变废为宝初中物理实验设计

初中物理 初中物理说课稿全套初中物理测密度方法初中物理基础知识点初中物理教学简案初中物理质量密度提优 废物利用实验用废弃的材料做实验，能够节约实验材料，节省实验经费，减轻学生心理压力，增强大胆动手的能力。下面首先介绍几个利用废灯泡自制的器材做的物理小实验。　　　取220V100W以上功率的废灯泡的灯丝约2cm长一段。把灯丝与两节干电池2.5V小灯泡串联起来，闭合电键灯泡发光并且较亮，再用火柴给灯丝加热，可见小灯泡变暗。　1.导体电阻随温度升高而增大　　打碎玻璃灯泡，拆去玻璃芯外边裸露的两段铜线，把它拧入灯头后，再与220V40W以下小功率的灯泡串联，接入220V的电路中，接法如图1所示。灯泡并不发光。用酒精灯给玻璃加热至发黄变软时，可见灯泡发光。　　2.玻璃由绝缘体变成导体玻璃芯上支持灯丝的两段钢丝可以做接线柱的线头，接好线旋入灯头（代替插头）即可使用。　　　3.用作安全电压下使用的插头把灯泡插入清水中，可见灯泡的两侧在水中比较明亮，与水中的气泡相似；把灯泡放在蜡烛的火焰上，将上半部均匀地熏黑，待冷却后插入水中，可见黑色两侧变成银白色。　　　4.光的全反射现象　　　　在气体、液体的热膨胀、热辐射与物体表面颜色的关系及液体沸点与压强关系等实验中可使用废灯泡代用烧瓶。使用之前应先把废灯泡的金属螺口头去掉。方法有3种：一是把金属螺口头放在酸中腐蚀掉；二是用锉刀或者铁锯把金属螺口头从中间截掉，如图2所示；三是把金属螺口头下端粘接处用酒精灯加热，使之受热松脱趁焊锡受热熔化时把焊在螺口上的两根铜丝拉脱，再把封口玻璃管掰掉。　　　　　5.做代用烧瓶在加工操作过程中，必须用毛巾把灯泡包住，以免灯泡破碎，玻璃渣刺伤手指。这样制得的瓶口呈圆形、较结实。再把两段铜丝紧靠玻璃芯处折断。要注水时，用螺丝刀把玻璃芯在小眼处（通气孔处）冲断。图3是气体受热膨胀的装置图，图4是热辐射与物体表面颜色关系的实验装置图。　6.代替圆底烧瓶使用将废灯泡的颈部用棉线绕上五圈，滴上适量汽油或酒精，用手横握再用火柴点燃，慢慢转动其受热均匀，待火焰熄灭时，立即竖起插入冷水中，废灯泡就可以从绕线处断裂，这样就可以把玻璃芯和灯丝等取出，作为圆底烧瓶使用。　　　7.凹面镜和凸面镜的成像实验　用上述类似于制圆底烧瓶的方法，使灯泡在直径最大处断裂，制成一个透明的玻璃半球。用墨汁在半球里侧半边涂成直径4cm的一个圆，作为凸镜。再在半球另半边外侧也涂成一个约4cm的一个圆，作为凹镜。如图5所示（墨汁干时裂成网状后不便观察，可以多涂几次或未干时观察）。使光从斜上方照射在人的脸部，把凸面镜或凹面镜放在斜下方，就可以看到在凹镜上成倒立缩小的像，凸镜上成正立缩小的像。用上述装置还可以验证口径相同的平面镜和凸面镜在离镜同样距离时，从凸面镜观察到的范围要比平面镜大。　8.光的色散实验　如上所述将废玻璃灯泡截成球面镜的剩余部分倒放，盛上清水。让光从上方斜射到水面上，就可以从斜下方看到彩色光带。9.制做显微镜镜头将废灯泡玻璃芯加热拉成丝，再加工成带柄的小玻璃珠，可用作单显微镜镜头。这种显微镜头制作容易，透明度好。直径2mm的玻璃珠，其放大倍数约为160倍。　10.制作凸透镜和凹透镜制作凸透镜方法有4种：一、把当作圆底烧瓶用的废灯泡注满水，就是一个凹透镜，但焦距很短；二、把灯泡沿对称轴平面相对的两面留出直径约3~4cm的圆，其余全部涂上黑色，然后注入清水即成一个双凸面镜组，焦距稍长些；三、把用作球面镜的玻璃半球注入清水，放在支架上，焦距较长；四是把两个球面曲率大小不同的灯泡叠加。如图6所示。取得合适的圆玻璃片的方法是把球状玻璃灯泡放在水中，用剪刀剪出需要的大小。制作凹面镜方法有3种，如图7所示：一、取平板玻璃一块，在上面滴上清水，把灯泡取下的半球压在上面，即成口径约)2cm的凹面镜二、两块球面玻璃凸面相对，相接触处抹上清水即可；三、把两个曲率大小不同的球面叠加。2.废注射器在物理新课程学习中的妙用 废注射器取材容易，可以人手一支开展实验。这既能够很好体现从生活走向物理的新课标理念，又有利于学生动手实验能力的培养，使物理知识变得直观、具体、形象、生动；培养学生创造意识、提高创造思维能力和物理学习兴趣。这里举出几个它在物理教学中巧妙利用的例子。1．验证大气压的存在　（1）去掉针头左手拿好针管，右手向后拉动活塞至针管末端，感觉施力的大小，松开右手可观察到活塞静止不动。接着左手执好针管，大拇指堵严管口，右手向后拉动活塞，可感觉到比前次用力大了许多；左手不动，松开右手，可观察到活塞自动返回。　　（2）将去掉针头的针管口没入水中，向后拉动活塞可观察到水慢慢流入针管内。当水进入针管三分之二左右时，取出针管让管口朝下，可观察到水不会从针管口流出；向上拉动活塞直至活塞从针管中拔出，这时观察到水从针管内流了出来。2．粗测大气压的值　将活塞推到针管的底端，密封管口，倒置针管然后在活塞上挂1．25L的塑料空瓶。向瓶中缓慢注水直到活塞开始下滑，用弹簧测力计测出此时瓶和水总重力，量出针管的长度，然后利用针管上的刻度（即体积值）利用公式算出活塞的面积，再根据压强公式便可求出大气压强的值。3．演示压缩体积使气体液化向注射器内吸入少量乙醚，用橡胶塞将针口封闭，向外拉动活塞便可看到针管内的乙醚“不见了”；然后用力向内推动活塞便可看到乙醚又“出现了”。　　　　　　用针管吸入80℃以上的热水至针管的四分之一左右，观察到水并不沸腾；接着用手堵严管口，向后拉动活塞时可观察到管内的水产生大量气泡，剧烈沸腾起来；向前慢慢推动活塞时可发现沸腾减慢直到停止。4．验证水的沸点随气压变化而变化　　　　去掉注射器顶端，将其针管开口端用力推压在手掌上，然后向上提起活塞，可看到针管内皮肤向上凸起，由此可以证明人体内存在气压。5．证明人体内存在气压　　　　选取一大一小两个注射器，先给一个注射器中吸取一定量的水，然后去掉针头，用橡胶管将两注射器相连就成了简易的液压机。（用两只手同时向下压活塞便可以感受到大活塞上的压力明显大于小活塞。）6．演示液压机原理　　　将上例中的“液压机”的活塞抽掉，就形成了连通器。向一个针管中注水便可以观察到两针管中的水面是相平的。7．演示连通器原理　　　　　　　用一只针管（或一个塑料瓶）制作一个潜水艇模型，然后用橡胶管与另一只针管相连，向后拉动活塞便可看到向后拉动活塞时，“潜水艇”下沉，向前推动活塞时“潜水艇”上浮。8．演示潜水艇原理　　　　由于针管上标有较精确的刻度因而可以代替量筒与其它工具结合来测定液体或固体的体积与密度。9．代替量筒由以上实验可以看出，利用废针管进行实验简单、直观，可操作性很强，实验现象明显，效果显著。但是在进行实验时应该注意以下的几个问题：1．使用时一定要注意消毒，妥善处理好针头和针管的安全和卫生。2．实验不能只停留在表面现象一定要仔细分析其中的物理道理。3.用空粉笔盒自制成全反射演示器演示光的反射定律本实验可用空粉笔盒作为学生分组实验的器材，具体办法是：先照图4－8（a）那样，剪去粉笔盒的盖子和两个侧面，保留底面和另外两个侧面。再将侧面2沿底线剪开，使它可以绕跟侧面1相邻的棱边转动[图4－8（b）]；为了防止棱被撕开，可在里面贴一条医用胶布。再在侧面的外表面以棱为对称轴画上角的标度，可以以5°或10°为一格[图4－8（C）]。为了便于操作，可以将侧面1的直角边裁成以O为圆心的圆弧[图4－8（d）]。　　反射面可用普通平面镜的边角料，截成小长方块，尺寸可大可小，例如3×1厘米2。小平面镜的背面可贴上稍皱的香烟铝箔纸，以用来做漫反射实验。平面镜两端用医用胶布包牢，正中留一条不宽的缝（图4－9）。　　光源可用袖珍电筒（如钢笔电筒）。这种电筒多用聚光灯泡，发出的光束较为集中，为了使光线清晰，可用胶布遮挡灯口，使光束成平扁形。实验时，使屏的两个半面在同一平面内，把小平面镜的中缝正对光屏的棱，平放在桌上（图4－10）。此时棱就作为入射点的法线。将小电筒的玻璃面靠近面1的圆弧边，并使小电筒玻璃面上留的狭缝跟圆弧边垂直。在学生自己做这个实验时，按亮电筒，不用暗室也能看到一束入射光和一束反射光。　　　　(1)在硬币上抹点蜡或抹一点肥皂；　　　　(2)先将硬币放在吸水纸上，再把纸平放到水面上，然后戳掉薄纸；　　　　(3)做一个小铁圈，把硬币托放在上面，然后放入水中，小心翼翼地移去铁圈。　　　　　　4.在力学、电磁学和光学中用硬币可以做以下实验：1．水的表面张力1．1吸引　取一只脸盆，盛满清水。用手指拿着一枚硬币(壹角、伍分或贰分币都行)，水平地轻轻放入水面，使硬币浮在水面上(硬币应是干燥的，水是平静的，动作轻轻的)。如有困难，可用以下方法之一：用同样方法再放人两枚硬币。然后用手指轻轻拨动，或者用嘴轻轻吹气，使硬币逐渐靠拢。随着它们不断地靠近，可以观察到：当硬币间距小于1厘米时，不用施加任何外力，它们会自动相互靠拢，最后紧挨在一起，如图1a所示。如果用手轻轻拨动其中一枚，另一枚也跟随移动。似乎它们间存在某种相互吸引的力。原因：分值硬币是用铝镍合金铸成的，其密度约为水密度的2.7倍，它们浮于水面不下沉是凭借水的表面张力。尽管它们没有下沉，但毕竟将水面压下去了，在硬币周围形成一个局部凹陷区。后放的硬币在水的表面张力作用下迫使它们向低凹处移动，这就是它们相互吸引的奥秘。用同样方法还可使更多硬币同时浮于水面，它们聚在一起，形成十分有趣的图案。　　　1．2分离　　　　水面上漂浮着三枚贰分硬币互相连在一起呈三角形，如图1所示。将一根外径为5毫米的细玻璃的一端沾上一些水，然后将玻璃棒上沾水的一端放到三枚硬币中央的水面上。当玻璃棒上的水和三枚硬币中央的水面一接触，由于水和水之间存在着内聚力，在玻璃棒上水的内聚力的作用下，使三枚硬币中央的水面升高，这样三枚硬币在水的表面张力的作用下，向四周低处移动，他们就互相分离了。图1b是三枚硬币分离的俯视图。2.静电斥力　　我们已经知道，使两枚干净硬币漂浮在水面上，当它们靠近到一定距离时，会相互吸引到一起，无论怎样用嘴吹，都不能使紧挨着的硬币分离。可用静电分离这两枚硬币。为防止静电干扰，盛水的盆不要用金属盆。取一有机玻璃棒(直径约6～8毫米)，将它裹在丝绸内用力摩擦数次，则玻璃棒上带有大量正电荷。然后将该棒置于这两枚紧挨着的硬币上方，尽量靠近但不能接触硬币，也不能使棒沾上水，这时可观察到：随着棒的靠近，两枚硬币会自动分离，如图2所示。实验原理是这样的：在硬币的重力及水的表面张力的共同作用下，水面像一层橡皮膜似地呈凹形，硬币便向低洼处移动，而紧靠在一起。当带电棒接近两硬币交界处上方时，由于静电感应，使硬币及水面都感应大量电荷，其极性与棒上电荷极性相反，硬币间出现一对斥力，使硬币相互推离。另外，水面带电也能减小表面张力。由于硬币外侧远离带电棒，使外侧水的表面张力大于硬币接近处水的表面张力。而这个张力差的方向也正是使硬币趋于分离的方向。实验成功的关键在于：环境干燥；有机玻璃棒不能太粗且带上足够的电荷。　3.感应电动机　　将几枚伍分硬币浮于盛有清水的大瓷碗的水面上，并使硬币静止于水面中央。将强磁铁的一极紧挨硬币上表面。当磁钢沿硬币表面绕其竖直轴旋转时，可观察到这样一个现象：非铁磁性物质的硬币竟然跟着磁钢绕其铅垂轴旋转。一旦磁钢停止旋转，这几枚硬币也立即随之停止转动，如图3所示。　　　　由于磁钢在旋转时，在水面附近的空间形成一个旋转磁场，根据法拉第电磁感应定律，硬币在旋转磁场中切割了磁感线，产生了感应电流。但毕竟受到水的阻尼等硬币旋转的角速度始终小于磁钢旋转的角速度。浮于水面的硬币怎么会自动旋转起来呢?4.磁化现象　　　　可用1O—2O枚一元硬币傲磁化实验(1元硬币是用铜镍合金制成的，是典型的软磁材料)。实验方法丰富多彩，实验结果让人惊叹：磁铁能吸引1O多枚叠放成圆柱形的硬币(竖直、水平均可以)；也可吸引5—7枚立放的硬币(两圆相切)，这时轻轻拨动最下面的硬币，它还可以在空中自由旋转；在磁铁上面可立3—5枚硬币f还可以用硬币搭“积木”桥、硬币在平放的条形磁铁上滚动、把叠放成圆柱形的硬币横放在桌面上，将磁铁竖直慢慢靠近这叠硬币时，硬币会自动一枚接一枚的向两侧倒下⋯⋯(图4)　　　5.磁屏蔽　　如图5所示，将磁钢A用夹子固定在铁支架上，取一枚硬币B和一根锦纶细线，用粘胶将细线一端固定在硬币B的表面上，而将细线的另一端固定在铁架台的底座上，将B提起来竖直方向靠近磁钢下端约为1厘米左右，此时硬币竟奇迹般地悬浮在空中而不掉下。现取一块2毫米厚的薄软铁皮C插入磁钢A和硬币B之间的空间，结果硬币落在桌面上。这是由于软铁皮具有良好的导磁作用，所以从磁钢发出的磁感线大部分集中到软铁C上，而只有少量的磁感线穿过软铁皮C，因此在铁皮C下面的磁感应强度就大为减小，铁皮C在此起了磁屏蔽作用。　　　　取一枚硬币放在桌上，硬币上叠放一只空玻璃烧杯，可以明显看到杯底的硬币，如图6所示。然后往烧杯内注入清水，当从烧杯四侧用目光寻找位于杯底的那枚硬币，却怎么也不到了。硬币哪儿去了呢？　　　6.光的全反射　其实硬币并没有消失，只是光的全反射玩弄的把戏。来自硬币的光线从光密媒介——水，射入光疏媒介——空气的分界面时，由于入射角大于或等于临界角，因此，这部分光线被分界面全部反射掉了。　　　　　　　　　3.将三个易拉罐装入质量不同的沙，用天平分别测出其质量，用弹簧测力计测出罐和沙所受的重力，用来研究物体的质量与所受重力的关系。5.用易拉罐巧做物理实验1.在易拉罐中分别装入不同体积的水，依次用金属棒敲击听声，可用来研究音调的高低与空气柱长短有没有关系。　2.将两个易拉罐用棉线相连做成一个“土电话”，用来说明固体可以传声。　4.将易拉罐放在倾斜的木板表面，使其从同一位置由静止分别滑下和滚下，观察两种情况下运动的快慢。比较相同情况下滑动摩擦和滚动摩擦的大小。5.用铁钉在易拉罐不同的高度上扎眼，装水后比较其喷射的距离。研究液体内部压强与深度的关系。6.将空易拉罐口向下在酒精灯火焰上方烤一烤，罐冷却后能听到声音且看到罐变瘪了。用来说明大气压强的存在。7.将空易拉罐放在盛有水的盆中浮在水面，而将其卷成一团下沉。说明将密度大于水的材料做成空心物体可以浮在水面上。　　8.用白纸和黑纸包住两个装满水的易拉罐，在太阳下晒相同时间，看谁的温度升高得多。研究相同条件下的白色物体和黑色物体的吸热能力是否相同。9.用导线及导线夹将电源、开关、灯泡和易拉罐组成串联电路，闭合开关，看灯泡是否发光。研究易拉罐的材料是导体还是绝缘体。　　谢谢大家！