中学物理教学中开展的几个低成本实验

Ｖ０１．２６　Ｎｏ．３２５　理教学探讨　第２６卷总第３２５期　（Ｓ）　１０．２００８．４２．　ｏｆ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｔｅａｃｈｉｎｇ　２００８年第１Ｏ期（上半月）　中学物理教学中开展的几个低成本实验　雷　庆　，向瑞平。，罗琬华　１、西南大学物理科学与技术学院，重庆市北碚区４００７１５　２、重庆寿龙溪中学，　重庆寿区４０１２４９　摘要：低成本物理实验不仅可以弥补物理实验仪器的缺乏。而且能够有效地激发学生的学习动机，培养他们的动　手实践能力和创新能力。　关键词：中学；物理教学；低成本；物理实验　中图分类号－．Ｇ６３３．７　文献标识码：Ａ　文章编号：ｌＯＯ３—６１４８（２０ｏ８）１Ｏ（Ｓ）一００４２—２　在低成本物理实验中强调利用十分便宜的　材料、物品或器具做物理实验，做实验尽可能少　花钱或不花钱，如利用生活中的廉价材料（如橡　皮筋、气球、鸡蛋、塑料袋等）、易得材料（如水杯、　钢勺、硬币、塑料尺等）和废旧材料（如易拉罐、　饮料瓶、牙膏皮等）［１］。低成本物理实验材料易　１　一物多用　用学生熟悉的生活用品做实验，可以拉近物　理与生活的距离　让学生感受科学的真实性，培　养学生的科学探究能力和创新意识。如钢尺可以　用来探究声音的规律：　（１）探究声音的产生　用一根长钢尺，压紧　在桌面的边缘，适当调节钢尺伸出桌面的长度，　拨动伸出桌面的端部，钢尺发出了声音，钢尺也　得、实施便利；结构简单、体验性强；物具它用、体　现自创。　’　低成本物理实验常常借用日常生活中的非实　在振动。由此可知，发声的物体在振动。　（２）　探究声音的音调　用一根长钢尺，压　验物品来开展实验，可以考虑一种生活材料或物　品可以做哪些实验，一项实验活动可以利用哪些　生活材料和物品等发散性问题，在物理教学中可　以通过低成本实验来培养学生的创新思维能力：　从图３可以看出，当距离很远时，相互排斥　紧在桌面的边缘，使钢尺伸出桌面的长度约为全　长的１／３，拨动它伸出桌面的端部，听钢尺发出　的声音，观察它振动的快慢。再缩短钢尺伸出桌　根据（２）式，有：　，　的作用力趋于零。当距离逐渐减小时，感应的影　响逐渐加强，作用力随距离的变化就复杂起来。　约在Ｘ—ｚ。处斥力达到最大值。进一步减小距　离时，斥力竟会下降。再连续减小距离时斥力竞　下降到零并转化为吸引力。我们最关心的一点，　当然是斥力和吸引力的分界点Ｐ的坐标。为便于　数学处理，令ｚ—ｔＲ，利用Ｐ点的作用力为０，可　得：　ｔ。一２ｔ。一２ｔ。＋ｔ＋１—０　（８）　Ｒ。　Ｒ。　—ｚ—ｉ　—Ｒ＋ｏ６１８Ｒ　．一０．６１８Ｒ。　即镜像电荷　离金属球心的距离与点电荷金　属球面的距离相等，都是金属半径的０．６１８倍（这时　镜像电荷与源电荷的距离正好是球的半径Ｒ）。　根据（３）式，有：　＿Ｑ　＝Ｑ・Ｒｚ—Ｑ　一即（￡。十ｔ　一１）（￡　一ｔ一１）一０。　０．６１８Ｑ。　，　，　解出（８），可得有实际意义的唯一实根为　１．６　１　８。且　当点电荷Ｑ离金属球面的距离为　即镜像电荷是源电荷电量的０．６１８倍。　一个静电学题目的三个答案，都与黄金分割　０．６１８Ｒ时－＇诈用力为零，距离大于０．６１８Ｒ时为　斥力，小于０．６１８Ｒ时为吸引力。　发现这样一个特别的分割点之后，我们非常　惊奇，不禁要追问，当点电荷Ｑ离金属球面的距　离为０．６１８Ｒ时，镜像电荷的位置和电量为多少？　律的０．６１８直接联系起来。大家都知道０．６１８在　单变量函数进行优选的科学实验中和科学艺术　中都是重要的判据。这样，不但这个题目的计算　结果因三次出现０．６１８而容易被记住，而且还增　加了这个题日的审美情趣。　（栏目编辑　罗琬华）　下面我们继续讨论：　维普资讯 http://www.cqvip.com 第２６卷总第３２５期　２００８年第１Ｏ期（上半月）　物理教学探讨　Ｖ０１．２６　Ｎｏ．３２５　（Ｓ）　１０．２００８．４３．　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｔｅａｃｈｉｎｇ　面的长度，拨动它伸出桌面的端部，使它振动的　幅度跟上次大致相同，听它发出的声音跟上次相　比有什么变化。由此可知，钢尺振动越快，频率越　方案６　实验器材：弹簧秤，木块，细线，量　筒，盐水；实验方法：用弹簧秤测量木块的重力　Ｇ，在量筒中倒入一定量的盐水，并测其体积Ｖ。，　高，它发出声音的音调也越高。　（３）探究声音的响度　用一根长钢尺，压紧　将木块放人盐水中，测出此时的体积为　ｚ。表达　式：Ｐ—Ｇ／ｇ（Ｖｚ—Ｖ１）。　在桌面的边缘，适当调节钢尺伸出桌面的长度，　并保持伸出长度不变，用大小不同的力拨动它伸　出桌面的端部，使钢尺能够发出声音，同时观察　钢尺振动的幅度。当用力较大时，钢尺振幅较大；　拨动钢尺的人听到声音的响度较大。　方案７　实验器材：弹簧秤，已知密度的物　块，烧杯，水，盐水；实验方法：用弹簧秤测量物块　在空气中的重力Ｇ１，用弹簧秤测量物块在水中　的示重Ｇ２，用弹簧秤测量物块在盐水中的示重　Ｇ。。表达式：Ｐ一（Ｇｘ—Ｇｚ）ｐ／（Ｇ１一Ｇｚ）。　３　改进教材中的实验　（４）探究声音的音色　用一根长钢尺，压紧　在桌面的边缘，适当调节钢尺伸出桌面的长度，　拨动它伸出桌面的端部，使钢尺能够发出声音；　真空不能传播声音的实验，装置的气密性和　抽气机的质量都会影响实验的效果。可设计如下　的小实验：先将音乐芯片的开关打开，音乐声响　起，然后将其放人空的暖水瓶中，塞紧瓶塞，音乐　声立即消失∞］。这个简易的小实验不仅可以验证　用另一根塑料尺，压紧在桌面的边缘，拨动它伸　出桌面的端部，使它同样发出声音，比较他们发　出的声音，发现声音有差别。　２　一题多解　声音的传播需要介质，真空中不能传播声音，而　且激发学生的学习兴趣。　教材中的一些实验，方案唯一，步骤具体不利　于启发学生的发散思维。教师可以有针对性地设　计一些实验题目，让学生自主选择器材，设计不同　的方案，从而培养他们思维的开放性和灵活性。　如，怎样测出食盐水的密度？（学生以小组为　单位设计实验方案）　方案１　实验器材：密度计，烧杯，盐水；实　验方法’：用密度计直接测量盐水的密度；表达式：　密度计的示数。　图　１　方案２　实验器材：天平，量筒，烧杯，盐水；　实验方法；①用天平称量烧杯和盐水的总质量　挂在支架上的重物，会对支架产生一个怎样　的效果呢？学生的思路一时模糊不清。教师可以　让学生用铅笔（１支）、带扣细绳（１根）、钩码（１　个）做随堂小实验，如图ｌ所示，让学生回答自　；②将盐水倒入量筒中一部分，测出它的体积　Ｖ；③用天平称量烧杯和剩余盐水的总质量　ｚ。　表达式：Ｐ一（　ｌ—ｍ２）／Ｖ。　己的感受，通过学生亲自体验，不仅学习兴趣提　高了，而且创新意识也加强了。　用气球制作一个水凸透镜：用一个透明的气　球，在里面充人一部分水，用细线扎紧，让太阳光　照射气球，可以观察到在气球后面出现了一个很　亮的光斑。如果在气球后面较近的位置放一个物　方案３　实验器材：天平，水，烧杯，盐水；实　验方法：①用天平称量烧杯的质量Ｙｎ，②用天平称　量烧杯和水的总质量　，③将水倒出，在烧杯中　倒人等体积的盐水，再用天平称量烧杯和盐水的　总质量ｍｅ。表达式：Ｐ一（ｍｅ一　）　／（ｍ。一　）。　方案４　实验器材：压强计，刻度尺，烧杯，　盐水；实验方法：用压强计测量一定深度＾处的　压强Ｐ。表达式：Ｐ—ｐ／ｇｈ。　体，气球就变成了一个放大镜，通过气球观察，就　可以看到物体正立、放大的虚像。　参考文献：　方案５　实验器材：弹簧秤，小石块，细线，　量筒，盐水；实验方法：用弹簧秤测量小石块的重　Ｉ－ｔ３张伟，郭玉英，刘炳升．“非常规”物理实验概念探讨　Ｉ－ｊ］．物理教师。２００６，３　力Ｇ　，在量筒中倒人一定量的盐水，并测其体积　，－１２１雷庆，徐斌全，宋树平，罗琬华．农村中学井展低成本　物理实验的研究［Ｊ３．内蒙古师范大学学报（教育科学　版），２００８，２　用弹簧秤测量小石块在盐水中的示重Ｇ２，并　测其此时盐水的体积Ｖ　；表达式：Ｐ一（Ｇ。一　Ｇ２）／ｇ（Ｖｚ—Ｖ－）。　（栏目编辑　罗琬华）