精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)專心---專注---專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)用日常材料制作物理實(shí)驗(yàn)教具四川師大物理與電子工程學(xué)院潘學(xué)軍自從我們國家的前總書記江澤民同志關(guān)于“創(chuàng)新”講話以來，即，1995年在全國科學(xué)技術(shù)大會和1998年在俄羅斯新西伯利亞科學(xué)城的講演以來。這些年關(guān)于如何培養(yǎng)大、中、小學(xué)學(xué)生的分析問題、解決問題能力，動手實(shí)踐能力，創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力，這類詞語、話題在各種文件、報(bào)紙、文章、廣播、電視等各種場合出現(xiàn)的頻率是越來越高與其相關(guān)的話題也越來越多。當(dāng)今世界各地的教育家一致認(rèn)為，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力是現(xiàn)代教育的首要目標(biāo)，也是社會變革與進(jìn)步的一個重要指標(biāo)。如何把培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力與我們的教學(xué)相結(jié)合是我們每個教育工作者義不容辭的責(zé)任。作為一個中學(xué)物理教師若能利用日常生活中的廢品和常見材料設(shè)計(jì)制作一些簡易、實(shí)用的教學(xué)用具，除滿足自己的教學(xué)需要外，還可通過教具制作開展一些學(xué)生的課外活動，讓學(xué)生掌握一些常見工具的使用方法和技巧以培養(yǎng)學(xué)生熱愛學(xué)習(xí)、熱愛生活和勤儉節(jié)約精神并能以此提高他們的實(shí)踐創(chuàng)新能力，就是一件非常有意義的工作。要做好這項(xiàng)工作需要我們在座的各位共同努力。由于在創(chuàng)新這方面我們的經(jīng)驗(yàn)、方法也不太多，但我想根據(jù)近年來我們物理學(xué)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，為培養(yǎng)學(xué)生在創(chuàng)新、實(shí)踐等方面的綜合素質(zhì)、綜合能力所作的一些工作，給在座的各位同仁作一簡要匯報(bào)，以起拋磚引玉之用。不當(dāng)之處敬請批評指正。為了加強(qiáng)和提高同學(xué)們的創(chuàng)新意識和能力，特別是提高利用新技術(shù)、新方法、新材料改造舊儀器，設(shè)計(jì)新儀器以提高中學(xué)物理教學(xué)水平和質(zhì)量的能力，從2006年以來我們學(xué)院給物理學(xué)專業(yè)的學(xué)生新開設(shè)了一門叫《物理實(shí)驗(yàn)研究與創(chuàng)新》的課程，該課程開設(shè)以來一直受到學(xué)生們的歡迎，通過該課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生在動手實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力方面得到一定的提高，致使我校的學(xué)生在畢業(yè)求職和這幾年參加全國師范專業(yè)大學(xué)生物理專業(yè)技能大賽方面都取得較好的成績。現(xiàn)在這門課已從原來開始的選修課變成必修課，課本也從講義變成正式出版的教材。下面將課程中有關(guān)教具制作的目的意義及部分相關(guān)自制教具應(yīng)用實(shí)例中的部分內(nèi)容介紹給大家，希望對你們今后的工作有所幫助。一．自制物理實(shí)驗(yàn)教具的意義物理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，物理實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)的重要部分。物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)、物理理論的建立和物理學(xué)的發(fā)展，都離不開實(shí)驗(yàn)，都必須以嚴(yán)格的物理實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，并受到實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)。因此,物理實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)的創(chuàng)立和發(fā)展中占有十分重要的地位，同時(shí)在推動其它科學(xué)和工程技術(shù)的發(fā)展中也起到重要的作用。不言而喻，在物理教學(xué)中物理實(shí)驗(yàn)的作用是非常重要的。自制儀器教具是古往今來歷代科學(xué)家的優(yōu)良傳統(tǒng)。物理學(xué)的許多重大成就在很多情況下就是伴隨著儀器的成功設(shè)計(jì)而誕生的。如：1785年法國的庫倫用自己設(shè)計(jì)的扭秤，通過“扭秤實(shí)驗(yàn)”研究電荷之間的相互作用力，發(fā)現(xiàn)了我們現(xiàn)在所熟知的庫侖定律；還有1798年英國的物理學(xué)家、化學(xué)家卡文迪許利用自己設(shè)計(jì)的更大的扭秤，測定了萬有引力常數(shù)G值大小；又如，英國的物理學(xué)家，約瑟夫·約翰·湯姆遜于1897年用特殊設(shè)計(jì)的陰極射線管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)而發(fā)現(xiàn)了電子，后來他又用他的學(xué)生查爾斯·湯姆遜·里斯·威爾遜發(fā)明的原子型的云室測定了電子的荷質(zhì)比，從此人們不再認(rèn)為原子具有整體性了。更重要的是1888年，德國的物理學(xué)家亨利希·赫茲用他自己設(shè)計(jì)的儀器產(chǎn)生了預(yù)先設(shè)定頻率的電磁波，并通過進(jìn)一步研究，觀察到了電磁波也像普通光波一樣，具有反射、折射、衍射等性質(zhì)。這樣，麥克斯韋于1863年所作的預(yù)言完全得到了證實(shí)。7年以后，馬可尼和波波夫利用赫茲的電磁波實(shí)驗(yàn)，分別發(fā)明了無線電報(bào)，開創(chuàng)了通信技術(shù)的新紀(jì)元。后來愛因斯坦對法拉第、麥克斯韋、赫茲作了如下評述：法拉第和麥克斯韋的思想，是物理學(xué)自牛頓以來的一次最深刻和富有成效的變革；……麥克斯韋的天才迫使他的同行們在概念上要作多么勇敢的躍進(jìn)。只是等到赫茲以實(shí)驗(yàn)證明了麥克斯韋電磁波的存在以后，對新理論的抵抗才被打垮。在中學(xué)物理教學(xué)課堂上，國外很重視學(xué)生自己動手自制儀器。例如英國TomDecan著的中學(xué)物理教材中，他在講述胡克(HookeRobert1635～1703)定律時(shí)，就要求學(xué)生用新的裸銅線自制彈簧秤。他要求每個學(xué)生用直徑1mm左右的銅絲，在圓鉛筆上繞(25～30)圈然后每次用10克砝碼將彈簧拉長，做出記錄。由此總結(jié)出胡克定律的基本思想。

我們認(rèn)為，提倡自制教具，不僅僅是教學(xué)條件困難才自制教具，即使辦學(xué)條件好的重點(diǎn)中學(xué)也該重視自制教具。教師用自己制作的教具與使用廠家生產(chǎn)的教具來講課，教學(xué)效果是不一樣的。使用廠家制造的儀器，雖然比較規(guī)范、比較精致美觀，但是，使用自制的儀器教具，卻可以更能讓學(xué)生看到儀器的內(nèi)部構(gòu)造，了解儀器的工作原理。另外更重要的是：當(dāng)學(xué)生看到那些用生活物品與身邊的常見材料來做實(shí)驗(yàn)時(shí)，會使學(xué)生覺得物理離自己更近，容易激發(fā)學(xué)生熱愛物理、熱愛科學(xué)的情感。現(xiàn)在普通高中新物理課程標(biāo)準(zhǔn)中已明確指出：要突出物理學(xué)科特點(diǎn)，發(fā)揮實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的重要作用，物理實(shí)驗(yàn)是高中物理教學(xué)中的重要內(nèi)容。教師應(yīng)該積極開發(fā)適合教學(xué)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，充分利用實(shí)驗(yàn)資源做實(shí)驗(yàn)。提倡使用身邊隨手可得的普通物品做物理實(shí)驗(yàn)。觀察現(xiàn)象、進(jìn)行演示和學(xué)生實(shí)驗(yàn)，能夠使學(xué)生對物理事實(shí)獲得具體、明確的認(rèn)識，這是理解概念和規(guī)律的必要的基礎(chǔ)。觀察和實(shí)驗(yàn)對培養(yǎng)學(xué)生的觀察和實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，引起學(xué)習(xí)興趣，具有不可代替的重要作用。大力加強(qiáng)演示和學(xué)生實(shí)驗(yàn)，學(xué)校和教師應(yīng)根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求安排足夠的學(xué)生實(shí)驗(yàn)和演示實(shí)驗(yàn)；應(yīng)最大限度地利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的器材，力求利用多年閑置的器材開發(fā)新的實(shí)驗(yàn)；充分地開發(fā)和利用實(shí)驗(yàn)室的豐富課程資源，實(shí)驗(yàn)室的課程資源不僅限于實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)有設(shè)備，學(xué)生身邊的物品和器具也是重要的實(shí)驗(yàn)室資源。利用日常器具做實(shí)驗(yàn)，不但具有簡便、直觀等優(yōu)點(diǎn)，而且有利于學(xué)生動手，發(fā)展學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。盡快改變實(shí)驗(yàn)室的封閉式管理狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)室應(yīng)該盡快向?qū)W生開放，鼓勵學(xué)生主動做課外實(shí)驗(yàn)。第三次全國教育工作會議精神以及《新世紀(jì)高等教育教學(xué)改革工程》中均提出，從新世紀(jì)對高等學(xué)校人才培養(yǎng)的要求出發(fā)，要建立高等學(xué)校基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，開展對高等學(xué)校高層次基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方面的研究，重視高校實(shí)驗(yàn)室工作，改善實(shí)驗(yàn)室條件，推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室管理體制改革，創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的機(jī)制，改革人才培養(yǎng)的模式。在物理教育碩士研究生的《物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與研究》課程教學(xué)大綱中也曾明確提出：通過典型實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)研究，使學(xué)員會根據(jù)中學(xué)物理教學(xué)的要求，設(shè)計(jì)和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，能自制和改進(jìn)教具，并能應(yīng)用新技術(shù)、新材料更新和充實(shí)中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。近年來不管是對中學(xué)、大學(xué)還是研究生,其物理相關(guān)教學(xué)課程要求中都對物理分組實(shí)驗(yàn)、演示實(shí)驗(yàn)、教具制作提出了明確要求。為了提高培養(yǎng)人材的創(chuàng)新、實(shí)踐能力，適應(yīng)社會需求，很多高校都根據(jù)本校的特點(diǎn)和培養(yǎng)目標(biāo)要求，除繼續(xù)開設(shè)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)外還陸續(xù)開設(shè)了設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和簡單儀器教具制作一類的課程，通過這類課程的學(xué)習(xí)進(jìn)一步提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際和動手實(shí)踐的能力。為此，我今天給大家講自制教具這個話題同樣也是為了使大家在提高中學(xué)物理教學(xué)質(zhì)量和實(shí)踐動手能力等方面有所幫助。鑒于我國目前中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀，自制教具既可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力和開闊學(xué)生思維，也是解決當(dāng)前儀器不足的有效途徑。所以在任何條件下物理教師都應(yīng)該親自動手自制一些教具，不斷改進(jìn)實(shí)驗(yàn)條件。即使將來教學(xué)條件有所改善，這一傳統(tǒng)也絕不能丟掉。重視自制教具的作用也是物理教學(xué)中一條重要指導(dǎo)思想。二．制作教具的幾個基本問題2.1教具制作的基本要求教具制作不僅僅是一種模仿性的工作，相反教具制作中也含有較多的創(chuàng)造性和創(chuàng)新性。教具制作過程中有那些具體要求呢？

1）啟發(fā)性

制作的教具應(yīng)該有豐富的物理學(xué)思想，能啟迪學(xué)生的思維。有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。我們反對把重要的物理原理無法展現(xiàn)(或不重視展現(xiàn))在學(xué)生面前，學(xué)生看了實(shí)驗(yàn)卻一無所知，一無所獲。我們提倡讓學(xué)生能看懂它所需要演示的物理原理。2）經(jīng)濟(jì)性我們要求自制的教具少花錢或不花錢，這樣教具成本低，只要能達(dá)到演示效果就行。所以，我們提倡“壇壇罐罐當(dāng)儀器，拼拼湊湊做實(shí)驗(yàn)”。這種勤儉節(jié)約的辦學(xué)精神。（我國著名物理教育家，第三屆全國人大代表，第五屆全國政協(xié)委員，朱正元教授歷來主張，物理學(xué)的教學(xué)應(yīng)當(dāng)師生動手制作教具儀器。他說：“不要迷信只有工廠制造的儀器才是儀器。”他提倡物理教學(xué)要設(shè)法不花一文錢而能做物理實(shí)驗(yàn)，以一枚硬幣和一張廢紙可以表演重力加速度相等的實(shí)驗(yàn)，這就是他所提倡的“壇壇罐罐當(dāng)儀器，拼拼湊湊做實(shí)驗(yàn)”的含義。）

3）可靠性

我們要求自制的教具能堅(jiān)固耐用、不易損壞；安全可靠、工作穩(wěn)定。我們做的教具并不是只做一次實(shí)驗(yàn)就不要了，也不是只求偶爾成功一次。教具應(yīng)該重復(fù)性能好。

4）可觀性

教具是演示物理現(xiàn)象給全班同學(xué)觀察的，不是一個人拿在手里的袖珍玩具。用八個字可以概括“尺寸夠大，簡單明了”。所以自制教具尺寸應(yīng)該盡可能大一點(diǎn)或者能通過其它方式能使全班同學(xué)都看到。2.2怎樣設(shè)計(jì)自制教具說起來容易做起來難，真要動手時(shí)，又不知從何處著手。因此，不少教師為此而產(chǎn)生畏難情緒。一般來說自制教具之前首先要進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，繪出草圖后方能施工。對于比較復(fù)雜的教學(xué)儀器或教具的設(shè)計(jì)和制作是一項(xiàng)比較綜合、復(fù)雜和細(xì)致的工作；它涉及儀器用途（用來干什么，演示還是分組實(shí)驗(yàn)）、精度（定性還是定量，測量結(jié)果準(zhǔn)確到何等程度）；設(shè)計(jì)依據(jù)（設(shè)計(jì)原理、方法）；設(shè)計(jì)裝置（包括機(jī)械結(jié)構(gòu)、連接裝配方式、電路原理、印刷電路、外觀形式等及選材，用什么元器件、原材料）；機(jī)械零部件加工和電路板制作，中間試驗(yàn)，綜合實(shí)驗(yàn)，確定最終方案，設(shè)計(jì)零件圖、裝配圖，設(shè)計(jì)加工外殼；總裝、調(diào)試（定標(biāo)）等多項(xiàng)工作。當(dāng)然對于簡單的教具就不需要這些考慮，只要畫出結(jié)構(gòu)、尺寸示意草圖，只要能用盡可能簡單的方法做出來并且能達(dá)到演示要求就可以了。另外，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意：（1）不要脫離物理教材。脫離了物理教材，任何具有深奧物理原理的儀器，都會在課堂上失去光輝、失去意義。

（2）不要放棄一點(diǎn)一滴的改進(jìn)。前人已經(jīng)有了許多這方面的研究，各種資料都有許多介紹，但是只要我們抓住某一點(diǎn)或某一個方面進(jìn)行改進(jìn)，也可以得到收獲。例如：在趣味性方面著手，可以增加學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，刺激學(xué)生的興奮神經(jīng)，產(chǎn)生深刻印象，提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理科學(xué)的積極性。又例如：在制作材料上下功夫，如果能使學(xué)生唾手可得，顯然具有推廣意義。再例如：在啟發(fā)性方面著手，可以展示物理過程，讓學(xué)生揭示物理現(xiàn)象發(fā)生的步驟。

（3）不要超出自己制作能力的范圍一切從實(shí)際出發(fā)，量力而行，不要好高騖遠(yuǎn)。否則一旦動手之后，難以為繼。2.3教具制作材料來源自制教具需要材料，怎樣解決這個問題呢？我們提倡：制作教具的材料主要利用日常生活常見物品或廢棄物品。除非不容易得到的材料和重要部件，才可以購買或用實(shí)驗(yàn)室其它儀器充當(dāng)。歸納起來，有五個字：找、揀、拆、要、買。

找——生活中時(shí)時(shí)留神，處處尋找。例如：找來舊包裝盒可做物體穩(wěn)度實(shí)驗(yàn)；找來廢牙刷柄、廢簽字筆桿等做電荷間相互作用實(shí)驗(yàn)或做支撐桿；找來泡沫塑料、鋁箔制作靜電相互作用力小球，……。平時(shí)注意將自己生活中使用過后留下的一些廢品如：廢筆桿、飲料瓶、易拉罐、吸管、充電器、……等，收集存放以備及時(shí)之需。揀——當(dāng)身邊沒有適當(dāng)材料時(shí)也可去垃圾堆揀廢品，揀廢料。如從垃圾箱里揀來舊罐頭盒，廢塑料盒、廢飲料瓶、易拉罐、廢蠟燭頭等做空氣對流實(shí)驗(yàn)、物體沉浮演示實(shí)驗(yàn)、反沖實(shí)驗(yàn)；揀來鋼筋、鐵釘，鐵絲等加工連接或支承等部件。拆——將一些已經(jīng)用壞的儀器或日用品，如節(jié)能燈座、充電器等將其中的有用零件如：變壓器、二極管、三極管、電容器、電感等拆下來備用，變壓器一般原邊繞組容易燒壞，但其副邊繞組通常是好的，根據(jù)這點(diǎn)我們可用來做電磁振動體的零部件等。要——向有關(guān)單位和部門要一些少量報(bào)廢的東西。向水電工要廢舊PVC管；向醫(yī)務(wù)室要廢針頭，廢藥瓶；向辦公室工作人員要廢橢圓形墨水瓶，……。買——能不買的盡量不買，有些找不到又不宜制作的物品才花少量錢去買。例如：磁鐵、電阻、電容、激光筆等。三、簡易自制教具制作與演示1．用廢易拉罐等制作的空氣對流演示器圖1如圖1所示，利用廢易拉罐、廢鐵絲、蠟燭頭和螺釘?shù)瓤梢灾瞥捎糜谘菔究諝馐軣崤蛎浐笮纬蓪α鳉怏w推動葉輪旋轉(zhuǎn)的對流演示器，加強(qiáng)學(xué)生對對流的理解。即,圖1制作材料、工具及方法材料：廢易拉罐、廢鐵（銅）絲、蠟燭、小螺釘?shù)取D2圖2制作方法及過程（1）在臺虎鉗上用手鋸切割廢易拉罐；②用鐵皮剪剪切鋸割后的易拉罐皮；③用直尺、圓規(guī)在材料上出所需劃葉輪圖形；如圖2所示.圖3Φ1.6圖3Φ1.6M32-3⑤用臺鉆加工中心孔、底座固定孔及用M3小螺釘加工用于降低重心的支撐螺釘孔。如圖3所示.⑥用銼刀將廢鐵絲加工支撐軸尖并將鐵絲固定于底座上。⑦將葉輪放于軸尖上并檢查轉(zhuǎn)動靈活與否。⑧放上蠟燭點(diǎn)燃進(jìn)行演示。制作注意①由于易拉罐皮很薄，鋸割時(shí)請用力要小且要邊鋸邊轉(zhuǎn)動以免鋸條被鉤住。②畫線可用中學(xué)學(xué)過的幾何作圖法將圓周等分為12份、16份或其它數(shù)目。③加工軸尖支撐孔時(shí)由鉆頭較細(xì)鉆孔時(shí)注意用力不要太大且用力要均勻以免鉆頭折斷。④用銼刀打磨軸尖時(shí)注意角度對稱光滑以減少摩察阻力。⑤注意葉輪與火焰的間距離要在10cm左右，不要太近，否則對流效果不好葉輪很難轉(zhuǎn)動。

2.用廢飲料瓶等制作噴泉實(shí)驗(yàn)演示器在講大氣壓強(qiáng)時(shí)，為了讓學(xué)生比較形象直觀的認(rèn)識到大氣壓的存在和利用大氣壓的現(xiàn)象，我們可以做一些既能說明問題又能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和積極性的小實(shí)驗(yàn)。其中噴泉實(shí)驗(yàn)就是一例。圖7-1-2p圖7-1-3hsHp圖7-1-2p圖7-1-3hsHp0p031245（2）噴水管：用廢簽字筆芯去掉其筆尖金屬部分并清洗干凈；（3）出水管：廢簽字筆外筆桿、飲料吸管或橡膠管；（4）儲水槽：用廢飲料瓶盛水，作為供水的水源；（5）接水槽：用廢飲料瓶接出水管流出的水，也可直接把出水口與下水道相通。2）制作方法將飲料瓶蓋取下用鉆頭或電烙鐵鉆出或烙出與筆桿和筆芯大小相同的孔后用AB膠或環(huán)氧樹脂粘牢即可。注意不能漏氣!

3）工作原理

如圖7-1-3所示，當(dāng)水沿出水管3流出時(shí)，封閉在飲料瓶1中空氣的體積增大，壓強(qiáng)減小，使管外大氣壓強(qiáng)大于管中空氣的壓強(qiáng)，所以水能從噴嘴2噴出。噴射的水柱高度由儲水槽4與接水槽5水平面間的高度差來決定。

水柱噴射高度的計(jì)算方法如下：設(shè)大氣壓強(qiáng)為p0，簽字筆噴管中的空氣壓強(qiáng)為p，接水槽到儲水槽的高度差為H，儲水槽液面到飲料瓶中液面的高度差為s，噴射水柱高度為h。

則儲水槽液面的壓強(qiáng)應(yīng)滿足:接水槽液面的壓強(qiáng)也應(yīng)滿足:由以上兩式可得H＝h，即水柱高度等于出水口到進(jìn)水口的高度差，由于水與管之間有粘滯阻力，因而實(shí)際上h＜H。該實(shí)驗(yàn)不僅說明了大氣壓的存在，同時(shí)也是利用大氣壓的一個很有趣的實(shí)驗(yàn)。3．氣墊盤實(shí)驗(yàn)在表面，慣性時(shí)常會被、等等效應(yīng)掩蔽，從而促使物體的移動速度變得越來越慢（通常最后會變成靜止?fàn)顟B(tài)）。由于速率不高的物體在空氣中運(yùn)動所受的阻力比在物體表面運(yùn)動時(shí)小得多，用氣墊盤可以近似地演示物體不受阻力時(shí)的運(yùn)動狀態(tài)。如圖7-1-4所示的簡易氣墊盤值得推薦。圖7-1-4圖7-1-4（a）（b）25圖7-1-5方法1：如圖7-1-4（a）所示，取一只橡皮塞或軟木塞，在其中心上端鉆一個直徑約為1~2mm的圓孔，下端鉆一約直徑5mm的圓孔，兩孔相通，大孔洞對準(zhǔn)廢光盤中央的孔，將它們膠合在一起（膠合處用蠟或AB膠密封，不能使縫隙處漏氣）。將充氣的氣球套在橡皮塞上，然后把光盤放在水平玻璃板上或很平整的桌面上，松開氣球頸部的扎線或夾子，由小孔噴出的空氣在光盤和玻璃間形成氣墊，如圖7-1-4（b圖7-1-5方法2：用廢簽字筆和廢光盤來做。先用一小片厚2-3mm的塑料板（有機(jī)玻璃板、廢光盤也可）切割成直徑20-30mm小圓塊或小方塊，并在其中心鉆2mm左右的圓孔，用二氯乙烷或其它膠粘劑，粘貼在廢光盤中心，（注意一定要粘貼在有凸起的那面，即有記錄信號的那面）；用手鋸將簽字筆筆套（筆帽）的筆掛頂端將筆掛鋸下，并用銼刀打磨平整后也用膠粘劑將其對準(zhǔn)小圓塊中心粘貼，注意粘貼時(shí)使筆套垂直于光盤；將筆桿前端鎖緊筆尖處卸掉，將筆桿（即捉筆處）鋸下40mm左右一段，打磨平整將氣球套上后用線栓牢,如圖7-1-5所示。演示時(shí)可先將氣球充氣后用手捏住，待插入光盤上的筆套后放到清潔平整的桌面或地面即形成氣墊盤。4．伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)圖7-1-7斜面實(shí)驗(yàn)演示裝置兩個相連接的傾斜軌道，小球在軌道上運(yùn)動會先下降后上升。使一個小球從傾斜軌道的某一高度處滑下，小球在經(jīng)過軌道最低點(diǎn)后沿軌道上升，上升到一定ABCDEH圖7-1-6理想斜面實(shí)驗(yàn)示意圖F高度后靜止。伽利略發(fā)現(xiàn)若忽略摩擦力，小球上升的高度與釋放的高度將始終相等，于是他推測，如果是一個傾斜軌道接一個水平軌道，那么小球永遠(yuǎn)也不能上升到初始高度，于是小球就將永遠(yuǎn)運(yùn)動下去。所以主張，施加外力改變的是物體的速度而不是位置；維持物體速度不變，不需要任何外力。為了證實(shí)他的主張，伽利略做了一個思想實(shí)驗(yàn)。如圖7-1-6所示，讓靜止的小球從點(diǎn)A滾下AB，滾到最底端后，小球又會滾上斜面BC，假設(shè)兩塊斜面都非常的平滑、摩擦系數(shù)極小，而且空氣阻力微弱，以至于可以忽略不計(jì)，則小球會滾到與點(diǎn)A同高度的點(diǎn)C；假設(shè)斜面是BD、BE或BF，小球也同樣地會滾到與點(diǎn)A同高度的位置。只不過斜面越長，往上滾的時(shí)候，單位時(shí)間內(nèi)速度的減少量會變得越小。假設(shè)斜面逐漸延長，最后變成水平面BH，則基于“連續(xù)性原則”圖7-1-7斜面實(shí)驗(yàn)演示裝置ABCDEH圖7-1-6理想斜面實(shí)驗(yàn)示意圖F本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是如何制作一個可以改變斜面角度的裝置，經(jīng)過研究和實(shí)踐我們用塑料PVC板和PVC穿線管制成如圖7-1-7所示的斜面實(shí)驗(yàn)演示裝置可以較好地演示伽俐略的斜面實(shí)驗(yàn)。5．流體具有慣性的演示固體有慣性這是我們所熟習(xí)的，其實(shí)氣體和液體也仍然具有慣性。為證明氣體、液體等流體具有慣性，我們可用如圖5（a）、（b）所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行演示。圖5（a）是用廢茶葉筒和塑料板及少量鐵皮、螺絲釘?shù)戎谱鞒捎糜谘菔究諝饩哂袘T性的實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置在點(diǎn)燃的蠟燭方向鉆有一個直徑10mm左右的小孔，當(dāng)筒蓋被快速關(guān)閉時(shí)，筒內(nèi)的空氣受到擠壓，其中部分空氣將會以一定的速度從小孔噴出，如果空氣具有慣性，則當(dāng)其離開茶筒后會繼續(xù)前進(jìn)，將位于行進(jìn)方向的蠟燭吹滅，否則說明空氣沒有慣性。圖5流體具有慣性演示（a）氣體慣性的演示（b圖5流體具有慣性演示（a）氣體慣性的演示（b）液體慣性的演示6.阿基米德定律（原理）演示物體所受浮力的大小等于所排開液體所受的重力。這就是著名的阿基米德定律（原理）。利用阿基米德定律（原理）除可以準(zhǔn)確測量不規(guī)則物體體積及密度外，在船舶、飛行器、水陸兩用器具等的設(shè)計(jì)制造中也有廣泛運(yùn)用。但對于中學(xué)生，特別是初中學(xué)生而言，因其掌握的知識和理解力非常有限，因此，更應(yīng)該通過相關(guān)實(shí)驗(yàn)給學(xué)生現(xiàn)場演示，通過直觀感受才能使學(xué)生更好地理解和掌握其中的原理。圖7-1-27阿基米德原理演示器（1）（9圖7-1-27阿基米德原理演示器（1）（9）（2）（3）（5）（6）（4）（8）（7）該裝置由底座1、調(diào)節(jié)支架2、彈簧3、指針4、刻度尺5、小桶6、圓柱體7、溢流杯8、接水杯9等組成。其中，底座用厚10mm的PVC板制作，其底面長210mm、寬155mm、厚25mm，底座背板高470mm、寬120mm，中間有一段長300mm、寬52mm的燕尾槽，背面有兩顆M5的鎖緊螺釘，用于控制調(diào)節(jié)支架的高度;支架由燕尾榫和Γ型PVC條組合而成，在其上端設(shè)有彈簧懸掛螺釘。彈簧用一段20mm長的氣墊導(dǎo)軌振動彈簧改成。指針用厚1mm寬20mm、長80mm的黃蠟板制作并通過鉆有孔的螺釘與彈簧相連。通過計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)制作長200mm左右一段標(biāo)尺作刻度尺，經(jīng)打印后剪下貼在支架側(cè)面，彈簧、指針、刻度尺即構(gòu)成測力計(jì)。小桶及圓柱體均用直徑50mm的PVC管及5mm厚的有機(jī)玻璃制作。為了使小桶的容積等于柱體體積，柱體加工高度為45mm左右，小桶高度為60mm左右；溢流杯用1.5L礦泉水瓶截取高度為170mm在155mm處鉆10mm左右的孔，用簽字筆帽去掉筆掛后做溢流嘴，經(jīng)硅橡膠粘合固定而成；接水杯也用550mL礦泉水瓶截取60mm左右而成。演示過程如下：演示前先在溢流杯中裝上自來水，使水剛好溢出為止，同時(shí)將接水杯放到溢水嘴下；分別將帶有指針的彈簧、小桶、圓柱體等依次掛在支架螺釘上，通過調(diào)節(jié)支架高度，使圓柱體底部離開溢流杯水面。此時(shí)通過刻度尺讀出指針在刻度尺上的位置，如圖7-1-28（a）所示。調(diào)節(jié)支架高度，將圓柱體逐漸浸入溢流杯中，直到完全浸沒后固定支架，此時(shí)可看見水從溢流嘴流入接水杯，測力彈簧縮短，指針上移讀數(shù)減小，可在此讀出指針在刻度尺上的位置，如此兩次讀數(shù)之差即是圓柱體所受水的浮力大小。如圖7-1-28（b）所示。將接水杯中的水全部倒入小桶中，可看見小桶正好被水灌滿，這表明被圓柱體排開的水的體積等于圓柱體的體積。同時(shí)測力計(jì)的彈簧又伸長到原來位置，如圖7-1-28（c）所示。此時(shí)指針在刻度尺上的位置與圖7-1-28（a）相同。圖7-2-28阿基米德原理演示圖（圖7-2-28阿基米德原理演示圖（a）（b）（c）由此，著名的阿基米德原理（定律）得到證實(shí)，即：物體所受浮力的大小等于所排開的液體所受的重力。7.液體內(nèi)部壓強(qiáng)演示器我們知道在初中物理的“液體內(nèi)部壓強(qiáng)”教學(xué)中，液體壓強(qiáng)原理可表述為：“液體內(nèi)部向各個方向都有壓強(qiáng)，壓強(qiáng)隨液體深度的增加而增大，同種液體在同一深度的各處，各個方向的壓強(qiáng)大小相等；不同的液體，在同一深度產(chǎn)生的壓強(qiáng)大小與液體的密度有關(guān)，密度越大，液體的壓強(qiáng)越大。”要使學(xué)生掌握理解這部分教學(xué)內(nèi)容，使用液體內(nèi)部壓強(qiáng)演示器做好演示實(shí)驗(yàn)，對引入液體內(nèi)部壓強(qiáng)的概念，揭示液體內(nèi)部壓強(qiáng)與液體深度的關(guān)系，進(jìn)而導(dǎo)出液體內(nèi)部壓強(qiáng)的規(guī)律(液體內(nèi)部壓強(qiáng)公式)，起著基礎(chǔ)性的重要作用。但目前尚在使用的液體內(nèi)部壓強(qiáng)演示器存在以下不足:（1）由于測壓盒沒有固定裝置，因此整體性差；（2）不能或很難同時(shí)觀察測壓盒潛入液體內(nèi)的深度和與之相對應(yīng)的壓強(qiáng)值，即操作與讀數(shù)不便。針對該液體內(nèi)部壓強(qiáng)演示器的上述不足，我們利用飲料瓶，瓶蓋，吸管，廢氣球，玻璃纖維板，橡皮管等設(shè)計(jì)制作成兩例液體壓強(qiáng)演示器經(jīng)試用效果比較好，現(xiàn)介紹如下，供制作時(shí)參考。圖7-1-16（1）圖7-1-16（1）（2）（3）（5）（4）（1）盛水杯可用1.6升、直徑90mm左右的飲用純凈水瓶，從高度180-190mm處劃線，剪去上面部分即成，加上用玻璃纖維板（或塑料板、木板）等制作的杯座后可增加穩(wěn)定性防止傾倒。（2）測壓盒可用直接用純凈水瓶蓋或其它瓶蓋將蓋邊沿毛刺用細(xì)銼刀打磨后，在蓋底中心或邊沿鉆一Φ3.2mm左右的孔，用M4的絲錐攻絲后待用。將一枚M4×12左右的螺釘中心鉆一Φ2mm通孔，再用一0.6mm厚、8mm寬、45mm左右長的白鐵皮兩端鉆Φ4mm孔后彎成直角作為測壓盒可旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)架。將鉆孔螺釘從瓶蓋螺紋孔旋轉(zhuǎn)穿過后用廢氣球橡皮膜剪出兩個墊圈套入螺釘將調(diào)節(jié)架放上后再用螺帽鎖定以防漏水、漏氣；在螺釘露出部分（約5-6mm長）也用少量橡皮膜纏繞后用一小段吸管套入，再在吸管外套上橡膠管以防止漏氣；瓶蓋端面覆上氣球橡皮膜后用橡皮筋固定即可，整個裝置如圖7-1-17所示。圖7-1-17（3）升降調(diào)節(jié)裝置圖7-1-17升降調(diào)節(jié)及固定裝置如圖7-1-18所示，由固定支架、凸臺式滑槽和升降調(diào)節(jié)桿等組成。其中固定支架用長105mm、寬35mm、厚4mm的玻璃纖維板廢料制作，在兩邊相距80mm處用鋸割出寬2-3mm、深15mm左右的卡口并在兩側(cè)固定兩根寬10mm長100mm左右的限位條以便使用時(shí)很方便地將其固定在盛水杯上。升降調(diào)節(jié)桿用180×12×4mm3的塑料塊和110×25×4mm3的有機(jī)玻璃廢料經(jīng)螺釘連接而成凸臺式調(diào)節(jié)桿；凸臺式滑槽則用兩對20×30圖7-1-18固定支架滑槽升降調(diào)節(jié)桿測壓盒鎖緊螺釘限位條卡口×4mm3和15×30×圖7-1-18固定支架滑槽升降調(diào)節(jié)桿測壓盒鎖緊螺釘限位條卡口（4）U型壓強(qiáng)計(jì)如圖7-1-16所示，U型壓強(qiáng)計(jì)用兩根直徑4mm長165mm的飲料吸管、一段120mm長的橡膠管、一塊200×65×4mm3有機(jī)玻璃、一塊90×65×4mm3塑料板及少量角鋁、鐵皮和螺釘連接好以后并用移液管向飲料管中滴入適量的帶顏色的水即組成U型壓強(qiáng)計(jì)。將以上幾部分按圖7-1-16方式連接成一體，并在盛水杯中盛上適當(dāng)?shù)乃蠹纯蛇M(jìn)行演示。如演示液體內(nèi)部壓強(qiáng)隨著深度而增加：將測壓盒朝下、朝上或向側(cè)面放置，用測壓盒鎖緊螺釘緊固后，通過升降調(diào)節(jié)桿放入不同深度的地方，可以看到測壓盒浸入液體愈深，壓強(qiáng)計(jì)兩支管液面的高度差也愈大，這表明液體的深度增加，壓強(qiáng)也隨之增大。如演示液體內(nèi)部向任何方向都有壓強(qiáng)；將測壓盒向側(cè)面方向鎖緊后放入盛水杯內(nèi)，可看到在同一深度里各個方向的壓強(qiáng)相等。即把測壓盒浸入液體后，鎖緊升降調(diào)節(jié)桿在滑槽上的位置，可使測壓盒保持在液體里一定的深度，然后轉(zhuǎn)動盛水杯，使測壓盒上的橡皮簿膜依次轉(zhuǎn)向各個方向，可以看出壓強(qiáng)計(jì)兩支管面液體高度差不變，這說明液體內(nèi)部各個方向都有壓強(qiáng)，并且在同一深度內(nèi)各方面壓強(qiáng)都相等。注意橡膠管與測壓盒和U型壓強(qiáng)計(jì)連接處不能漏氣。2.指針式液體內(nèi)部壓強(qiáng)演示器制作圖7-1-19如圖7-1-19所示，是我們利用飲料瓶，瓶蓋，吸管，廢氣球，玻璃纖維板，易拉罐，鐵絲等設(shè)計(jì)制作成的指針式液體壓強(qiáng)演示器。通過指針偏轉(zhuǎn)角的大小直接演示液體內(nèi)部壓強(qiáng)大小，不再使用U型壓強(qiáng)計(jì)，整體性更好，使用更加方便。圖7-1-19圖7-1-2011540轉(zhuǎn)軸連桿孔153指針式液體內(nèi)部壓強(qiáng)演示器的盛水杯、測壓盒、升降調(diào)節(jié)裝置與U型壓強(qiáng)計(jì)式液體內(nèi)部壓強(qiáng)演示器基本相同，不同之處是壓強(qiáng)的表現(xiàn)方式，即U型壓強(qiáng)計(jì)通過兩管內(nèi)液面高度差顯示不同壓強(qiáng)，而指針式壓強(qiáng)計(jì)通過刻度盤上指針的偏轉(zhuǎn)角度大小顯示壓強(qiáng)大小。下面介紹指針顯示裝置的制作方法。如圖7-1-20所示，指針可用廢易拉罐的中間部分鐵皮或鋁皮剪開，展平后畫出指針形狀用剪刀剪成。設(shè)計(jì)劃線時(shí)注意盡可能使指針質(zhì)心接近轉(zhuǎn)軸，指針總長約155mm，指針尖距轉(zhuǎn)動軸長度為115mm左右。為使指針轉(zhuǎn)動時(shí)保持平穩(wěn)可先在指針轉(zhuǎn)軸位置鉆一Φ3mm的孔，用一枚M3圖7-1-2011540轉(zhuǎn)軸連桿孔153圖7-1-21正視圖側(cè)視圖（1）（2）（3）（4）（6）（5）升降調(diào)節(jié)桿用有機(jī)玻璃制作，其下端按圖7-1-21所示方式制作，圖中（1）是測壓盒，用直徑40mm，厚13mm左右的瓶蓋、氣球橡皮膜和吸管做成；（2）是轉(zhuǎn)向杠桿，用直徑0.9mm左右的廢鐵絲做成，其作用是將測壓盒受到壓強(qiáng)時(shí)彈性膜產(chǎn)生的橫向凹陷的左右位移，轉(zhuǎn)換成豎直方向連桿（3）的上下位移從而帶動指針偏轉(zhuǎn)。（4）是轉(zhuǎn)向軸，用直徑1.5mm的鐵釘制作；（5）是轉(zhuǎn)向裝置和測壓盒固定盒，用兩塊20×20mm圖7-1-21正視圖側(cè)視圖（1）（2）（3）（4）（6）（5）將指針刻度盤、升降桿、測壓盒、轉(zhuǎn)向裝置、連桿等和固定支架等裝在一起即組成如圖7-1-22所示的指針式液體內(nèi)部壓強(qiáng)演示器。為防止連桿在使用過程中發(fā)生擺動而不穩(wěn)定，在連桿中間還設(shè)有一限位套如圖7-1-22中所示。圖7-1-22限位套圖7-1-22限位套注意事項(xiàng)：儀器每次使用后要將測壓盒上的氣球橡皮膜取下，時(shí)間長了以防橡皮膜變質(zhì)將測壓盒弄臟。8．浮沉子1）實(shí)驗(yàn)原理圖7.27浮沉子根據(jù)物體在液體中的浮沉條件，物體的浮沉取決于物體所受重力與浮力的比較。如圖7-1-27所示，浮沉子可以浮在液體表面上，是因?yàn)榇藭r(shí)它所受浮力大于重力。如果我們用手捏這個塑料的瓶子，液面上氣體體積減小，壓強(qiáng)增大。根據(jù)帕斯卡定律，這個增大的壓強(qiáng)傳遞給液體，液體將壓縮浮沉子內(nèi)的空氣柱，浮沉子排開液體的體積將減小。當(dāng)浮沉子所受浮力小于重力時(shí)，浮沉子將下沉到液體中。如果我們使浮沉子所受浮力等于重力，浮沉子將懸浮在液體內(nèi)。圖7.27浮沉子2）制作方法

材料：可密封的空飲料瓶一個、廢塑料筆桿一支、廢銅絲或鐵絲少許。

空飲料瓶必須有蓋，并且蓋嚴(yán)之后密封良好，不得漏氣。先將廢塑料筆桿尾端截取約長為3-5cm左右一段，將切割端面打磨平整后鉆一小孔，用廢鐵絲或銅絲作配重以降低其重心，這樣制成的浮沉子能在豎直方向自由運(yùn)動。將飲料瓶灌滿清水待用。另準(zhǔn)備一只杯子，裝半杯清水，然后把作為浮沉子配重端口向下放入杯中。如果浮沉子底露出水面太多，則增加配重；如果瓶子下沉，則減少配重，使浮沉子尾端露出水面1~2mm左右。這時(shí)將浮沉子浸沒在飲料瓶的水中。最后，將飲料瓶微微傾斜，倒出少量的水，把瓶蓋擰緊。浮沉子就做成了。

3）實(shí)驗(yàn)方法

浮沉子平時(shí)浮在水面上。如果你用手捏瓶壁，稍加用力，浮沉子將下沉；如果你用力適當(dāng)，浮沉子就會懸浮在水中。浮沉子做成之后，你可以隨心所欲操縱浮沉子，要它上升就上升，要它下沉就下沉，要它懸浮就懸浮，非常有趣！注意事項(xiàng)：制作浮沉子時(shí)一定要注意使其重心在浮子下方，即當(dāng)放入水中時(shí)，浮子能立在水中而不能倒伏，不然浮沉子不能成功演示。9．空氣有重量和空氣浮力的實(shí)驗(yàn)演示如果要您估算一下您所處的房間里的空氣有多重，您很可能會想那肯定是一個很小的數(shù)字。實(shí)際上，在0oC、一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，lm3空氣的重量為1.29kg，這樣，一間30m3的房間內(nèi)空氣的重量竟然有30kg多！而認(rèn)識空氣有重量是了解大氣壓產(chǎn)生原因的基礎(chǔ)，有必要通過實(shí)驗(yàn)使學(xué)生確信。此外，由于我們每天生活在空氣中，感受不到空氣對我們所施的浮力，因此也有必要用實(shí)驗(yàn)來解決問題。然而，就一般實(shí)驗(yàn)來說，由于涉及的空氣體積相對都很小，因此相應(yīng)的空氣重量和所產(chǎn)生的浮力也都很小，不容易測量出來。為了容易演示成功我們用一較大的塑料飲料瓶（1.6L）、自行車或摩托車氣門嘴、廢塑料筆桿等制作演示裝置。制作方法：先在飲料瓶蓋中心按氣門嘴直徑尺寸鉆一大小合適的通孔，將連接氣門嘴的橡皮按瓶口大尺寸小剪成圓形墊片，將瓶蓋穿過氣門嘴蓋在瓶上旋緊即可，由于飲料瓶密閉性很好，實(shí)驗(yàn)過程中不會漏氣。如果氣門嘴上的橡皮已經(jīng)壞掉，則利用緊固螺絲將其固緊在瓶蓋上使它不漏氣；用一節(jié)長25mm左右廢筆桿和M3的螺桿將其制成可以套在氣門嘴上的放氣螺絲；實(shí)驗(yàn)前，另找一個氣球和整個裝置一起放在托盤天平或較靈敏的桿秤上稱出未打氣前的重量，然后用打氣筒對瓶中打氣，不必打氣過多，一般用手壓瓶子感覺較硬即可，將打過氣的裝置再拿回去稱，就會發(fā)現(xiàn)其重量明顯增大，說明空氣確有重量。此時(shí)再在氣門嘴上套上氣球，隔著氣球用手將氣門嘴的放氣螺絲旋松，使瓶中的高壓氣體通過氣門嘴進(jìn)入氣球使之脹大，隨著氣球的脹大，整個裝置的視重將明顯減少，由于整個裝置的真重未變，這就只能是空氣浮力作用于氣球的結(jié)果。用以上的裝置演示空氣有重量和空氣浮力，簡便易行且效果明顯。(a)打氣以前將兩端配平衡(b)打氣以后飲料瓶明顯變重(c)將瓶內(nèi)空氣放入氣球后由于所受浮力增大，因此飲料瓶方力矩減小向上移動圖7-1-28如果沒有托盤天平我們也可以按(a)打氣以前將兩端配平衡(b)打氣以后飲料瓶明顯變重(c)將瓶內(nèi)空氣放入氣球后由于所受浮力增大，因此飲料瓶方力矩減小向上移動圖7-1-28圖中用廢塑料管或其它較輕的棒桿、廢電池、廢螺釘、廢鐵絲和支架等制作成如圖7-1-28所示類似天平的裝置代替托盤天平，經(jīng)實(shí)驗(yàn)效果很好。注意事項(xiàng)：由于打入瓶中的空氣質(zhì)量僅有1-2克，制作天平杠桿時(shí)要注意轉(zhuǎn)動靈活，另外實(shí)驗(yàn)過程中不能漏氣。否則會造成演示失敗。10．大氣壓的實(shí)驗(yàn)演示要演示大氣壓的存在并不難，生活中能說明大氣壓存在的現(xiàn)象也不勝枚舉，但中學(xué)課堂里最經(jīng)典的還是模擬馬德堡半球?qū)嶒?yàn)。中學(xué)實(shí)驗(yàn)室一般用的是鐵制的馬德堡半球，但要做到使兩半球密封良好不太容易，往往導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗，而且要使用抽氣機(jī)抽氣，實(shí)驗(yàn)操作比較麻煩。根據(jù)中學(xué)教師們的反映，用現(xiàn)在的鐵制馬德堡半球作大氣壓強(qiáng)演示實(shí)驗(yàn)存在以下問題：（1）現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)裝置體積、質(zhì)量都較大，拿到教室很不方便；（2）抽氣機(jī)要用電才能工作，使用操作不方便；（3）鐵制馬德堡半球密封困難，容易漏氣導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗；（4）面積不能改變，不能說明壓力與受力面積之間的關(guān)系。為了克服以上問題，我們新設(shè)計(jì)的可改變面積的新型大氣壓強(qiáng)演示器（國家知識產(chǎn)權(quán)局已受權(quán)實(shí)用新型專利，專利號3.3）雖然具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、攜帶方便、操作安全可靠、不用抽氣機(jī)，且可改變面積演示說明壓力與受力面積的關(guān)系，但由于測量所需拉力較大，作定量測試時(shí)仍不方便。為此，結(jié)合可變面積大氣壓強(qiáng)演示器的使用我們設(shè)計(jì)制作了一款可稱量拉力大小的大氣壓強(qiáng)演示儀。1.結(jié)構(gòu)與組成圖7.1.29稱量式大氣壓強(qiáng)演示儀（5）（1）（2）（4圖7.1.29稱量式大氣壓強(qiáng)演示儀（5）（1）（2）（4）（3）（1）底座支撐架（尺寸單位：mm）如圖7.1.29所示，底座支撐架主要由底座和支架兩部分組成。其中底座長420、寬150、高40，主要用厚10的裝飾塑料板和3030的角鋼制作；為了能承受較大的拉力和壓力，支架設(shè)計(jì)成“Π”型結(jié)構(gòu)，其左右兩側(cè)支撐板尺寸：下寬80，上寬50，高260；上部承壓板受力部分寬130，高60；底座及支架均用榫卯方式連接。（2）可變面積大氣壓強(qiáng)演示器如圖7.1.30所示，主要由注射器、抽氣嘴、拉環(huán)、碟狀圓盤、抽氣管、密封圈等組成。不含注射器時(shí)，裝置尺寸為：直徑100mm、厚約80mm，總重量小于200g。根據(jù)演示需要裝置內(nèi)可以分別放置中心直徑為45mm、65mm及90mm三種截面積不同的密封膠圈。在盤上設(shè)有與膠圈尺寸適配的同心圓環(huán)及凸臺、凹槽等，用以保證膠圈與圓盤及兩圓盤之間的同心度。抽氣嘴的作用是在抽氣后能自動封閉，使演示器內(nèi)部保持一定的真空度。抽氣管用于抽氣時(shí)作為抽氣嘴與注射器之間的過渡連接。圖7.1.30可變面積大氣壓強(qiáng)演示器碟狀圓盤圖7.1.30可變面積大氣壓強(qiáng)演示器碟狀圓盤注射器抽氣管密封圈抽氣嘴拉環(huán)稱量組件如圖7.1.31所示，由秤桿、可調(diào)連接板等組成。其中，秤桿用外徑12mm、壁厚2mm總長度420mm左右的鋼管制作；為便圖7.1.31稱量器組件及砝碼盤砝碼盤調(diào)節(jié)螺釘秤桿秤鉤可移動支點(diǎn)下連接板調(diào)節(jié)螺釘上連接板連接孔于計(jì)算和調(diào)節(jié)稱量（杠桿）比例，每間隔圖7.1.31稱量器組件及砝碼盤砝碼盤調(diào)節(jié)螺釘秤桿秤鉤可移動支點(diǎn)下連接板調(diào)節(jié)螺釘上連接板連接孔可調(diào)連接板由上、下連接板、調(diào)節(jié)螺釘、秤鉤等組成。連接板用長65mm、寬25mm、厚7mm，左右的鋁合金板制作。上連接板一端開有較深的“U”型槽，側(cè)面鉆孔以便與秤桿連接，另一端制作有長方形孔，以方便經(jīng)過調(diào)節(jié)螺釘?shù)纳炜s使稱量時(shí)秤桿保持水平，下連接板兩端都開有“U”型槽，分別用于安裝秤鉤和調(diào)節(jié)螺釘。（4）掛鉤圖7.1.32掛鉤連接圖掛鉤1大氣壓強(qiáng)演示器底座支架掛鉤2如圖7.1.32所示，掛鉤有兩個，掛鉤1距支撐架頂部黃銅板擱板基準(zhǔn)線距離40mm，掛鉤1、2相距40mm；圖7.1.32掛鉤連接圖掛鉤1大氣壓強(qiáng)演示器底座支架掛鉤2（5）砝碼盤及砝碼砝碼盤如圖7.1.31所示，用厚5mm工程塑料和直徑3mm的鐵絲制作；砝碼如圖7.1.29所示，為鑄鐵砝碼每塊質(zhì)量1千克。2．實(shí)驗(yàn)方法當(dāng)在兩圓盤之間放上密封膠圈后，圓盤和膠圈即組成一個封閉空間，由于此空間很小所以只要用注射器通過抽氣管就可很方便地抽取其中的空氣，空氣被抽出后封閉空間將形成一定的真空度，當(dāng)取下注射器后大氣壓通過單向閥可自動阻斷空氣的回流，使被抽空間保持一定的真空度，演示器兩圓盤由于受到大氣壓強(qiáng)的作用而受到一定的壓力，其受力大小與受力面積成正比。若將具有一定真空度的大氣壓強(qiáng)演示器，通過底座支撐架、掛鉤、秤量器組件、砝碼等組成如圖7.1.29所示的測量裝置，通過測量分開演示器所需的拉力，則可稱量出演示器受到的大氣壓力。經(jīng)計(jì)算可知直徑為45mm的密封橡膠圈，其面積S約1.59×10-3m2；65mm的S約3.32×10-3m2；90mm的S約6.50×10-3m2，近似成1:2:4的關(guān)系。根據(jù)F=PS（或P=F/S），當(dāng)演示裝置內(nèi)外之間的壓強(qiáng)差為1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓即，Pa(N/m2）時(shí)，若用標(biāo)稱直徑為45mm的密封橡膠圈，此時(shí)演示裝置表面受到的總壓力將有160N左右；若用65mm的膠圈裝置表面受到的壓力將有330N左右；若用90mm的膠圈裝置表面受到的壓力將有650N左右。根據(jù)我們的實(shí)驗(yàn)測試，當(dāng)放置45mm膠圈時(shí)，如果用注射器抽取圓盤內(nèi)的空氣，若抽氣時(shí)稍加用力，則抽氣后可以承受80N（8kg）以上的拉力；保持同樣的抽氣力度當(dāng)放置65mm膠圈時(shí)可以承受160N（16kg）以上的拉力；當(dāng)放置90mm膠圈時(shí)可以承受320N（32kg）以上的拉力。所以用注射器抽取半球內(nèi)的空氣時(shí)，可以使盤內(nèi)外壓強(qiáng)差達(dá)0.5個大氣壓左右，因此通過用注射器抽取裝置內(nèi)的空氣形成局部真空后，很容易分別承受8kg、16kg、32kg以上的拉力。由此不但可演示大氣壓強(qiáng)的作用，通過采用面積不同的密封膠圈，演示裝置所能承受不同的拉力實(shí)驗(yàn)，還可以說明壓力與受力面積的關(guān)系。注意事項(xiàng)：抽氣前先檢查抽氣嘴是否密閉良好、是否漏氣，若漏氣可用少許密封脂涂抹抽氣嘴密封螺釘膠圈處。11．滑動摩擦與滾動摩擦演示在我們講到滑動摩擦?xí)r,教科書上是以圖12-1所示彈簧秤通過拉著木塊在水平桌面上作勻速直線運(yùn)動來演示摩擦力大小的。在講到滾動摩擦?xí)r是用圖12-2所示的裝置來演示和測量摩擦力大小的。利用上述裝置演示和測量摩擦力顯然效果不會太好，原因是彈簧秤刻度和讀數(shù)均很小，老師在講臺上演示時(shí)學(xué)生不容易看清楚力的變化和大小，同時(shí)用手拉的方法操作起來也有難度。為了改變這一狀況，我們利用PVC板、圓木條、舊布條、廢鋸條等設(shè)計(jì)制作的摩擦力演示儀，既可以通過觀察測量滑動摩擦力、滾動摩擦力圖12-1滑動摩擦力測量圖12-2滾動摩擦演示圖12-1滑動摩擦力測量圖12-2滾動摩擦演示1.結(jié)構(gòu)與組成如圖12-3所示，摩擦力演示儀主要由支架、運(yùn)動組件、測量組件A、測量組件B等構(gòu)成。其中，支架由底座1、調(diào)節(jié)螺釘2、可移動輪架3、傳送帶支撐板12等組成；運(yùn)動組件主要由木質(zhì)輪4、傳送帶5、搖手柄6、滑塊13及等質(zhì)量塊14等組成；測量組件A由標(biāo)尺7、廢鋸條8及調(diào)節(jié)架9組成，測量組件B由刻度盤10、指針11、廢鋸條16、滑輪15、17、調(diào)節(jié)架18、拉線19、掛鉤20等組成。圖12-3儀器結(jié)構(gòu)圖1圖12-3儀器結(jié)構(gòu)圖13111424567891012131715161819202．演示內(nèi)容及使用操作方法1）通過測量組件B演示滑動摩擦（1）演示摩擦力與材料的關(guān)系將底面材料不同的滑塊放在傳送帶上進(jìn)行測試，可以看到在質(zhì)量基本相同的情況下，摩擦力的大小是不同的，由此可以說明摩擦力的大小與相互接觸物體的材料有關(guān)。（2）演示摩擦力與壓力的關(guān)系當(dāng)在滑塊上不斷增加質(zhì)量塊時(shí)可以看到，隨著質(zhì)量快的增加，即壓力的增加摩擦力也隨之增加，由此可以演示摩擦力與兩物體表面之間壓力的關(guān)系。2）演示滾動摩擦（1）當(dāng)在滑塊下放置幾支廢簽字筆桿，緩慢搖動搖手柄時(shí)可看到，在同樣的壓力（即質(zhì)量塊相同）時(shí)，摩擦阻力要小很多，但隨著滑塊的移動要不停的在滑塊下放置可以滾動的筆桿，不很方便。（2）當(dāng)使用安裝了軸承的滑塊做同樣實(shí)驗(yàn)時(shí)，運(yùn)動阻力仍然很小但卻方便了很多。3）通過測量組件A進(jìn)行演示（1）演示靜摩擦力大小及方向如圖12-3所示，當(dāng)把滑塊放上傳送帶并靠在廢鋸條8的自由端后，若沿順時(shí)針方向輕輕轉(zhuǎn)動搖手柄，使滑塊與傳送帶之間無相對運(yùn)動，此時(shí)可以看到滑塊與傳送帶之間雖無相對滑動（即此時(shí)滑塊與傳送帶同時(shí)向左運(yùn)動），但通過鋸條的阻礙作用說明滑塊與傳送帶之間存在相對運(yùn)動趨勢，根據(jù)鋸條自由端所產(chǎn)生變形量的大小和方向可以說明靜摩擦力的大小和方向。其變形量（力的）大小和方向均可通過標(biāo)尺7可以讀出。若反時(shí)針方向轉(zhuǎn)動搖手柄，使鋸條自由端靠住滑塊的另一則進(jìn)行演示時(shí)，可以看到鋸條自由端的受力情況與前述正好相反。（2）演示最大靜摩擦力由于最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小差別不大通常不易演示成功，在演示時(shí)可選取摩擦力較大的滑塊進(jìn)行，當(dāng)將滑塊放上傳送帶后通過緩慢、逐漸給搖手柄加力，根據(jù)鋸條自由端在標(biāo)尺上的讀數(shù)可以知道，隨著滑塊與傳送帶之間的相對滑動趨勢增加，滑塊與傳送帶之間的靜摩擦力也隨之增加，當(dāng)靜摩擦力達(dá)到一定極限時(shí)，則滑塊與傳送帶之間就產(chǎn)生相對滑動，這時(shí)可看到摩擦力會略有減小，此時(shí)所測量到的力則是滑動摩擦力，發(fā)生相對滑動之前測量到的即是最大靜摩擦力。12.聲音產(chǎn)生、傳播及音調(diào)、響度和音色演示在教學(xué)中演示”聲音的傳播”這部分內(nèi)容時(shí)，教師經(jīng)常會遇到以下三個問題：①聲音在空氣中的振動是無形的，肉眼難以直接觀察。②中小學(xué)很難有這方面的演示器材。③學(xué)生由于生活閱歷較淺，理解掌握這部分知識有困難。根據(jù)以上情況閬中市北城小學(xué)的席筠梅和陳玉梅兩位老師利用激光器、小反射鏡、圓筒、振動膜等設(shè)計(jì)制作了聲音振動演示器，該儀器取材方便、制作簡單值得推廣。根據(jù)相關(guān)介紹我們設(shè)計(jì)成如圖7-1-37所示的演示裝置。圖中（a）是演示器的照片，（b）是工作原理示意圖。其原理是利用聲音振動通過空氣推動圓筒上的振動膜振動，而與振動膜粘在一起的反光鏡同樣發(fā)生振動，從而使照射在反光鏡上的光線產(chǎn)生明顯晃動，由此說明聲音是通過振動而進(jìn)行傳播的。反光鏡反光鏡振動膜屏幕或墻壁圓筒底座聲源激光器圖7-1-37（a）（b）為了進(jìn)一步演示有關(guān)聲音的產(chǎn)生、音調(diào)、響度和音色等教學(xué)內(nèi)容，我們用PVC穿線管、有機(jī)玻璃管、木塞等設(shè)計(jì)制作成如圖1-38所示，可以改變音調(diào)的類似排簫和可以看見橡皮膜振動而發(fā)出聲音的簡易演示裝置。圖1-38圖7-1-3613.氣體流速與壓強(qiáng)的關(guān)系圖1-38圖7-1-36實(shí)驗(yàn)?zāi)康难菔玖黧w內(nèi)流速大的地方壓強(qiáng)小的現(xiàn)象。儀器組成：廢筆竿、飲料瓶、乒乓球。實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)伯努利方程，在同一流管中有圖7-1-44圖7-1-44則等高的兩點(diǎn)處有故大v的地方壓強(qiáng)p就小，反之亦然。在一段流管中，若有一股氣流，由于氣流速度v大的地方壓強(qiáng)p小，處于側(cè)面或下面的壓強(qiáng)較大處的氣體就會壓過來。在與流速相垂直的平面內(nèi)，形成由氣壓高的區(qū)域（流速小）指向氣壓低的區(qū)域（流速大）的氣壓梯度，它等于氣體動能密度的梯度，方向指向動能密度減小的方向。在本實(shí)驗(yàn)中吹氣管與飲料瓶口處氣流速度最大，氣壓最小，隨著瓶頸向外逐漸的擴(kuò)張流速減小壓強(qiáng)增大，接近端口部分流速更小壓強(qiáng)更大所以會推動乒乓球向處于吹氣管的瓶口運(yùn)動并貼緊瓶口。圖7-1-45（1）若用本裝置橫向演示，如按圖7-1-44方式對準(zhǔn)筆管快速吹氣時(shí)將看到處在瓶子邊沿的乒乓球會向左跑向瓶口處貼緊瓶口。圖7-1-45（2）若用本裝置縱向演示，如按圖7-1-45方式對準(zhǔn)筆管快速吹氣時(shí)將看到處在瓶子邊沿的乒乓球會向上跑，并向瓶口處貼緊瓶口。小孔進(jìn)氣小孔進(jìn)氣細(xì)管圖7-1-46實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟匠痰膽?yīng)用－空吸作用，演示噴霧器原理噴霧器原理：圖7-1-47女士們噴香水，畫家們噴畫、澆花時(shí)作葉面施肥用的都是噴霧器，在廣告商制作廣告時(shí)，也會使用噴霧器。為什么噴霧器能把香水、原料、油漆噴出來呢？噴霧器的原理如圖7-1-46所示，它是根據(jù)伯努利原理即在同一流管里，流速大的位置，壓強(qiáng)小；流速小的地方，壓強(qiáng)大。因此流體會自動從高壓流向低壓。噴霧器就是利用流速大、壓強(qiáng)小的原理制成的。如圖7-1-46所示，讓空氣從小孔迅速流出，小孔附近的壓強(qiáng)小，容器里液面上方的空氣壓強(qiáng)大，液體就沿小孔下邊的細(xì)管升上來，從細(xì)管的上口流出后，受氣流的沖擊，被噴成霧狀。另外，汽油發(fā)動機(jī)的汽化器，與噴霧器的原理是相同的。為此我們利用廢筆桿和筆芯再用少量易拉罐鐵皮做成如圖7-1-47所示的簡易噴霧器演示裝置。演示時(shí)只要將筆芯插入水中，用嘴對準(zhǔn)筆桿用力吹氣即可看到水霧從噴口射出。圖7-1-4715.液體流速與壓強(qiáng)關(guān)系的演示（一）不同直徑處壓強(qiáng)不同的演示液體與氣體均屬流體，其運(yùn)動規(guī)律類似，即在同一流管中流體流速大的地方壓強(qiáng)小，流速小的地方壓強(qiáng)大，但由于液體內(nèi)部及液體與管壁間還存在粘滯阻力（內(nèi)摩擦），因此，液體在流動過程中存在水頭損失。即，液體在流動中，即使流速不變，其后端壓強(qiáng)也將有所減小。為了演示這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，我們用廢舊酒瓶外塑料包裝盒、PVC板、廢簽字筆芯、廢飲料瓶、水流控制閥等制作成如圖7-1-49所示的《液體流速與壓強(qiáng)關(guān)系演示儀》。在本實(shí)驗(yàn)裝置中用一塊厚10mm，長寬為250mm×150mm的PVC裝飾板及橡膠腳作為底座（1）；用一廢酒瓶透明塑料（2）（1）（2）（1）（3）（4）（5）（6）圖7-1-49液體流速與壓強(qiáng)演示儀Φ20Φ20Φ9802520Φ15ABDΦ40C圖7-1-50流管尺寸圖1．演示時(shí)先將閥門（4）關(guān)閉后再在儲水器（2）中裝水；2．使演示儀右邊略為抬高后，微微打開水閥（4）排掉流管D處附近的空氣后關(guān)閉；3．用直徑1mm左右的細(xì)絲插入液位顯示管內(nèi)排出其中氣泡后再用注射器注入少量帶顏色的水，以便實(shí)驗(yàn)時(shí)容易觀察、判斷水位（如圖7-1-49所示）；4．在閥門（4）處放上接水裝置或用軟管連接到接水槽，通過控制閥門的流量大小觀察直徑不同流管的相應(yīng)液位高度，說明流速與壓強(qiáng)的關(guān)系及相同（流速）流管、不同位置處水頭損失的情況。通過實(shí)驗(yàn)我們可以看到，實(shí)驗(yàn)中A處由于流管直徑最大，流速最小所以液位最高（壓強(qiáng)最大）；C處流管最小，流速最大所以液位最低（壓強(qiáng)）最小；B、D兩處管徑相同，因此，流速、壓強(qiáng)也應(yīng)相同，但D處的液位要明顯小于B處，這就是由于水的內(nèi)摩擦（粘滯阻力）所帶來的水頭損失。即，本實(shí)驗(yàn)裝置中流管中段前后直徑相同中段直徑較小，當(dāng)水流過時(shí)前后兩端流速相同，中段流速較大，因此，當(dāng)流管處于水平狀態(tài)時(shí)，前后兩端壓強(qiáng)應(yīng)該相同而且大于中間部分壓強(qiáng)。但由于水頭損失粘滯阻力的原因，我們將看到流管后端的壓強(qiáng)明顯小于前端壓強(qiáng)。（二）用水柱托起小球演示圖7-1-49小球演示流速與壓強(qiáng)如圖7-1-49所示，在酒瓶外包裝盒制作的儲水器內(nèi)裝水并將儲水盒放在具有一定高度（最好大于1米）的桌面上；將與水流控制閥相連的水管接到用廢簽字筆及塑料板制作的噴水器上，調(diào)整噴水口使噴出水柱基本垂直；開啟控制閥，水即從筆尖口噴出。這時(shí)把一個直徑30mm左右的泡沫塑料制作的小球（或乒乓球）輕放在噴出的水流上，小球幾乎停留在水流的上端翻動而不落下。實(shí)驗(yàn)說明，水流中間流速大壓強(qiáng)小，當(dāng)球偏離中心位置時(shí)，壓強(qiáng)差將使球向中間靠攏并穩(wěn)定在水流上端。圖7-1-49小球演示流速與壓強(qiáng)16．固體熱脹冷縮的實(shí)驗(yàn)演示圖7-1-49我們知道許多物體都具有熱脹冷縮特性，稱為物體的熱膨脹現(xiàn)象。這是由于溫度升高，原子間的平距離增加，其體積增大所致。對于金屬材料來講因其熱脹系數(shù)比較小，通常只有10-5數(shù)量級，例如在20-200oC范圍內(nèi)，銅大約在1.64×10-5m/m·K左右，鐵大約在1.2×10-5m/m·K左右，鋼大約是1.1×10-5m/m·K左右，鋁大約是2.35×10-5m/m·K左右，因此要想直接觀察該現(xiàn)象比較困難。在中學(xué)物理教學(xué)中通常使用J2258型固體線脹演示器作為教學(xué)演示使用。如圖7-1-49所示，J2258型固體線脹演示器需用火燒和冷水澆銅棒，使受熱膨脹和遇冷收縮的銅棒推動壓于其下的指針轉(zhuǎn)動，這樣顯示固體的熱脹冷縮現(xiàn)象【1】；雖然該儀器的演示效果還不錯，但演示時(shí)需用比較大的熱源才能使銅棒加熱，為了使實(shí)驗(yàn)效果明顯該儀器所用金屬棒通常直徑在5-6mm、長500-600mm圖7-1-4914圖7-1-5014圖7-1-50326（a）（b）5AA＇1351515015BC1351515015BCAD圖7-1-51受力方向指針偏轉(zhuǎn)方向裝置組成及原理：復(fù)式杠桿指針式熱脹冷縮演示器如圖7-1-50所示，圖中（a）是正面照片圖、（b）是背面照片圖，主要由平板底座1、刻度盤2、復(fù)式杠桿及指針3、金屬絲支撐柱及金屬絲連接接線柱4、酒精燈5、待測金屬絲6等組成。整個裝置長約300mm、寬150mm、高160mm，重約0.35kg。復(fù)式杠桿原理如圖7-1-51所示，（圖中尺寸單位：mm）圖中A為待測金屬絲與杠桿力臂連接處緊固接線柱（接線柱可轉(zhuǎn)動），也是杠桿受力點(diǎn)；B點(diǎn)是第一杠桿支點(diǎn)，C點(diǎn)是指針轉(zhuǎn)動支點(diǎn)即第二杠桿支點(diǎn)，B、C兩點(diǎn)均固定在刻度盤相應(yīng)位置上。D點(diǎn)是兩杠桿連接點(diǎn)，其中第一杠桿在刻度盤下方，指針在刻度盤上方。根據(jù)圖中所標(biāo)注設(shè)計(jì)制作尺寸，假如當(dāng)金屬絲受熱向左伸長0.5mm時(shí)，第一杠桿D點(diǎn)將向右移動約4.5mm，而此時(shí)指針尖在刻度盤上將轉(zhuǎn)過45mm的弧長，即杠桿將伸長量放大了90倍，因此演示效果非常明顯。制作方法：從圖7-1-50照片可以看出本實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)非常簡單，（1）底座可用尺寸為300×150mm2厚5mm以上的木板、層板或其它板材制作，當(dāng)板料太薄時(shí)可在其下面加防變形加強(qiáng)筋以增加其強(qiáng)度；（2）刻度盤可用厚度3-5mm，高、寬為165×150mm2的塑料板制作，其刻度可先在計(jì)算機(jī)上用Office辦公軟件下的MicrosoftPowerPoint軟件的繪圖功能，繪出如圖7-1-52所示，半徑150mm、張6050403020100圖7-1-52角60度左右的圖形，用打印機(jī)打出剪下貼在塑料板上即可；（3）杠桿及指針可用0.5mm的廢鐵皮、較厚的廢飲料罐鐵皮或1mm厚的玻纖板或覆銅板制作均可；（4）金屬絲支撐柱可用160×30×20mm6050403020100圖7-1-52將各零部件做好后按圖7-1-50方式連接固定即可，裝配時(shí)先將杠桿及指針用3mm左右的螺釘裝在刻度盤上并使其轉(zhuǎn)動靈活。為便于觀看可使刻度盤與豎直方向偏角在20°左右，用木條鋸出斜口或1mm厚鐵皮剪成100×20mm2條狀后，經(jīng)過鉆孔、彎折成80°左右后用螺釘連接固定。固定高度時(shí)要注意，使杠桿受力點(diǎn)A點(diǎn)的位置高度應(yīng)在150mm左右，即待測金屬絲離酒精燈燃燒口（燈芯）高度約40mm左右，這樣可使加熱范圍更寬一點(diǎn)。將金屬絲連接接線柱A＇固定在支撐柱上注意線孔高度與刻度盤后面杠桿A點(diǎn)處接線柱線孔高度相同，固定支撐柱時(shí)注意使線孔連線方向與刻度盤方向平行，兩點(diǎn)相距約200mm左右。演示方法及效果：演示方法很簡單，演示時(shí)只要將待演示金屬絲穿入連接接線柱A、A＇的孔中并用鎖緊螺釘鎖緊使其不能相對滑動，注意指針在零刻度附近即成。當(dāng)把點(diǎn)燃的酒精燈放在金屬絲下面對金屬絲加熱后隨即可看見指針讀數(shù)會逐漸增大，即金屬絲受熱增長后推動指針向左移動。由于待測金屬絲較細(xì)當(dāng)酒精燈移去后會很快降溫，隨著金屬絲溫度降低后又會收縮，指針又會反向偏轉(zhuǎn)演示遇冷縮短現(xiàn)象。當(dāng)使用單芯導(dǎo)線銅絲時(shí)將產(chǎn)生25o左右比較明顯的偏轉(zhuǎn)角，若使用自行車鋼絲時(shí)也可產(chǎn)生15o左右比較明顯的偏轉(zhuǎn)角。（2）細(xì)銅線電加熱演示熱脹冷縮圖7-1-53給細(xì)導(dǎo)線通以大電流的方法，也可以演示熱脹冷縮現(xiàn)象，效果也很好且簡便易行。制作一個長20cm，寬10cm左右的底板，在板上固定兩個電極和接線插孔，再用一根φ=0.10-0.15mm左右的漆包線刮去外面絕緣漆后將兩端拉直壓接在接線柱上，如圖7-1-53圖7-1-5317.焦耳定律實(shí)驗(yàn)演示儀焦耳定律是中學(xué)物理的重要內(nèi)容之一，只有通過演示實(shí)驗(yàn)學(xué)生才能更好地理解和掌握該部分教學(xué)內(nèi)容。現(xiàn)有的物理課本焦耳定律演示裝置如圖7-1-65所示，圖7-1-65若按課本的方法做有幾點(diǎn)不足：①由于裝煤油的玻璃燒杯容積比較大，加熱所需實(shí)驗(yàn)時(shí)間較長。②煤油在玻璃管中上升的高度差不大，可見度小；③實(shí)驗(yàn)組件較多、較重、易碎，搬動、使用均不太方便圖7-1-65由焦耳定律可知：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的平方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電的時(shí)間成正比，即Q=I2Rt。經(jīng)過研究和實(shí)踐，我們用廢棄的裝飾塑料板、廢棄小飲料瓶、電阻絲、吸管等材料制作的焦耳定律實(shí)驗(yàn)演示儀，具有快速、輕便、使用方便等特點(diǎn)，該儀器如圖7-1-67所示。圖中（1）儀器座及面板，（2）飲料瓶，（3）放氣螺釘，（4）電熱絲及銅支架，（5）U型壓力計(jì)，（6）連接導(dǎo)線及電源接線柱。制作方法A（1）儀器座及面板均用厚10mm的裝飾塑料板制作，底座、面板兩部分之間圖7-1-67（1）（2）（3）（A圖7-1-67（1）（2）（3）（4）（5）（6）（2）將3個100-200mL左右的廢飲料瓶（其它能密封、透明的瓶均可），用清水洗滌晾干后在瓶頸較厚處用2.5mm鉆頭鉆孔后攻3mm標(biāo)準(zhǔn)螺紋作為放氣孔。（3）用一根簽字筆芯清洗后截出三段，每段長25mm備用；將厚0.6-1mm左右的黃銅片或廢舊閘刀開關(guān)上的銅電極，切割成長40mm，寬5mm左右的條狀后將其彎折成一邊長8mm左右，另一邊長32mm左右的電極支架，并在兩端離端面4mm處鉆出3mm的螺釘孔備用。（4）在每個飲料瓶蓋上密封線內(nèi)鉆3個孔，其中兩個孔用M3螺釘將電極、焊片固定在一起，一個用于穿簽字筆芯用作U型壓力計(jì)連通孔。為了防止漏氣可在螺釘及筆芯與瓶蓋連接處用粘結(jié)劑密封。（5）電熱絲用500或800W電爐絲制取，截取阻值為R1=5Ω，R2=R3=R4=10Ω的四段電爐絲，將R1、R2、R3分別裝在三個瓶蓋的銅電極上，R4裝在儀器右邊支架上，圖7-1-67中A處。（6）U型壓力計(jì)如圖7-1-67所示，將計(jì)算機(jī)制作的刻度尺貼在儀器面板上后，用4mm或5mm粗的透明飲料管及橡膠管連接瓶蓋上簽字筆芯并用鐵皮將其固定在儀器面板上，并注意讓每個壓力計(jì)的高度器、起始位置均相同。實(shí)驗(yàn)方法（1）用注射器給每個壓力計(jì)注入3毫升左右?guī)в蓄伾乃⒆⒁馐姑總€壓力計(jì)內(nèi)的液柱高度及起始點(diǎn)均相同。（2）將放氣螺釘旋入瓶頸上的放氣孔，必要時(shí)可在螺釘上涂抹一點(diǎn)密封脂防止漏氣。（3）用導(dǎo)線連通電極及接線柱，用一可調(diào)范圍在3~12伏的直流穩(wěn)壓電源作為工作電源或在儀器背面設(shè)置一類似圖7-1-52所示電路原理的簡易自制穩(wěn)壓電源做工作電源。（4）如圖7-1-68（a）所示，當(dāng)電熱絲R1，R2和R3串聯(lián)時(shí)，電阻R2=R3>R1但電流I相同，此時(shí)應(yīng)有Q2=Q3>Q1，當(dāng)接通電路時(shí)可看到裝有R2和R3兩個電阻絲的壓力計(jì)液柱上升的高度基本相同。而裝有電阻絲R1的壓力計(jì)液柱高度只有一半左右。（圖7-1-67所示）R2R2R3R4EK(R2=R3=R4)(b)RR1R2(R2=R3>R1)R3EK圖7-1-68(a)圖7-1-68(a)圖7-1-69（5）如圖7-1-68（b）所示，當(dāng)電熱絲R3與R4并聯(lián)后再和R2串聯(lián)時(shí)，雖然R2=R3、但I(xiàn)3<I2，此時(shí)應(yīng)有Q3<Q2，接通電路時(shí)可看到R2瓶的液柱比R3瓶的液柱高。（圖7-1-69圖7-1-69整個“焦耳定律”實(shí)驗(yàn)可分步完成也可一次完成。【思考題】：①通電后U型壓力計(jì)中的液柱為什么會上升？②R1和R2、R3串聯(lián)，二者電流相等，為什么R2瓶壓力計(jì)中的液柱比R1瓶塑料管中的水柱上升得高？③當(dāng)電阻R3和R4并聯(lián)后再與R2串聯(lián)時(shí)，R3=R2，為什么R2瓶的液柱比R3瓶的液柱高？④3個U型壓力計(jì)中的液柱上升高度，與通電時(shí)間長短有何關(guān)系？⑤本實(shí)驗(yàn)裝置還有哪些不足和值得改進(jìn)的地方？18.熱輻射實(shí)驗(yàn)演示圖1幅射熱裝置圖熱由物體沿直線向外射出去，叫輻射。不同顏色的物體吸收太陽輻射的本領(lǐng)很不相同，黑色表面的物體對太陽輻射的吸收本領(lǐng)比白色表面的物體強(qiáng)【1】。這是中學(xué)教科書中的內(nèi)容。為了演示這一現(xiàn)象，我們設(shè)計(jì)制作了一模擬演示裝置，該實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，主要由PVC板、廢飲料瓶、吸管、燈泡、橡皮管、黑色、白色廢塑料袋等組成。圖1幅射熱裝置圖圖2輻射熱實(shí)驗(yàn)效果圖制作方法及相關(guān)尺寸：（1）首先用少量厚度為10mm左右的PVC板制作一個長250mm、寬125mm、高35mm的底座；（2）在底座中間距前邊緣40mm左右的位置安裝一固定燈座；（3）為了使燈光能照射在350毫升礦泉水瓶中間，在距燈座中心兩邊80mm左右的位置各安裝一塊厚10mm，長寬各65mm左右的PVC板作為飲料瓶座，并用寬6mm左右的鍍鋅鐵皮作為飲料瓶固定卡用以穩(wěn)定飲料瓶。（4）在飲料瓶蓋中心鉆一6mm左右的孔，用一小段長20mm、直徑6mm左右的乳膠管穿過后用外徑4.5mm左右的簽字筆芯強(qiáng)行穿過乳膠管以防止漏氣。（5）用一塊厚5mm、長250mm、寬125mm左右的PVC板或其它平板，孔徑5mm左右的透明吸管以及橡皮管或乳膠管、刻度表、鐵皮等制成兩個相同的U型微壓計(jì)。（6）將微壓計(jì)固定在底座后邊緣，并用一塊高100mm，寬80mm左右的黃納板作為遮光板固定于燈泡前邊，再裝上燈泡（燈泡可用220伏25瓦或40瓦）的電源開關(guān)即制作完成。（7）找一個黑色、一個白色的塑料袋和兩個票夾，將塑料袋裁剪成寬100mm，寬250mm左右的長條作為觀察吸收輻射熱本領(lǐng)的材料。圖2輻射熱實(shí)驗(yàn)效果圖實(shí)驗(yàn)時(shí)先不套吸收輻射熱的材料或套相同的材料，通過兩支微壓計(jì)的液柱高低觀察兩瓶吸收輻射熱的情況；再在兩瓶上套不同顏色的塑料袋材料觀察兩瓶微壓計(jì)液柱高低可以看到黑色塑料袋材料的表面吸收輻射熱本領(lǐng)比白色塑料袋表面強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)效果如圖2所示。【1】初級中學(xué)課本《物理》第二冊人民教育出版社1983年4月成都第一次印刷52-5319.光的反射、折射、凸透鏡、凹透鏡等相關(guān)實(shí)驗(yàn)演示光的反射、折射定律是幾何光學(xué)中最基本的物理定律，要想讓學(xué)生掌握好這部分知識，最好的方法就是通過演示實(shí)驗(yàn)的感性認(rèn)識加深學(xué)生對這一規(guī)律的理解。30040320圖7-1-514321我們利用玩具激光筆、廢塑料板（也可用木板）、3mm、5mm厚的有機(jī)玻璃和少量電子元件制作了一件結(jié)構(gòu)簡單、演示效果好，既能方便演示光的反射、折射、全反射等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，又能測試相關(guān)介質(zhì)的折射率，還可以用來演示學(xué)生比較難理解的凸透鏡匯聚光線、凹透鏡發(fā)散光線等的演示裝置。下面給大家做一簡要介紹。30040320圖7-1-514321儀器組成：裝置如圖7-1-51所示，全部裝置由底座（1），固體激光器（2），一半圓形（或等邊三角形）有機(jī)玻璃塊或由有機(jī)玻璃制成的能儲存液體的半圓形塊及凸透鏡、凹透鏡主截面模型（3），刻度盤（4）及背面的4.5伏直流穩(wěn)壓電源等組成。制作方法及注意事項(xiàng)：底座可用木板或塑料板制作，本裝置是用廢棄的10mm厚的塑料裝飾板制作其尺寸如圖7-1-51所示，可分為兩部分，下面底座部分長300mm，寬150mm，高40mm。上面面板部分就是一塊寬300mm，高320mm的塑料裝飾板，兩者通過榫卯結(jié)構(gòu)連接。~220V+6.5~8VLM317-+R1300R21.k123UGHC210C1470C3470~220V+6.5~8VLM317-+R1300R21.k123UGHC210C1470C3470LM317圖7-1-52半圓形透鏡反射、折射演示器尺寸直徑約70mm，厚5mm用有機(jī)玻璃邊角料做成。制作時(shí)可先用圓規(guī)畫出圓或略大于半圓的圖形，然后用鋸、銼等方法切削、打磨出所需形狀，再用細(xì)銼、細(xì)沙紙依次打磨后其側(cè)端面用拋光機(jī)拋光使其能更好反射和折射，若沒有拋光機(jī)則在拋光時(shí)也可用毛巾平鋪在桌子上用手工來回摩察拋光。刻度盤先用厚3mm左右的透明有機(jī)玻璃或透明塑料板制作一直徑180mm左右的圓盤，在其圓心處鉆2.5mm孔用3mm絲錐攻出螺紋后用6mm左右的鉆頭鏵出沉頭螺釘孔后用一顆3×25的沉頭螺釘旋上使螺釘頭與圓盤保持在同一平面。將5mm厚的半圓形板對準(zhǔn)大圓盤中心用少量二氯乙烷粘結(jié)。利用計(jì)算機(jī)作出同樣直徑最小刻度1度的刻度盤，用打印機(jī)打出剪下后用固體膠和少量透明膠帶貼在圓盤上。（如果演示最小偏向角，則先在圓盤上貼上刻度盤再用螺釘將等邊三棱鏡模型固定在刻度盤上，等邊三棱鏡的制作材料、方法與半圓形演示器相同）刻度盤的形式如圖7-1-51所示。實(shí)驗(yàn)原理ABNOiABNOir圖7-1-54光的折射：當(dāng)光從一種介質(zhì)進(jìn)入到另一種介質(zhì)，例如從空氣進(jìn)入到玻璃（有機(jī)玻璃）中時(shí)，在兩種介質(zhì)的界面處，一部分光進(jìn)入到后一種介質(zhì)中去，并且改變了原來的傳播方向，這種現(xiàn)象叫做光的折射，如圖7-1-55示。入射光線與法線間的夾角i叫做入射角，折射光線與法線間的夾角r叫做折射角。折射光線跟入射光線和法線在同一平面上，并且分別位于法線的兩側(cè)。折射定律指出：當(dāng)波長一定的單色光從真空（或空氣）射入另一透明物質(zhì)時(shí)，將產(chǎn)生折射，入射角i和折射角r之間有如下關(guān)系：ABABN＇NOir空氣玻璃圖7-1-55na介質(zhì)（n2）a介質(zhì)（n2）介質(zhì)（n1）θ2θ1θ1aacccbbθ2=90oθ1cθ1cθ1b圖7-1-56光的全反射原理全反射：根據(jù)幾何光學(xué)理論，當(dāng)光線以某一較小的入射角θ1（光線與法線間的夾角），由折射率（n1）較大的光密介質(zhì)射向折射率（n2）較小的光疏介質(zhì)（n1＞n2）時(shí)，則一部分入射光以折射角θ2折射入光疏介質(zhì)，其余部分以θ1角度反射回光密介質(zhì)，如圖7-1-56。根據(jù)折射定律和反射定律，光折射和反射之間的關(guān)系為當(dāng)光線的入射角θ1增大到某一角度θc時(shí)，透射入光疏介質(zhì)的折射光折向界面?zhèn)鞑ィé?=90o），稱此時(shí)的入射角θc為臨界角。那么由折射定律得由此可知臨界角θc僅與介質(zhì)的折射率的比值有關(guān)，利用上式也可測介質(zhì)的折射率。當(dāng)入射角θ1＞θc時(shí)，光線不會透過其界面，而全部反射到光密介質(zhì)內(nèi)部，也就是說光被全反射。如果在儀器其側(cè)面裝上幾只相互平行的激光筆并用有機(jī)玻璃制成凸透鏡、凹透鏡主截面模型，則還可以演示如圖7-1-58所示的凸、凹透鏡對平行光的光線匯聚、發(fā)散作用。ffoFfFO圖圖7-1-58凸、凹透鏡原理及演示裝置圖20．玻璃導(dǎo)電實(shí)驗(yàn)在各種《電學(xué)》和《電磁學(xué)》的書中，對于導(dǎo)體和絕緣體的定義有多種，沒有統(tǒng)一的定義。一般認(rèn)為：電導(dǎo)率大的物體為導(dǎo)體，電導(dǎo)率小的物體為絕緣體。有的書則從微觀角度來描述，認(rèn)為電荷能迅速轉(zhuǎn)移或傳導(dǎo)的物體為導(dǎo)體，電荷幾乎只能停留在產(chǎn)生地方的物體為絕緣體。在初中物理教材中，曾這樣定義的：容易導(dǎo)電的物體叫導(dǎo)體，不容易導(dǎo)電的物體叫絕緣體。也曾這樣定義：能夠?qū)щ姷奈矬w叫導(dǎo)體，不能夠?qū)щ姷奈矬w叫絕緣體。實(shí)際上導(dǎo)體和絕緣體之間沒有截然的界線。因此絕緣體和導(dǎo)體是可以轉(zhuǎn)換的，玻璃在常溫下是絕緣性能很好的物體，但是當(dāng)其溫度發(fā)生改變時(shí)就可能變成導(dǎo)體。即絕緣體和導(dǎo)體是可以轉(zhuǎn)換的，以上所述正確與否必須通過實(shí)驗(yàn)演示方能證明。圖7-1-62演示實(shí)驗(yàn)裝置如圖7-1-62所示，由廢白熾燈、酒精燈、照明燈泡，支架、導(dǎo)線等組成，廢白熾燈作為開關(guān)使用。即當(dāng)保留有燈絲電極的白熾燈在常溫時(shí)由于玻璃是絕緣體不能導(dǎo)電，插上電源的照明燈泡不會點(diǎn)亮。但如果用酒精燈給廢白熾燈加熱，當(dāng)其玻璃被加熱后變成導(dǎo)體，電路連通照明燈泡就會點(diǎn)亮，由此可以說明圖7-1-6221．光的色散與合成演示器1665年牛頓進(jìn)行了太陽光的實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中太陽光通過窗板上的小圓孔照射在玻璃三棱鏡上，光束在棱鏡中折射后，投射在光屏上形成一個顏色按一定順序排列的長條象，牛頓稱它為光譜。這個現(xiàn)象在牛頓之前已經(jīng)有人知道，并且有這樣的解釋：玻璃會影響太陽光使它形成顏色。但牛頓從他自己的實(shí)驗(yàn)確定了這一解釋是不正確的。他認(rèn)為白光（太陽光）是復(fù)雜的，是無數(shù)種不同的光線的混合，各種光線在玻璃中受到不同程度的折射。棱鏡沒有改變白光而只是把它分解成簡單的組成部分，把這許多組成部分混合起來能重新恢復(fù)最初的白色。如果進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)還可看到，把從第一棱鏡中分出的某種顏色（例如黃色）的光從光譜中分離出來，令它再通過第二棱鏡，結(jié)果沒有新的成分。因此，在第一次棱鏡分解中，事實(shí)上是分出了某種不變的東西。但色彩本身并沒有說明光的性質(zhì)，它是靠視覺得到的印象。例如，倘若我們把單純的紅色和綠色混合起來，也能得到太陽中的黃色。而單純顏色光在空間上的分離卻是與光的本性聯(lián)系著的，它使人們第一次接觸到光的客觀的定量的特征，因?yàn)檫@種特征可根據(jù)棱鏡折射率和棱鏡的形狀算出。換言之，牛頓的太陽光實(shí)驗(yàn)，使顏色學(xué)說脫離了主觀印象而走上與客觀量相聯(lián)系的科學(xué)的發(fā)展道路。為了演示以上所述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，我們可用溴鎢燈（投影機(jī)光源或光學(xué)實(shí)驗(yàn)用的白光源燈泡）作光源，由于光強(qiáng)較大不需暗室，通過狹縫射出經(jīng)三棱鏡折射后可直接在教室內(nèi)進(jìn)行演示，其裝置和光路如圖7-1-71（a）、(b)所示。（（a）紫光紫光白光白光紅光紫光紅光圖7-1-71（b）為此，我們設(shè)計(jì)了如圖7-1-72所示的光的合成演示儀，其中圖（a）是外觀圖，圖（b）是內(nèi)部結(jié)構(gòu)，主要由三原色（紅、綠、藍(lán)）發(fā)光二極管、可調(diào)直流穩(wěn)壓電源、控制開關(guān)、毛玻璃及外殼等組成。通過控制三原色光的強(qiáng)弱即可演示各種色光的合成。例如當(dāng)用紅光、綠光、藍(lán)光三色光進(jìn)行混合時(shí)，可分別得到黃光、青光和品紅光。如果我們將此三色光等比例混合，可得到白光；而將此三色光以不同比例混合，就可得到多種不同色光。就可得到多種不同色光。圖圖7-1-72光的合成演示儀（a）