第一課驗證平行四邊形定則的模型制作

驗證互成角度的兩個力合成時，我們一般選用平行

邊形定則，其一般的實驗過程為

（1）用圖釘把白紙釘在放于水平桌面的方木板上。

（2）用圖釘把橡皮條的一端固定在A點，橡皮條的另一端拴上兩個細繩套。

（3）用兩只彈簧秤分別鉤住細繩套，互成角度地拉橡皮條，將結點拉到某一位

置0,記錄兩彈簧秤的示數，用鉛筆記下0點的位置及此時兩條細繩套的方向。

（4）用鉛筆和刻度尺從結點0沿兩條細繩方向畫直線，按選定的標度作出F1和

F2的圖示，用平行四邊形定則求出合力F的圖示。

（5）用一只彈簧秤鉤住細繩套，把橡皮條的結點拉到同樣的位置0,記下彈簧

秤的讀數F'和細繩的方向.按選定的標度沿記錄的方向作出拉力F'的圖示。

（6）比較力F'與用平行四邊形定則求出的合力F的大小和方向，看它們是否

一、制作目的

驗證互成角度的兩個力合成時的平行四邊形定則.

二、制作原理

如果使Fl、F2的共同作用效果與另一個力F'的作用效果相同，那么根據F1、

F2用平行四邊形定則求出的合力F,應與F'在實驗誤差允許范圍內大小相等、

方向相同.

三、材料準備：

固定材料自選（如長型木條等）、刻度尺、螺絲釘

四、制作過程：

（1）選用五根長形木條，其中四根代表平行四邊形的四條邊，一根代表合力邊。

（2）利用刻度尺、小刀和鋼筆在相鄰兩條木條上按一定的比列標出刻度，代表

力的大小。

（3）用（2）步的方法同樣標出代表合力的木條的刻度，代表合力的大小。

（4）分別在木條的鏈接處利用螺絲釘將木條固定?。ㄈ钥梢曰顒樱Ｐ腿鐖D

（上圖是我校興趣小組學生所作模型展示）

（5）通過改變兩根木條（代表兩個分力）的夾角，可以很直觀地看出合力的改

變情況，通過刻度可以計算出合力的大小，從而驗證平行四邊形定則。

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第二課顯示微小形變的方法探究

生活中的形變無處不在，面包上的手印，扎頭發(fā)用的橡

皮筋，凹陷的沙發(fā)，撥動的琴弦…這些都是生活中

常見的形變現象，這些形變比較明顯，容易觀察，但是有的形變卻很難直接觀察

至例如：一輛汽車行駛在大橋上，橋面會產生形變，用鋼絲懸掛一個蘋果，鋼

絲也會發(fā)生形變，這些都屬于微小形變，不容易觀察，對于不容易觀察到的微小

變，可以通過某些實驗裝置來驗證其存在。_

物理中很多概念是抽象得讓人無法想象，譬如說“力”；物理中的很多現象

不明顯，肉眼是看不到的，譬如說書放在水平桌面上我們都難以想象桌面發(fā)生了

形變一一向下彎曲。那么這種微小的形變我們必須想辦法看到它，這也就給我們

提出了實驗設計的難題。現在我就研究微小形變的方案予以闡述。

方案一：數學原理：柱體表面積一定時，圓柱的體積最大

在高中《物理》（必修）第一冊《彈力》的課后練習中，是利用如圖1所示的

裝置來演示微小形變的。其在教學中按照此法演示，因液面升降的幅度很小，很

難取得預期的效果。筆者經研究發(fā)現，若將此裝置略加改動，并添加必要的步驟,

效果較為理想，改動方法如下：將細玻璃管的一端在酒精燈上加熱后拉成如圖2

所示的形狀，將較粗的一端少許插入紅墨水中，用手封住細端后將玻璃管提出，

連同橡皮塞一起插入裝滿紅墨水的扁玻璃瓶后放手，在細玻管中將形成被空氣分

開的紅墨水和水兩段液體柱，通過擠壓橡皮塞等方法將紅墨水部分的液體柱調整

到玻璃管粗細交接的一段（如圖2所示）.這樣，再用手擠壓扁玻璃瓶時，細管中

紅墨水部分液體柱的升降就更為明顯，演示效果更佳。還有一種方法，那就是把

普通玻璃管換成把玻璃泡去掉了的溫度計上的毛細管，這樣紅色液體柱上升的高

度就明顯些。

方案二：光的原理：利用光的反射

在教材中是這樣設置實驗的：如圖3,一張大桌子上放兩個平面鏡M和N,

讓一束光依次被這兩平面鏡反射，最后射到墻上形成一個光點.用力壓桌面，鏡

子要向箭頭方向傾斜.由于兩面鏡子之間的距離較大，光點會在墻上有明顯的移

動，把桌面的形變顯示出來.我對實驗裝置做了如下改進，如圖4,用一面鏡子,

把光點投在天花板上。一方面，實驗器材更簡單，另一方面，光點投到天花板上

更容易找到。如果采用教材中的實驗裝置時光點投到教室的窗玻璃上或窗簾上,

難以尋覓。但是在這個實驗中平面鏡應該足夠小，否則也會影響實驗效果。

方案三：力學原理：利用初中所學杠桿原理如圖5為裝置圖（小黑點為杠桿支點）,

當在薄板桌面下掛上重物時，桌面向下彎曲，帶動與之相連的杠桿裝置，將微小

形變逐步放大，指針向上轉動較大角度。由圖5所示的位置變?yōu)閳D6所示的位置

花5圖6

方案四：力學原

力是物體運動狀態(tài)改變的原因。在一張足夠光滑的水平放置的大桌子上近

距離放置兩個光滑小球，兩小球靜止，你用手輕輕地在兩球之間的桌面上用力按,

觀察會有什么現象？你會發(fā)現小球會向你手按的地方滾動。這個現象也說明當我

們用手按兩球之間的桌面時，桌面發(fā)生了微小的形變。以上是我研究物體

發(fā)微小形變的一些不成熟的方法，希望大家多指點，并期待在研究物體微小形變

這方面有更好的發(fā)展。愛因斯坦說過:一個問題的提出往往比解決一個問題更難,

讓我們時刻準備著發(fā)現問題吧

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第三課潛望鏡制作

大家知道，光是沿直線傳播的，而且當光照射到平面鏡

j背景資料I上，產生發(fā)射，人們利用這些原理制作出了各種各

樣的裝置，這些裝置為人們服務，潛望鏡就是其中一種。

潛望鏡是指從海面下伸出海面或從低洼坑道伸出地面，用以窺探海面

或地面上活動的裝置。其構造與普通地上望遠鏡相同，唯另加兩個反射鏡

使物光經兩次反射而折向眼中。潛望鏡常用于潛水艇，坑道和坦克內用以

觀察敵情。

材料準備:

做潛望鏡只需要兩面一樣大的小方鏡和一塊硬紙板。假如你的小鏡子長十厘

米，寬七厘米，這樣，你就應該準備一張寬4X7=28厘米的硬紙板。紙板的長度

可以根據條件自己決定。紙板長一些，潛望鏡就可以做得高一些。制作過程在

紙板上劃出三條平行線，象圖中所表示的一樣，每條線之間的距離都是七厘米。

把涂黑的部分剪去。用刀子沿著虛線劃一個痕跡（注意不要劃透）。然后，利用

桌邊折一下，這樣就做成一個長方形的盒子，用牛皮紙把它粘好。用白膠布把小

鏡子象下艇在水下航行的時候，也必須利用潛望鏡觀察海面的情況。

制作過程：

買兩塊小鏡子。用硬紙片做兩個直角彎頭圓筒，直徑比小鏡子稍大。在紙筒

的兩直角處各開一個45度的斜口，將兩面小鏡子相對插入斜口內（如圖所示），

用紙條粘好，把兩個直角筒套在一起，即成一個簡單的潛望鏡。

（實物圖、我校學生作品）

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第四課滴水點燈

產/力主持人已經說過，這個實驗叫“滴水點燈”。所謂滴

背景資料

水點*-----------1燈，就是用水去點燃燈火。有句俗話說：“水火不相融”。

這句話恐怕沒有不知道的。而主持人卻說滴水點燈，不是天方夜潭嗎？

請別過早加以否定。許多看來與常規(guī)相悖的事情，在一定條件下可以轉化。

譬如說，冰是涼的，但高壓下可以得到熱冰。半導體導電性能介于導體與絕緣體

之間，用它制成的光敏管，阻值卻隨光線強弱而變化。這些例子，可以說明事物

不是僵死的、一成不變的。

說到這里，有人心里嘀咕：眼見為實，耳聽為虛。你說滴水點燈，那就演示

演示吧。

對，還有什么比親眼所見更令人信服呢，事實才是最好答案！下面，我將用

水把電燈點亮。

這是一個小電珠、水槽，水槽旁邊有一杯水。拿起水杯，將水倒進水槽，注

意電珠是否點亮。

電珠亮起來了，光芒四射。它照亮了三尺講臺，也照亮了我們的心：滴水點

燈，這是千真萬確的事實！

奇怪嗎？不奇怪！不奇怪嗎？奇怪！奇怪者，以水點燈也。不奇怪者水并沒

有真正燃燒。電珠亮起，因為連接電池的電路通了，電珠不亮，可能是連接電池

的線路斷開。,

打開蓋子，我們看到這里有兩節(jié)干電池，電池的兩端用導線接到電珠上。將連

接電珠的導線截去一段后安上絕緣水槽，往槽中倒水，水淹過連接水槽一端導線

的金屬板，電路接通，電珠就亮了。當然，水是電的不良導體，因此，應事先在

水中加點食鹽。這樣，水槽里的水就成了導電液，其作用等于補上截去的那段導

線。

剛才，我演示的是食鹽水作導體使連接電池和電珠的電路相通。下面的表演

中，我們會看到比這更為奇特的現象呢。

制作材料：一號電池兩節(jié)；電池盒一個；電珠座一個；電珠一個；三極管（9013）

一只；塑料盒（約9X6X2cm）一個；木板、導線、銅皮適量.

制作過程：

1）作支架：用木板做一個22X14X2.5cm的無底木盒，將25X4X2cm

的木板豎立在盒上，用釘子釘牢.

2）作導電水槽：用塑料盒做水槽，用銅皮做電極。將2片長約3cm的條形銅

皮用易熔膠粘在塑料盒兩端底部，并用易熔膠把塑料盒粘在支架底盒前面。

3）裝電池盒與電珠座：用白乳膠將電池盒粘在立柱與塑料盒之間的底盒

上.將電珠座如圖1B固定在立柱上，使電珠座距立柱頂部約2cm,見圖1A.然

后，在立柱旁，電池盒底部、塑料盒兩電極旁分別鉆兩個孔（共6個孔），用于連

接導線.

4）連接電路：按圖2連接電路，并注意將三極管、導線隱蔽在底部。

實驗方法與現象：安上小電珠，用燒杯裝好鹽水，將鹽水徐徐倒入小槽，電珠即

被“點”亮.

原理解釋：未倒鹽水前，水槽中兩電極斷路，電珠不亮.倒鹽水后，因鹽水導電,

兩電極通路，電珠發(fā)亮.

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第五課游標卡尺的研究與模型制作

游標卡尺，是一種測量長度、內外徑、深度的量具。游標

卡尺由主尺和附在主尺上能滑動的游標兩部分構成。主尺

一般以毫米為單位，而游標上則有10、20或50個分格，根據分格的不同，游標

卡尺可分為十分度游標卡尺、二十分度游標卡尺、五十分度格游標卡尺等。游標

卡尺的主尺和游標上有兩副活動量爪，分別是內測量爪和外測量爪，內測量爪通

常用來測量內徑，外測量爪通常用來測量長度和外徑。

內劇或爪

研究目的：

1.應用所學物理等方面的科學知識;

2.培養(yǎng)學生實踐和創(chuàng)新能力；

3.培養(yǎng)學生科學精神和科學態(tài)度；

4.培養(yǎng)學生合作能力；

研究背景：

《游標卡尺的使用》是現行高中物理第一冊教材中一個基本的學生實驗，也

是高考的熱點內容。教材以精度為0.1mm游標卡尺為例詳細講解了游標卡尺的

構造原理和讀數方法，而對精度為0.05mm和精度為0.02mm的游標卡尺只作了

簡單介紹。目前我們學校實驗室配備的都是精度為0.02mm的游標卡尺，對精度

為0.05mm的游標卡尺讀數的訓練，一般只能紙上談兵，以致學生認識模糊，考

試中錯誤率較高。

制作原理：

研究游標卡尺的構造原理，用紙親手制作游標卡尺模型，以求在制作的過程

中進一步掌握游標卡尺的構造原理和讀數原理。

制作過程：

（下面介紹紙質精度為0.05mm游標卡尺模型制作方法）

1.材料和工具：較厚的白色或淺色包裝盒紙板、毫米刻度尺、刀片、膠水等。

2.用鉛筆按下圖的形狀和尺寸（單位為mm,尺寸供參考）在紙板上先畫線，再

用刀片切出主尺A、游標尺R、游標尺B2、上嵌條C、下嵌條D五塊，其中氏的

陰影部分挖去。

3.用紅色細鋼筆準確描出長約17mm的刻度，即為主尺刻度。

4.根據平面幾何中平行線等分段定理，在白紙上將19mm的長度20等分，用細鋼

筆畫出刻度線，切成約8mm寬的游標尺刻度。

5.安裝：首先從下到上按Bi、C、D、B2的順序用膠水粘在一起構成游標尺，待

膠水干后將主尺A的右端從做好的游標尺左邊空隙插入。

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第六課失重現象小實驗

失重現象”是高中《物理》（試驗修訂本-必修）第一冊第三

章第七節(jié)的內容，失重現象是物理學中一種很神奇的現象，產

生失重現象的物體的視重為零，就好像沒有重力一樣（實際上

重力仍然存在）,產生這種現象的原因是當物體向下的加速度等于g時，物體對

支持物的壓力（或對懸掛物的拉力）等于零。

你能夠想像出失重的條件下會發(fā)生什么現象嗎？你設想地球上一旦重力消失，會發(fā)生

什么現象，在宇宙飛船中就會發(fā)生什么現象。物體將飄在空中，液滴呈絕對球形，氣泡在液

體中將污泥濁水上浮0宇航員站著睡覺和躺著睡覺一樣舒服，走路務必小心，以防不慎，將

”上不著天、下不著地”食物要做成塊狀或牙膏似的糊狀，以免食物的碎渣'‘漂浮”在空中,

進入宇航員的眼睛、鼻孔……你還可以繼續(xù)發(fā)揮你的想像力，舉出更多的現象來

一、鏈條失

自制一木架，在木架上端懸掛一根細鏈條，使鏈條的一端A固定在木架橫

梁上，另一端B用細線系在鏈條A端的一個環(huán)上（為使現象明顯可使鏈條長一些,

在B端掛一個鉤碼）.此裝置放在帶有托盤的臺秤上，如圖1所示，裝置靜止時

觀察臺秤指針所指的示數.點燃火柴燒斷系住鏈條B端的細線，這時引導學生觀

察臺秤示數的變化，可觀察到臺秤示數變小.這說明鏈條下落時發(fā)生了失重現象.

但當這一半鏈條下落到被上一半鏈條拉住靜止時，臺秤又恢復到原來的示數.

圖1

二、壓力消失現象

在一個平底吊盤上放一個重物口，把一張薄紙條A的一端壓在重物m和吊

盤之間，如圖2所示，紙條盡量窄且不很結實.當抽動一端時，紙條輕易地被拉

斷.實驗時，一只手把紙條的另一端固定，另一只手提著盤的吊線B（也可以請

學生上講臺來幫助教師完成此實驗）.先用手提著盤和重物慢慢下降，則紙條先

被拉緊，接著就斷裂了.這是因為紙條被重物壓著的一端存在靜摩擦力的作用.

第二次換一張同樣的紙條，把紙條的一端壓在重物和盤之間，另一端固定，但是

提吊線B的手突然放開，使盤和重物同時自由下落，可以看到紙條不但沒有被拉

斷而且完好如初.這是因為自由下落過程中重物完全失重，不受盤的支持力，其

反作用力一一重物對盤的壓力也就消失了，使靜摩擦力不復存在.因此，可以從

容地拉出紙條.伊

最

圖2

三、噴泉失射現象

取一只舊塑料瓶（如可樂瓶），在瓶的一端側壁上鉆幾個小孔，用手指堵

住小孔，向瓶中裝滿水（向水中滴幾滴紅墨水，便于看得更清楚），松開手指,

則水就會噴射出來.這是水的重量產生的壓強對瓶壁的作用.如果松開了拿瓶的

手，讓瓶自由下落，這時可以看到水立即停止噴出.這是因為正在自由下落的水

處于完全失重狀態(tài)，水層之間不再存在壓力，故水不會從孔中流出.

四、斜面上下滑小車失重現象

圖3

這說明小車加速下滑過程中發(fā)生了失重現象.

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第七課熱傳導比賽

熱從物體溫度較高的一部分沿著物體傳到溫度較低的部分的方

式叫做熱傳導。熱傳導是高中物理熱學現象之一，物體或系統(tǒng)

7'內的各點間有溫度差，是熱傳導的必要條件。

熱傳導其在固體、液體和氣體中均可發(fā)生，但嚴格而言，只有在固體中才是

純粹的熱傳導，而流體即使處于靜止狀態(tài)，

其中也會由于溫度梯度所造成的密度差而產生自然對流，

因此，在流體中對流與熱傳導同時發(fā)生。

比賽內容：

把鋼勺、鋁勺、鏡勺、塑料勺插進一只玻璃杯中。在各種

勺柄的同等高度上涂一小塊豬油，再在油上粘一粒小豆子。然

后給玻璃杯里倒上開水，仔細觀察，看哪個勺柄上的豆子先掉,

哪個后掉？

結果是：

鋁勺柄上的豬油融化得最快，豆子先掉下來；第二個、第

三個掉下來的，分別是鋼勺、瓷勺柄上的豆子；而塑料勺柄上的豆子，過了很長

時間還掉不下來。

這個實驗說明，不同的物體傳導熱的本領是不同的。人們把善于傳導熱的

物體叫做熱的良導體，把不善于傳導熱的物體叫做熱的不良導體?？茖W家通過大

量的實驗和研究發(fā)現，固體中的金屬是熱的良導體，其中銀和銅的熱傳導本領又

最強；其他的固體大都是不良導體，如石頭、陶瓷、玻璃、木頭、皮革、棉花等

等。我們用來做飯、燒菜的鍋都是用善于傳熱的金屬制成的，目的就是能讓熱盡

快地傳給待加工的食物。冬季人們穿的是棉衣、毛衣或羽絨衣，因為這類東西都

是熱的不良導體，可以保存身體發(fā)出的熱量，達到保暖的目的。

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第八課會吹泡的瓶子

熱脹冷縮是物體的一種基本性質，物體在一般狀態(tài)下受熱

［背景資?以后會膨脹，在受冷的狀態(tài)下會縮小。大多數物體都具有這種

性質。（注：水在4c以上會熱脹冷縮而在4c以下會冷脹熱縮,

而到冰，密度就只有0.9。這意味著，冰將會浮在水面。錦、鈿、錢和青銅等物

質在某些溫度范圍內受熱時收縮，遇冷時會膨脹）。

物體受熱時會膨脹，遇冷時會收縮。這是由于物體內的粒子（原子）運動會

隨溫度改變，當溫度上升時，粒子的振動幅度加大，令物體膨脹；但當溫度下降

時，粒子的振動幅度便會減少，使物體收縮。物體都有熱脹冷縮的現象，日常生

,活中我們可以利用這種現象解決一些困難。

制作原理：

通過加熱將瓶中的空氣擠出，然后再通過冷卻將水吸到瓶子里。這樣，你就會看

到物體的熱脹冷縮。

材料準備:

凈■好：

三支可以

處曲的聯(lián)管

?ftIII

-懷焰水狗?懷冷爾VH<Hi

楝皮花色木

制作過程：

1.將吸管放入瓶口，用橡皮泥密封*。

2.將其他吸管與第一支吸管相接，形成一個長管。