢慢被“吞”入瓶内。（3）“瓶吞蛋”实验的延伸“瓶吐蛋”实验为了进一步培养学生的学习爱好，可将上述“瓶吞蛋”实验进行延伸，让瓶把“吞”下去的鸡蛋“吐”了出来。演示环节为：将瓶倒立，使鸡蛋的小头堵住瓶口。用热毛巾捂住瓶子，蛋便逐渐向外移动，待至瓶口被挤住后，将瓶子口朝上置于热水中，蛋便渐渐向上移动，被“吐”出瓶外。上述“瓶吐蛋”实验的缺陷是所用时间较长，特别是瓶倒立时蛋在瓶口挤住较困难。为此，可采用下述方法进行改善：将瓶倒立，蛋堵在瓶口，再将瓶口朝下按入烧杯内的热水中，蛋便不久被“吐”出。为了让学生看清楚“吐”的过程，也可以在蛋被“吐”出一部分后，再将瓶口朝上置于热水中，蛋便被渐渐“吐”出瓶外。为了用一个熟鸡蛋反复进行上述实验，可以用薄塑料纸把鸡蛋包住，并且在蛋的大头把塑料纸用细绳扎紧。这样演示时，既便于取、放鸡蛋，又可防止蛋被瓶口挤烂。（4）用气球代替鸡蛋进行实验该实验也可用气球代替鸡蛋进行演示。可将气球吹成比瓶口略大的椭球体，并且在气球内吹进适量的清水，用线扎紧后进行上述实验。由于气球比熟鸡蛋更富有弹性，所以演示时现象更明显，更生动。 3其他验证大气压存在的实验 可以证明大气压存在的实验很多，例如，用两个皮碗代替马德堡半球，模拟马德堡半球实验；玻璃杯盛水倒置实验（覆杯实验）；大号注射器活塞下悬挂重物的实验等等。可以对这些实验进行研究，并比较它们的优缺陷。 五、实验作业 1马德堡半球实验说明了什么？分析此实验成功的关键是什么？ 2初中课本上安排了哪些有关大气压强的实验？各达成什么目的？3请你设计一个验证大气压强的实验。4 液体内部压强实验的研究 一、实验目的 1掌握液体内部压强实验的方法。 2研究液体内部压强实验的关键。 3培养学生根据教学需要设计演示实验的能力。 二、实验仪器 两端开口的玻璃圆筒，侧壁开孔的玻璃圆筒，液体对侧壁压强演示器（J2141），液体内部压强实验器（J2113型），气球，微小压强计，铁架台，复夹，321412立方厘米的无盖透明水槽，塑料漏斗（口径6-7厘米），长40厘米的玻璃管，胶管，红墨水，注射器（50毫升），台秤，铁架台，铁夹，火柴盒，玻璃管（长100厘米，内径0.6厘米）。 三、实验内容 1液体对容器底的压强随深度增长而增大的演示 液体由于受重力的作用，对支承它的物体容器底也有压强。拿一个两端开口的玻璃筒，将其一端扎上一块橡皮膜，把水灌进筒里（如图7-15）。橡皮膜向下凸出，表白筒底受到了水的压强。水灌得越深，橡皮膜凸出越厉害。（为什么？）再把玻璃筒放入盛有清水的玻璃缸中，当筒外的水面跟筒内水面相平时，橡皮膜就变平。此现象说明了什么？2液体对容器侧壁压强随深度增长而增大的实验研究液体对容器侧壁压强用图7-16所示的装置进行演示。凸出的橡皮膜表白液体对容器侧壁有压强。 侧壁压强与深度的关系通常用图7-17所示的装置进行演示。 在这个实验中如何说明“液体压强随深度增长而增大”呢？我们知道，从伯努力方程可以解得水流出孔的速度,h从水面算起。它说明小孔的位置越低，水流速度越大。但如何使初中学生领略这一结论呢？有人提出从射程来加以说明，即“小孔位置越低，水流射得越远”。看来好象没有什么问题，但事实上这并不是一个普遍的结论。由于：喷出液体落在地面的时间为： 所以喷出液体的射程s为： 这就是射程与深度的关系。其中S和h都只取正值。 容易看出，h0和hH时射程最小。又由于 所以，时射程最大。 从以上的推导可以看出，射程最大的条件是。因此在做实验时，不能向学生强调最低孔的射程最大，只能讲“小孔的位置越低，水喷得越急”，但要使学生领略这一点，应故意识地把水喷射的急缓与喷射远近现象联系起来。因此，可把小筒垫高，使最低孔的位置处在H/2左右。 为了避免上述麻烦，我们可以改善此实验。实践证明改善的方法是多种多样的。例如，用图7-18所示的方法，用小塑料盒和圆珠笔芯管及橡皮膜做三个压强显示器，把它们分别插到不同的小孔中，往容器中灌满水后，橡皮膜即向外凸出。离水面距离越远，凸出得越厉害。这样的演示非常直观。 上述实验用J2141型液体对器壁压强演示器完毕。 3用验压器装置演示液体内部的压强 （1）实验装置 验压器 如图7-19 （a）所示。验压器由下列器件制成：塑料制的圆盒，其侧面具有小槽轮，通过槽轮上的孔把它安装在角形的金属杆上。盒口罩装橡皮薄膜，盒底上具有管嘴，以便由软胶管接通微小压强计。角形金属杆的上端装有长方形十字头，其孔中装有带捻柄的小槽轮。上下两个槽轮用传动带连结，当转动捻柄把手时，塑料盒也随之转动，可使盒口上的薄膜表面向上、向旁或向下。但无论如何，薄膜的自由面总是对着角形杆弯头的中心线。 微小压强计 将U形玻璃管固定在带厘米刻度的薄木板上，如图7-19（b）所示。U形管的一端是漏斗状，以便注入色水；另一端具有小葫芦头，以便接上胶管以后，保证严密不漏气。刻度板的背面具有支杆，使用时可将仪器用复夹支持在铁架台上。 水槽 做一个321412立方厘米的无盖水槽，其正面透明，也可用大烧杯代替。（2）演示方法用橡皮管连接验压器和压强计，并在水槽内装水，就能进行下列演示： 将验压器放入水槽到某一深度，转动橡皮面的方向，可演示“在液体内同一深度的各方向压强相等”。 可演示“液体内部压强随深度的增长而增长”。 水槽内分别装密度不同的液体，例如水和盐水，将验压器橡皮膜放在不同液体的同一深度上，从观测压强计的示数可知：在液体内部的深度相同时，液体的密度越大，它的压强也越大。 4. “液体内部压强与深度、与液体的密度有关，而与液体所受的重力和体积无关”的演示 我们在教学中发现，“液体内部压强与液体所受重力和体积无关”这一点，学生很难理解。他们总认为“液体受重力，所以有压强，因此，重力越大，压强也越大”。对初中学生来讲，用实验来克服这个难点是行之有效的方法。 （1）用漏斗装置演示 取一口径为6-7厘米的塑料漏斗，把气球皮蒙在漏斗口上，并用细线扎紧，使不漏气。另取内径0.8厘米、长40厘米的玻璃管，用一段橡皮管把它和漏斗连起来。（玻璃管的内径不宜太细，否则灌水时不易排出空气泡）。 先让学生观测不倒入水时，不管漏斗口朝上、下或侧面，橡皮膜都是平的。再沿管壁倒入红色水，排出空气，使水面距离管口约几厘米，然后按图7-20所示的方法进行演示。在演示的过程中观测凸状的变化。通过以上演示，从橡皮膜凸出情况的变化，可以说明：压强的大小与液面到容器壁面的竖直高度有关，与液体重力、体积无关。 （2）用台秤演示 如图7-21，将与开口长玻璃管连接的针筒倒装，针筒里装满水，使活塞压在一只台秤上，记下台秤的读数。然后再用一只很轻的火柴盒塞到台秤与活塞端面之间，台秤显示的压力值增大了。把火柴盒竖立地垫放进去，台秤显示的压力值更大。液体所受的重力没有变化，为什么显示的压力不同？ 四、实验作业 1根据你的体会，在指导学生用验压器演示液体内部压强特点时应注意什么？应培养学生哪些实验技能？2设计一实验，说明液体内部压强与液体重力、体积无关。5 阿基米德原理实验的研究 一、实验目的 1掌握有关阿基米德原理的演示方法。 2培养学生根据教学需要选择和创制代用仪器的能力。 二、实验器材 烧杯，阿基米德原理演示器，弹簧（带指针），标尺，铁架台，复夹，小筒，石块，去底的玻璃瓶，台阶形玻璃管，胶塞，烧杯，胶管，体积相等的铁、铝圆柱体，铁罐头盒等。 三、实验内容 1阿基米德原理实验的研究 （1）按照初中物理教科书上的方法演示阿基米德原理。 （2）用阿基米德原理演示器演示阿基米德原理如图7-22所示的阿基米德原理演示器是国家定型产品。它的设计巧妙，形象直观，演示效果好。其结构为：悬挂弹簧1、标盘2、长钩3、小捅4、溢水杯5、烧杯6、上游标7、下游标8、圆柱体9。用这个装置演示阿基米德原理有如下两种方法： 按图7-22所示装置进行演示。一方面在弹簧1上挂小桶4，再在捅下挂圆柱体9，移动下游标8，记录圆柱体未进入水中时弹簧下标盘2的位置。再使圆柱体渐渐浸入装满水的溢水杯中，浸没后，移动上游标7指出弹簧缩短后标盘2的位置。最后把从溢水口流入烧杯中的水所有倒入小桶中，观测分析现象从而归纳出结论。 按图7-23所示的装置，用两只相同的阿基米德原理演示器中的弹簧进行演示。一方面用A演示器的小游标标出圆柱体在空气中时弹簧标牌的位置，同时用B演示器上的游标标出挂空捅时弹簧标牌的位置，再使圆柱体浸没在溢水杯的水中，并把溢出的水倒入右侧小桶，最后分别标出两弹簧上下标盘的位置。由此可以看到A演示器减小的示数等于B演示器增长的示数，从而总结出阿墓米德原理。 做好该实验应注意：实验前给溢水杯中灌足水，使水由溢水口溢出为止；在圆柱体浸入的过程中，溢出的水都要进入接水杯中。 请用上述两种方法进行演示。并比较两种方法在教学上的优缺陷。（3）用自制仪器进行演示假如没有阿基米德原理演示器，可以因陋就简，寻找或自制代用仪器来演示阿基米德原理。 如图7-24所示的装置就是自制的阿荃米德原理演示器。其结构分为以下几个部分：带指针的弹簧、标尺、小筒、石块、去底部的瓶子、台阶形玻璃管、胶管、胶寒、烧杯。 实验方法： 在弹簧下端挂上重物和小筒，记下弹簧指针在标尺上的位置。然后向溢水杯注水到玻璃管口处，并将弹簧下的重物没入溢水杯中，此时溢水杯中的水将从玻璃管口流入烧杯中，弹簧秤的指针将上升，记下此时弹簧秤指针在标尺上的位置。最后将烧杯中的水所有倒入小桶中，观测分析，从而得出结论。（4）演示器材的选择做为演示实验，规定直观、明显，自制阿基米德原理演示器可以很直观地说明阿基米德原理。但假如器材选择不好，显示现象也不明显。常见的显示现象不明显的因素是：弹簧指针的可见度小；浸入液体中的物体，其体积与密度的选取不合适。 定型生产的阿基米德原理演示器的弹簧最大称量为250 gf，弹性系数为23 gf/cm，圆柱体的体积是140 cm3，演示现象很明显。因素是什么？若你手中有一个弹簧，挂200 g砝码时伸长8 cm。现用此弹簧演示阿基米德原理，规定物体及小筒挂在弹簧下时，弹簧伸长10 cm；物体所有没入水中时，弹簧缩回68 cm。若小筒质量为30 g，你如何选择物体的密度与体积？ 根据上述分析，拟定自制教具中弹簧的弹性系数和物体的密度及体积。2浮力与物体的形状、密度、浸入液体中的深度无关的演示浮力与物体的形状、密度、浸入液体中的深度无关，这一点学生很难理解。用实验克服这个难点是行之有效的方法。 （1）浮力与物体的密度无关 用上述图7-22、图7-24所示的装置分别测体积相同的铁、铝圆柱体浸没在同一液体中受到的浮力，结果如何？说明为什么。 （2）浮力与物体的形状无关 用同种材料（密度大于水）做两个体积相等的不同形状的物体。用上述装置分别测出它们所有浸入水中时受到的浮力，结果如何？说明什么问题？（3）浮力与物体所有浸入液体后的深度无关给你一个金属圆柱体，仍运用上述装置演示。把金属圆柱体浸没在液体中的不同位置，看弹簧的示数有无变化，说明什么问题？ 四、实验作业 1用阿基米德原理演示器和自制代用仪器验证阿基米德原理的结果如何？试进行分析比较。2现有弹簧秤、量筒、适当的物块（如干电池）、水和其它辅助器材，请你设计一个导出阿基米德原理的实验。6 温度的显示和比热实验的研究一、实验目的 1研究适合于初中教学的温度显示方法。 2研究比热实验的改善。 二、实验器材 低压电源（J1201），铁架台（附铁环），石棉网，酒精灯，明视温度计，烧瓶，试管，量筒，玻璃管，喷灯，锥形瓶，打孔器，电炉丝，接线柱，胶塞等。 三、实验内容 1研究显示温度的方法 在许多热学实验中，都需要测量物体的温度。常用的测温仪器有以下几种类型；（1）运用物体热胀冷缩的性质制造的温度计，如酒精温度计和水银温度计；（2）运用电阻随温度变化特性制造的温度计，如金属电阻温度计和半导体电阻温度计；（3）运用热电效应制造的温度计，如热电偶温度计。但这些温度计用于课堂演示存在着下列问题：普通的酒精温度计和水银温度计可见度太小，只能由一、二个学生临近观测读数；热电转换温度计，虽然可见度有所提高，但从教学角度来看，直观性较差，结构复杂，成本高，不适合初中学生的课堂演示实验。 可见度较大的温度计有如下几种： （1）明视温度计它是一种红色的酒精温度计，特点是：液柱粗并辅以三角玻璃管折光放大，使液柱的视宽度达3-5 mm；铝刻度板的刻度线粗并且间距大，便于远距离读数，明视距离达7米以上，合用于中小型教室的演示实验；感温泡伸出刻度板以外，可以插入各种大小容器进行测量，在液面下的标准插入深度为7.5 cm。如图7-25所示，它的测量范围是一10一l00。若要自制液体温度计，应当根据测量范围和演示规定选定测温物质和测温泡的体积。例如，规定测量范围为15-30，温度升高1液柱上升1 cm左右，若选用2 mm内径的玻璃管，用煤油作测温物质，根据它的体膨胀系数（1.0 10-3/度），可求得测温泡的体积约为30 m1，可用30 m1的小烧瓶或16 160 mm的小试管来制作，结构如图7-26所示。这种温度计只合用于温度变化范围较小的定性演示实验。 (2）气体温度计 由于气体的膨胀系数比较大（空气为3.67610-3/度），故可运用这种特性制成测温仪，称为气体温度计。 如图7-27所示的装置，配上适当的标记，便成为气体温度计。可根据不同的测量范围，选用不同规格的烧瓶、试管和不同内径的玻璃管。这种温度计的温度变化明显，但测量的稳定性差。以上介绍的温度计各有其特点，应当根据演示的规定（定性还是定量、可见度、对测温系统的影响等）进行选择。 请根据各种温度计的特点，选择和自制简易温度计，进行如下实验： 演示液体和气体的热膨胀现象； 演示温度计的使用方法； 演示“黑色表面的物体比白色表面的物体对辐射热的吸取本领强”； 演示“液体蒸发时温度要减少”。2比热演示实验研究课本上建立“比热”的概念是用图7-28所示的装置进行演示的，取的液体是相同质量的水和煤油。把它们放进烧杯中，取两个相同的电加热器进行加热。通过实验规定说明相同质量的不同物质吸取的热量相同时升高的温度不同，并且要对的地比较两种物质比热的大小。 上述装置由于使用了两个相同的电加热器，可以保证相同的时间内水和煤油吸取的热量相等。但由于使用了可见度小的温度计，影响实验效果。 为此我们可以自制一个如图7-29所示的温度计，代替上述温度计。 规定此温度计用内径为3 mm，长为300 mm的玻璃管，穿过胶塞插入试管（16 80 mm）的底部，再向试管中加2 g酒精，那么每升高1时玻璃管中液柱上升5-6 mm。作为演示温度计，可见度已能达成规定。量度范围在25左右。运用上述装置进行实验，热量耗散较大，温度计不便于固定，所以对此装置可进一步改善为如图7-30所示。选两个同样的锥形瓶，瓶口加封橡皮塞。塞上钻三个孔，分别插入温度计和铜接线柱，在铜接线柱的下端接5 左右的电炉丝。实验时在瓶中放质量相等的水和煤油（约100 g），然后把电炉丝接到15 V电源上即可。温度变化25左右，约5分钟左右即可完毕此实验。对于上述实验假如不用电加热器作热源，而用酒精灯作热源，也可以很好地保证实验完毕。如图7-31所示。具体做法是： 选用两个同样的试管，分别装上质量和温度都相等的水和煤油。盖上单孔塞，把两个完全相同的温度计用线拴好插入试管中，然后固定在铁架台上，规定两试管的底部对齐。通过铁夹调整试管高度；使其和石棉网刚好接触。点燃酒精灯，对试管加热，火焰的中心在两试管的中央，保证两试管在相等的时间里吸取的热量相等。 为了保证实验的可见度，温度计可用自制的温度计或用明视温度计。 四、实验作业 l记录你在实验时选用的温度计，并说明效果和特点。 2将比热演示实验的几种方案都试做一下，并进行比较。你有何体会？你认为尚有哪些地方需要改善？写出改善建议。3设计一个比热演示实验装置。7 扩散现象的观测和分子力的演示一、实验目的 1掌握演示扩散现象的方法。 2掌握演示分子力的实验技巧。 二、实验器材 广口瓶、玻璃、稀硝酸、铜屑、烧杯、墨水、注射器、带有阀门的U形管、高锰酸钾溶液、钩码、铅圆柱、刀、锉、玻璃片（边长8厘米、方形）、环氧树脂胶、弹簧、铁架台、扁平玻璃缸、直尺、细线、垫板等。 三、实验内容 1扩散现象的演示及观测 气体、液体、固体均可发生扩散现象，这种现象的观测一方面来自实验，另一方面来自生活。例如，长时间堆放煤的墙角变黑，糖放在水里，过一会水变甜。下面通过实验观测扩散现象。 （1）气体的扩散气体扩散可以用有色气体（如二氧化氮）来演示。 在一个广口瓶里放入一些碎铜屑，向铜屑上滴几滴稀硝酸，这时瓶内就产生了红棕色的二氧化氮。小心地用玻璃片盖好，为了防止漏气，可在瓶口涂一些凡士林。然后在玻璃盖上倒放一个相同的广口瓶，使两瓶对准，如图7-32所示。演示前提醒学生，二氧化氮是比空气重的气体。 演示时，抽去玻璃盖，让学生观测密度大于空气的红棕色二氧化氮扩散到上