创新实验论文（共8篇）
一、实验课题名称:凸透镜成像实验改进
二、参赛教师所在单位及姓名：黄泥中学 彭姿桃
三、正文
1、实验或器材在教材中所处的地位与作用
“探究凸透镜成规律”是人教版八年级物理第章第二节的内容，凸透镜成像是初中物理光学中非常重要的知识，而凸透镜成像规律是教学重点和难点。突破这个难点，对培养学生学习物理的兴趣，树立学生的自信心，提高整体教学质量有着积极的意义。此外，凸透镜的成像规律的探究实验，可以让学生经历从观察到的凸透镜成像的有关现象和收集到的实验数据中，体验归纳出凸透镜成像规律的过程，避免对于规律的死记硬背。对培养学生的实验能力和提高学生的知识有着积极的作用。因而做好此实验是光学教学的关键。
2、实验原型及不足之处
如下图是义务教育课程标准实验教科书初中物理八年
实验中存在的问题：
（一）光源不足
（1）使用蜡烛时，烛焰所成的实像学生能轻易观察到是上下相反倒立的，但却不能发现所成的实像也是左右相反的特点。（2）由于蜡烛在燃烧的过程中不断变短，因此燃烧一段时间后，烛焰中心、凸透镜光心和光屏中心不在同一高度，而在光屏上找不到像时就必须重新调整三者的高度，这样就会干扰学生的思维。
（3）烛焰易受空气流动晃动而大小不稳定，对光屏上像的清晰度及位置产生影响，这样就不便确定最清晰像的位置，造成较大的实验误差。
（4）由于此实验要在密闭的暗室中进行，空气与室外流通不畅，蜡烛在燃烧时发出浓烈的气味并使实验室内二氧化碳浓度增加，使人感觉不适。
（5）蜡烛一般是靠蜡泪粘在托盘上，很容易发生倾斜，有可能读出的物距并不是烛焰到凸透镜光心的真实距离，造成实验误差；如果不慎还容易烫伤学生等，存在很大的安全隐患。
（二）刻度尺的不足
常见光具座上的刻度尺，一般是从左往右依次变大。学生在探究过程中记录物距、像距时往往要经过计算，而不少学生忘记计算，直接记下刻度尺上的刻度，这将直接影响数据的分析、规律的总结。
（三）光屏不足
.以往光屏上成像的大小是用目测，如果成放大或缩小的实像可以辨别出来.但当物体位于两倍焦距上成等大的实像时，学生往往认为是缩小的。因为像比物要暗，从而造成变小的错觉，这种情况下靠目测的方法将得不出正确结论。
3、实验创新之处
改进后的实验装置有以下优点：
（1）学生探究时，该光源操作方便、不会受气流的影响，使光屏上所成像位置更容易找准，像更加清晰、稳定，物距、像距也容易测量，减小了实验误差
（2）由于该光源显示“F”，从光屏上所成的像可以直观观察到像的上下、左右都是相反的，这样在实验的过程中帮助学生轻松纠正了片面的认为凸透镜成实像时只是上下倒立的错误观点，很容易地突破了一个认知难点。（3）在实验探究中，学生能很方便地观察到u=2f时成等大实像和u=f时不能成像的情况，也方便比较实像与物体的大小，实验效果很明显。
（4）此实验无需在暗室中进行，光线充足，有利于学生的身心健康成长。
（5）实验探究中学生记录的物距、像距准确，为分析数据和总结规律做好了准备。改进后的装置还具有操作简便、安全可靠、重复使用等特点。
4、实验器材 实验需要器材：刻“F”的黑纸片，强光手电筒，凸透镜，光具座（刻度尺的零刻线在中央），画上线条的光屏
5、实验原理及装置说明（包括实验装置平面图）
在演示“凸透镜成像规律”实验中，教材是用蜡烛做光源，蜡焰所成的实像学生能观察到是上下相反倒立的，但却不能发现所成的实像也是左右相反的特点，而且蜡烛燃烧不断变短，烛焰中心、凸透镜光心和光屏中心不在同一高度，影响实验效果，又因蜡烛火焰在u=2F时，光屏上出现的像感觉上是缩小的，而不是等大的，学生只是半信半疑。若不用蜡烛做光源，而是将刻有“F”的黑色卡纸（如图甲）蒙在手电筒（如图乙）做光源；不用常见光具座上的刻度尺，而用零刻线在中间的刻度尺；不用普能的光屏而用画上线条的光屏来探究凸透镜成像规律，就如下图所示装置，操作步骤按教材上的步骤进行，能
6、实验过程
7、实验效果
当今世界, 科技创新是提高社会生产力和综合国力的战略支撑, 是驱动国家发展的核心动力, 为此十八大报告明确提出实施创新驱动发展的战略。创新离不开创新型人才, 创新型人才兼具知识面宽、理论基础扎实、实践能力强、综合素质高、创造性思维活跃、团队意识强等特质[1]。高等工程教育对于培养创新型人才的重大任务责无旁贷。
二、现阶段创新人才培养方面存在的问题
基于创新性人才培养的目标, 近10多年来高等工科院校教学改革如火如荼地进行着, 并已经取得了令人欣慰的成果。比如, 学科发展兼顾深度和广度, 开设跨学科公选课程拓宽学生的知识面, 开设专业性强的选修课程为精英学生提高专业素养提供机会;充分认识到实践教学在培养学生创新能力方面的重要作用[2], 配合理论教学的实验、课程设计、实习等实践环节在教学中的比重不断提高;各类以服务社会为宗旨的科技类竞赛层出不穷, 促使学生从简单的模仿与重复的学习方式向理论联系实际, 注重工程能力养成的学习方式转变等等。
尽管各大工科院校的教学改革成果斐然, 但若要实现创新型工程人才的培养目标, 教学改革在很多方面仍需不断深化。比如, 尽管为了培养学生的工程意识和理论联系实际的能力, 实践环节比重增加, 实验课时数增多, 但实验教学内容多数仍为匹配少数甚至是单一知识点的验证性实验, 综合设计型实验比例少, 难以全面锻炼学生发现问题、分析问题和解决问题的综合能力;在为数不多综合设计型实验的教学过程中, 学生往往只需按照实验要求和操作提示完成实验, 实验过程没有给学生提供自由思考、发挥、创造的机会, 只单纯地锻炼了学生的动手能力, 却仍然未能增强学生的创新意识, 促成学生创新性思维模式的形成, 提高学生创新性解决问题的能力[3]。
为充分发挥实验教学在培养学生创新能力方面的重要作用, 我校从2002年开始, 面向机械类大二本科生开设了“慧鱼创意组合模型”综合实验项目。该实验项目设立之初旨在通过利用德国慧鱼公司开发的慧鱼系列产品教具创意组合、搭接出实现一定功能的完整机械系统模型的过程, 使学生熟悉机械系统概念, 掌握机械系统运动方案设计方法, 锻炼学生综合设计能力, 提高学生创新意识和创新能力。该创意实验已开设10余年, 然而受6学时学时数的限制, 实验教学过程一直围绕着范例式教学开展。即学生往往只是从参考手册中选取一个机械模型, 按手册给出的步骤搭接、调试完成。整个实验过程只是在简单的模仿中获取相应的技术知识, 未能体现出创意实验开设的真正意图, 没能充分立足学生, 充分激发学生思考、学习和设计热情, 没能全面锻炼学生的综合设计能力, 没有提供给学生创新创意机会, 提高学生的创新能力更是无从谈起。
三、以创新能力培养为目标的实验教学新模式构建
1.“慧鱼创意模型组合实验”简介。
慧鱼创意组合模型是由德国慧鱼公司开发的工程技术类智趣拼接模型, 部件采用优质尼龙塑胶制造, 主要包括机械构件、各类传感器、微型电机、气动元件等。工业燕尾槽的专利设计, 使得各部件能够任意组合、反复拆装, 随心所欲搭接实现特定功能的机械系统模型。并可以利用计算机和控制软件, 通过接口板实现对机械系统的自动控制。该模型是展示机械系统运动方案和设计原理的理想教具, 是运动方案创意设计的便捷验证手段, 为创新教育和创新实验提供了最佳的载体。为充分发挥该实验在提高学生研究性学习能力和综合设计能力, 增强学生的创新意识和创新能力方面的优势, 克服原有实验教学模式的不足, 自2013起开始构建以学生为主, 教师为辅, 项任务驱动的研究性实验教学新模式, 并面向学生进行试验性实施和逐步推广。新教学模式以激发学生探索激情、提高学生研究性学习和创新性实践能力为目标, 在明确实验任务是设计、搭接和运行符合主题要求的机械系统模型的前提下, 促使学生自主且有计划地进行作品前期准备、设计方案实施和结果整理, 最终由教师给出成绩评定结果。整个实验过程强化学生的主体地位, 教师只起辅助引导作用。
2. 实验教学新模式实施。
(1) 作品前期准备:这是整个实验过程最核心、最关键的一步, 却不占用分配的实验学时, 需在正式进入实验室之前完成。学生从已建设好的实验课程网站中获取实验任务、主题, 了解作品要求和成绩评定方法、准则, 下载需自学的相关知识的文档和视频资料。学生自由成组, 建议4~6人, 确定设计主题, 贴近工程实际设定功能要求, 自行查阅参考资料、讨论功能实现原理, 发散思维, 综合运用和拓展各学科知识, 创造新方案, 也可对现有方案进行合理科学地改进, 初步完成机械系统的运动方案设计, 绘制出系统运动方案草图。 (2) 设计方案实施:正式进入实验室, 领取慧鱼组件, 按设计方案进行模型搭接、程序编制和系统调试, 在此过程中不断修改、完善初始设计, 及时捕捉创意性想法, 实践检验其可行性和合理性, 完成系统运行演示, 确定机械系统的最终运动方案。 (3) 整理设计资料, 撰写实验报告并提交。实验报告中需详细陈述作品的设计背景、功能、原理、运动方案、创新点、成果和应用意义。
3. 教师辅助工作。
为保证实验过程每一环节的顺利实施, 实验指导教师须在相应环节做足准备工作, 包括:建设实验课程网站。将实验任务、主题、实施前准备内容、作品要求、成绩评定方法和准则以及范例参考等在网站上公布, 网站上同时提供自学内容下载, 充分利用网络平台克服实验学时限制。开学初, 理论课教师要提示学生到课程网站上了解实验相关内容, 尤其是实验任务、主题和作品要求, 下载并学习需自学的相关文件。设计作品主题。作品主题设计是实验能否顺利实施的关键问题之一, 既要结合我校的学科优势 (如工程机械、装备制造、汽车构造、仿生机械等) , 又要贴合工程实际, 兼顾实验面向机械工程类学生的适应性, 同时还要考虑学时限制。利用《机械原理》课堂教学 (30分钟之内) , 教师或参加过创新大赛的学生进行基本技能讲解 (包括搭接模型和软件编程) 和主题作品准备辅导, 引导学生贴近工程实际发现和分析问题, 创新性解决问题, 帮助学生对初步设计的机械系统运动方案进行可行性分析。关注项目实施过程, 及时启发学生进行创意性思考。如搭接挖掘机工作装置, 学生设计方案时通过自由度计算确定需要3个原动件, 这时可以启发学生用2个能不能实现挖掘功能?工作性能差别在哪里?这一过程对启发学生的创新思维, 提高学生的创新能力十分重要。指导教师对实验作品进行成绩评定, 需综合考虑作品的完成情况、创新性、实验报告的撰写情况和学生个体在作品设计、实施和调试过程中的参与情况, 最终给出每个学生的实验成绩。
4. 实验教学新模式实践效果。
实验教学新模式首先在机械工程专业的卓越班中进行了实践, 图1为学生作品示例。
完成本实验后, 学生普遍反映熟悉了机械系统运动方案设计的全过程, 理解了机电一体化系统的内涵, 了解了自己知识结构中的不足之处, 深刻认识到创新在产品设计中的重要性, 是应用所学理论知识解决工程问题的一次有效实践, 是一次从大量信息中提取有用信息, 并进行发散性思考、升华、演化成创意性设计的有益尝试, 同时深刻意识到团队合作、分工协调的重要性。
四、结束语
从上述论述可以看出, 基于“慧鱼创意组合模型实验”构建的研究性实验教学新模式, 真正突出了学生在实践过程中的主体地位, 通过明确的贴合工程实际的设计任务驱动学生积极主动地完成从资料信息收集、创意构思、运动方案设计、可行性分析、方案实施到结果整理的研究性学习全过程。激发了学生的探索激情, 培养了学生的综合设计能力, 启发了学生的创新思维, 增强了学生的创新意识, 实践效果较好, 适合推广, 使更多学生受益。
摘要：以激发学生的探索激情、培养学生的综合设计和创造性思维能力为目标, 基于“慧鱼创意组合模型实验”构建了研究性实验教学新模式。该模式借助网络平台, 克服学时限制, 通过设置贴合工程实际的设计任务, 驱动学生主动、创造性地完成实验作品前期准备、设计方案实施和结果整理的研究性学习全过程。新模式实践效果较好, 适合面向更多学生推广。
关键词：实验,创新,教学模式
参考文献
[1]杨洪涛, 张新.慧鱼模型在机电类创新型人才培养中的应用[J].科技信息, 2010, (20) :420-422.
[2]张仕娥, 缪芸芸.机械工程类学生创新教育调查与探析[J].江苏科技大学学报:社会科学版, 2006, 6 (4) :101-104.
《实验化学》是新中国成立以来首次将化学实验设置成独立的选修模块。该课程作为浙江省高考必考模块在全省开设的过程中遇到了课时不足、仪器短缺、药品消耗量大、环境污染严重等困难。教学过程多沿用标准化的仪器组合,程式化的操作规程,侧重于操作模仿层面,缺乏对创新精神的养育。
近年来,微型实验的仪器材质、功能、安全性及操作简化程度进步明显。[1]其简约、绿色、易操作、适合单人实验的优势能克服《实验化学》教学过程中遇到的部分困难,实现实验的创新教学。
一、微型实验优化教学模式
化学实验教学模式通常为演示讲授式和学生分组实验。这两种模式都不能让学生独自完成全部实验内容,无需主动提出和发现问题,无法对解决问题的思路和方法进行尝试探究。以探究实验为主体的单人随堂实验虽然给予学生发现问题、科学尝试、解决问题的机会。然而常规实验仪器价格高、装置复杂、药品用量大、污染严重,不宜带入教室等因素,制约了单人随堂实验的开设。
使用微型实验技术可以解决以上问题。例如“Cl2的生产原理和性质”这一节中,既有工业上电解法制Cl2的模拟实验,又介绍实验室制Cl2的方法,还要完成Cl2性质实验。教学量大,教学节奏快,空气污染严重。我们布置了相关研究课题,让学生通过书本、网络寻找实验方案,选用微型实验完成教学任务。图1是电解法制Cl2的微型装置,充满H2、Cl2混合气的肥皂泡能被点燃;图2是用废CD盒改制的实验室制Cl2和性质检验装置。微型实验的Cl2产量少,便于尾气处理,可在教室内进行。再如“火柴头中硫元素、氯元素检验”的常规实验需点燃十余根火柴,分步检验两种元素,室内污染严重且成功率低。运用图3所示微型实验装置只需1根火柴就能观察到SO2使酸性KMnO4褪色现象,侧转试管使AgNO3浸没火柴头又现白色AgCl沉淀。操作简单、污染少、成功率高。
实验后三天和两周,对“氯气”实验教学效果进行跟踪测试,结果如下表。
跟踪测试表明使用微型实验,让学生亲手实践,得到的感性材料更易接受,不易遗忘。
二、从思维创新的角度来审视微型化学
创新思维是指有创建的思维,即通过思维不仅揭露客观事物的本质及内在联系,而且能指引人们去获得新知识或以前未曾发现的问题解释。在教学中表现为对知识的牢固掌握和实验探究能力的增强。
1. 微型化学实验有助于掌握知识
化学实验知识包括实验事实、实验仪器和药品安全知识。获取实验事实的途径是提供直观材料,让学生亲手实践。微型实验让学生亲自动手,近距离观察,获得的感性材料比较完整、清晰、正确。微型化的实验装置是常规实验装置的变形,让学生明白常规实验装置的原理以后再用微型实验装置进行分析、探究,正是创新精神的体现。
我们对使用相同教材的两个平行班作对照实验:08届A班级作为实验班,用微型实验代替部分常规实验,08届B班级作为对照班,沿用常规实验,教学成绩变化如下表:
结果显示,实验班的教学效果好。访谈发现,微型实验给学生一个探索问题,获取知识的机会。他们在获取知识后有一种强烈的愉悦感,这种愉悦感将实验提供的感知兴趣演变为探究兴趣,成为大幅提高学习成绩的动力。这种愉悦感在所谓的“差生”中表现明显,因而转化效果也更显著。
2. 微型实验提升实验探究能力
实验探究能力是在教学中运用实验来探究化学物质及其变化本质和规律的能力。[2]提升实验探究能力包含以下两个途径。
(1)增加主体活动量
一般而言,主体活动量越大,越能发现和解决问题。微型实验赋予学生大量单人作业的机会,教学活动量大增,为学生提出问题提供可能。
例如课题实验“亚硝酸钠和食盐的鉴别”,方案很多,现象复杂,若仅用单一的性质实验让学生体会两者化学性质之差异稍显苍白。运用微型实验:在塑料投影胶片上,将亚硝酸钠溶液排成3行3列之矩阵。分别加入 ①Na2S和稀H2SO4、②铜屑和稀HCl、③酸性KMnO4、④酸化的K2Cr2O7、⑤溴水、⑥先加AgNO3,后加稀HNO3、⑦苹果、⑧酚酞、⑨KI和稀H2SO4,观察现象,推断NaNO2化学性质。在研究NaNO2溶液显碱性时,多数学生发现NaNO2饱和溶液能使酚酞变红,稀溶液不使酚酞变红。另有部分学生发现稀H2SO4会使KI变黄,认为这一NaNO2的检验方案值得商榷;还有同学用水果作尝试,发现越“酸”的水果被氧化而褐变的速度越快。实践证明,开展微型实验有助于发现问题和提出问题。
(2)激发主体求知欲
求知欲是人追求某种现象或某个问题的内部动因。微型实验让学生人人动手,不仅发现了许多问题,也激起了学生的好奇心和求知欲,形成自觉型实验态度。在进行电解饱和食盐水实验后,有同学提出电解食盐稀溶液现象如何?我们设计了微型探究实验,几乎所有学生都发现有氧气生成。还有同学在课余用铜电极电解饱和食盐水,并对电解取得的橙色沉淀做深入分析。新现象的发现,新假设的提出,是顺利解决问题的关键,这些书本中未出现的现象激励着学生去学习更多知识。
三、微型实验与高中化学教法整合的新进展
1. 微型“分钟实验”营造教学情境
“分钟实验”是简单、快速、不用特殊实验仪器的小实验,[3]具有快速高效的特点。在赋予学生亲自操作机会的同时营造了教学情境。例如“用纸层析法分析Fe3+和Cu2+”新授课引课时,先给学生一支粉笔,分别用红色水笔和蓝色水笔在接近粉笔底部的同一地方画圈,再放于水中进行层析分离,如图4。通过实验,学生不仅获得了层析的初步印象和操作步骤,更激发其系统、深入学习层析技术的欲望,达到营造教学情景的目的。
2. 微型“发现实验”激发思维动机
“发现实验”是指在每节课的开头,用简单的实验提出问题,引导学生进入本节课的学习;也可在前一节课尾声用实验引出值得思考的问题,留待下次上课解决。例如在上“水果中维生素C含量的测定”前,我们给学生一片维生素C药片,半滴管白醋,数滴淀粉溶液,一小撮碘盐,引导学生在六孔井穴板(或小量杯)中检验食盐中的碘元素。结果四分之一的学生发现淀粉变蓝,证明有I2生成,现象如图5。其余学生却未见淀粉变蓝。造成这种现象的原因是什么?学生通过后续学习懂得了维生素C能把IO3-还原成I2,进而继续还原成I-的事实,明白了药品用量对实验结果的巨大影响。
3. 整合手持技术开发微型定量实验
我国部分地区的中学实验室已经开始配备传感器、数据采集器,为利用传感器进行微型实验提供了物质基础。我们使用Vernier LabPro数据采集器和电流传感器,Logger Pro数据处理软件在六孔井穴板中利用电解法测定阿伏加德罗常数。电解时间从1小时缩短到20分钟;采用电脑自动积分获得电量,避免电流突变引起的误差。实验过程无需守候观察电流变化,赢得了宝贵的教学时间。随着化学实验探头配备的不断完善,微型实验与手持数据采集器的整合成为研究的又一方向。
正如戴安邦先生写给微型实验的题词:“大力推行微型实验……学生在实验室的作业中,不仅学到第一手的知识技能,更能受到科学思维与方法的训练。”实验教学改革是在实验设计和仪器发展的基础上,兼容并包地创新运用多种先进教学方法,优化教学质量。期待微型实验使每位学生萌发的创新之花都结出丰硕的果实。
参考文献:
[1] 宋心琦.关于发展和推广微型化学实验的一点看法[J].发明与创新(微型实验专辑),2007(7):1-2.
[2] 王祖浩,王磊.化学课程标准(实验)解读[M].湖北:湖北教育出版社,2004:212.
物理科学创新实验室
“火箭升空”仪
【制作方法】
1．用硬纸板做成一个长70厘米宽20厘米的大信封式的纸套，用剪刀把纸套的一面中间部分剪去，周围留下2．5厘米宽的边。在纸盒剪去部分对着的另一面上画上蓝天、白云等图案，如图3．5－1中的外套所示。
2．用硬纸板制作一个“门”形的内心，外形尺寸应正好能插入外套内，长70厘米，边宽2．5厘米。再用硬纸板到一个火箭，长约25厘米，宽约3厘米，画出火箭的形状，涂上相应的颜色。喜用透明胶带把火箭粘在内心的下部中间。如图3．5－2所示。九江六中物理创新实验汇编
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3．把内心插入外套里拉动，使其运动自如，内心的边框应被外套边框遮住，不合适时，进行适当修整。【使用方法】
1．用一只手拿住内心的上端不动，用另一只手拿住外套的下端慢慢向下拉。这时，学生看到火箭在蓝天、白云中徐徐上升，以为是第一只手拉着火箭向上运动。2．把演示仪贴在黑板上，并把火箭的位置用一标记标在黑板上，让学生先不要看标记，只看火箭，重做上面的实验，学生仍然认为火箭在向上运动。然后，再让学生看着标记，重做上面的实验，可以看到火箭根本没有动，只是蓝天、白云等向下运动。这个实验会引起学生的极大兴趣，并使他们认识运动和静止的相对性。
3．根据“火箭升空”的制作方法，可引导学生制作出“汽车急驶”、“列车窗口看树跑”等表现相对运动的教具。
编者提示：本自制教具可辅以“运动和力”部分的物理实验教学。
自制喷雾器
【制作方法】
如图5．15－12所示。取一只玻璃瓶，瓶塞上插入两根细长的玻璃管A和B，其中管A的下端应伸到接近瓶底，其上端露出瓶外，成直角，并套接一段带弹簧夹的橡皮管，橡皮管的另一端再接上一段带尖嘴的玻璃管C。B管在瓶外的一端用橡皮管与注射器的注射头相接。
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【使用方法】
先在瓶内装水到接近瓶口，使瓶内只留少量空气，按图5．15－12组装好。然后用注射器把水注入瓶内，并保持柱塞不动，而后松开弹簧夹，水就从玻璃管C的尖嘴成雾状喷出。
编者提示：本自制教具可辅以“压强”部分的物理实验教学。
自制连通器
【制作方法】
连通器由无底瓶、弯曲玻璃管、直角玻璃管、橡皮塞和胶管等相连而成，如图5．10－1所示。
【使用方法】
向瓶内注入有色水，色水由直角玻璃管通过胶管流入弯曲玻璃管，直至两边液面相平。
编者提示：本自制教具可辅以“压强”部分的物理实验教学。
自动向上爬的试管
【制作方法】
取一只40瓦废日光灯管，一端开口，将其内壁所涂荧光粉刮掉。再取一只直径比日光灯管小3毫米、长为10－20厘米的试管，试管内衬一红纸筒。【使用方法】
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在日光灯管里装满水，把试管底朝下插到日光灯管里，并迅速将两管倒置过来，如图5．15－2所示。此时，日光灯管里的水徐徐流出，同时试管自动在日光灯管里上升，直至上爬到灯管顶部。
【注意事项】
灯管内的荧光粉和小水银滴一定要用水冲洗干净，以免残留物污染环境。【参考资料】
也可以取30厘米长试管代替废日光灯管，将空眼药瓶代替上述试管来做上述实验，可以看到眼药瓶一直上爬到管项。
编者提示：本自制教具可辅以“压强”部分的物理实验教学。
自动吸水
【制作方法】
取一广口透明塑料瓶，加胶塞，胶塞上开两个小孔，左边插一根带尖嘴的长玻璃管（直径4－5毫米），尖嘴在瓶内高度约为瓶高的4／5，再插一根短玻璃管。这两根玻璃管在瓶外的管端都套上胶管，其中接短玻璃管的胶管上装有管夹。整个装置要求密封性好。准备两只水杯，按图5．15－6所示安装在铁架台上。
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【使用方法】
先往瓶中灌注约3／5容积的着色水。然后照图装配好，放好接水杯，并在供水杯中装满着色水。打开右胶管夹，可见瓶中水从右管流到接水杯；而供水杯中的水又由左管上升到瓶中，经喷嘴喷出。
编者提示：本自制教具可辅以“压强”部分的物理实验教学。
自动喂水器
【制作方法】
准备一个大酒瓶，一个水槽和一个铁架台（附夹具）即可。【使用方法】
在酒瓶里装满水，用手堵住瓶口，把瓶子倒立在水槽的水中，放开手，水不会从瓶中流出来。将瓶用铁夹固定在铁架台上，如图5．15-7所示。使槽中水面下降（模拟水被饮用），瓶口露出水面，瓶中水就要流出一部分。一旦瓶口再次被槽中的水淹没，瓶中水又停止外流。利用此装置可制成供家禽饮水用的自动喂水器。
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【参考资料】
酒瓶应选用粗口径大瓶，选用广口罐头瓶更好。瓶口不要紧贴槽底。编者提示：本自制教具可辅以“压强”部分的物理实验教学。
锥形摩擦传动
【制作方法】
1．找一个大一些的胶塞，大头直径约2—3厘米。用打孔器打一个中心孔，塞入一段长约10厘米，直径5一6毫米的玻璃管。
2．用薄铁板做一个与胶塞锥度相同的锥（圆台）形套，接口处焊牢，并在小头上焊一块中心打孔的圆铁板。找一根直铁丝，粗细应能在玻璃管中自由转动，但不太松。把锥形套焊在铁丝中间适当位置上。参照图3．13－1将胶塞的玻璃管套在铁丝上，并将铁丝的这一端锉尖。九江六中物理创新实验汇编
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3．用一块木板做底座，用0．8毫米厚铁板做成如图3．13－1所示的两个轴架，将铁丝轴和轴架装配好，并将铁丝轴的一端弯成摇把（在左轴架上可焊上挡片以减小铁丝轴左右窜动的余地）。最后用大螺钉将两轴架装在底座上。【使用方法】
1．用手将胶塞与锥形套分离开，摇动摇把，轴与锥形套转动，胶塞不转动。把胶塞同锥形套压紧，摇动摇把，由于它们之间的摩擦力而使胶塞随锥形套一起转动。
2．运用这件教具的原理，可启发学生制造一件带有离合器的机械装置。例如，在图3．13－1的铁丝轴上装上一个小槽轮作为皮带轮，用玩具电动机和皮带来带动铁丝轴；再在玻璃管上装一个皮带轮，用皮带带动其他工作机（像卷扬机等）。使学生通过自己动手，学会一些实用的机械知识。【注意事项】
制作这件教具时，最关键的地方是锥形套和胶塞的孔必须在圆心上，如果偏了，轴和套与胶塞不在一条中心线上，会严重影响教具的演示效果。
编者提示：本自制教具可辅以“运动和力”部分的物理实验教学。
转上体
【制作方法】
1．取一废毛算盘的算盘珠，中间装一横轴，组成一个滚动体，如图2．7－6所示。
2．将长条硬纸板对折剪成如图2．7－6所示的斜槽形状（坡度不要太大）。【使用方法】
把滚动体放到斜槽的低端，滚动体便自动滚向斜槽的高端。
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物理科学创新实验室
如果仔细观察就会发现，滚动体从斜槽的低端滚向高端的过程中，它的轴是逐渐降低的。滚动体的重心在它的轴上。所以，滚动体还是由高处滚向了低处。
编者提示：本自制教具可辅以“力学”部分的物理实验教学。
轴流泵模型
轴流泵也是常见的一种水泵，它结构简单，流量大，扬程低，适用于水源丰富、扬程不高的地方。【制作方法】
整体装置如图5．17－4所示。
泵体：取一透明硬塑管，在其侧壁上方钻一孔，用502胶粘一透明短塑管作为出水管。再用铁片按硬塑管外径焊一个高2厘米的圆筒，筒壁上钻若干个小孔。按筒内径大小剪一个圆铁片；其圆心处冲一个圆滑的小坑，小坑周围钻几个小孔。将此圆铁片小坑朝外焊在上述2厘米高圆筒的顶部，做成下铁盘，见图5．17－5。将下铁盘小坑朝上套在硬塑管的下端，做成泵体。
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叶轮和泵轴：叶轮由叶片和叶片座组成，大小可根据泵体内径确定。截一段长2厘米的圆铅笔杆，抽出铅心，将两端削磨圆滑，中部套一段用铁片焊成的圆筒，作为叶片座。再剪五片铁片，作为叶片，稍经弯曲后，焊花叶片座的周围，如图5．17－6所示。
取一段带螺纹的13车辐条，作为泵轴。将不带螺纹的一端磨尖，紧紧地穿过叶轮中心的铅笔心孔，使尖端稍微露出叶片座。
支架：取一台玩具电动机（例如“13#”型玩具电机），摘下轴上的小轮，在轴上沿轴向焊一个13#车辐条帽，作为连轴器，将上述泵轴带螺纹的一端拧进辐条帽，接在小电动机的轴上。
再用木料做一个支架，将电动机、水泵、水槽（用盛水杯代替）等安装在支架上，并使泵轴露出叶片座的尖端正好落在下铁盘上部铁片中心的小坑里。下铁盘置于水槽底部。电动机、泵轴、叶轮和下铁盘的几何中心应位于同一竖直线上。【使用方法】
在水槽里注入清水，且使水面高出叶轮。接通电源，小电动机就带动叶轮高速旋转（注意：电动机不要反转），把水“吸”上来，使之由出水管喷射而出。
# 9 九江六中物理创新实验汇编
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编者提示：本自制教具可辅以“压强”部分的物理实验教学。
重心锥
【制作方法】
1．用木材做一如图2．7－5所示的重心锥架。
2．用坚硬的木材做一圆锥体，两边相对位置各插一铁丝，铁丝下端各装一等重物块，如图2．7－5所示。【使用方法】
把圆锥体放在重心锥架上。推动锥体，由于其重心低于支点，锥体摇而不倒。编者提示：本自制教具可辅以“力学”部分的物理实验教学。
重心板
【制作方法】
1．取各种形状不规则的薄木板或厚纸板，在板边的某一点系一细绳将板悬挂起来。再在悬挂点拴一重垂线，沿重垂线用铅笔在薄板上画一直线。在板边的另一点，以同样的方法在薄板上画一直线。这两条直线的交点就是重心。如图2．7－1（a）所示。
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2．做一个适当大小的支座，中间立一根粗铁丝为支柱。支柱的顶端要锉尖。【使用方法】
如图2．7－1（b）所示，将找出重心的不规则形状木板或硬纸板的重心放在支柱的顶尖上，可见不规则形状木板保持水平静止。
编者提示：本自制教具可辅以“力学”部分的物理实验教学。
制作力的效果演示器方法一
【制作方法】
如图2．5－1所示，制做一直角支架，将一长玻璃试管倾斜固定在该支架上。玻璃试管内放一根弹簧，将一根一端装有小滑轮的木柱插入玻璃试管内压在弹簧的上端，木柱在力的作用下可以在玻璃试管内上下移动。在左边竖直支架的上端与底板平行方向装一弹簧，右端接上细线。使细线通过玻璃试管中木杆顶端的定滑轮，下端系一拉钩。九江六中物理创新实验汇编
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【使用方法】
在右边拉钩上挂上钩码，即可看到管内弹簧被压缩，上面的弹簧被拉长。通过演示，直观显示出施于拉钩上的力产生两种不同的效果。方法二演示压力与重力的区别，纠正学生认为压力就是重力的错误认识。
编者提示：本自制教具可辅以“力学”部分的物理实验教学。
制作力的效果演示器方法二
【制作方法】
演示器如图2．5－2所示，框架、支柱和底板均用木板和板条制作，具体尺寸由所选材料决定。框架的转轴用粗铁丝做成，穿过支柱上部圆孔，右边弯一把手，可以使框架自由转动。用摇把可以改变框架相对于竖直面的倾斜度。
取一段钢锯条，上端固定在框架上，下端搭放在大圆筒上。为了减少摩擦，大圆筒套在小圆筒上，小圆筒套在框架下端的钢丝轴上。
将一重物（砝码或铁块）用线固定在钢锯条侧面的中间位置。【使用方法】
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1．转动框架，使钢锯条停留在竖直位置，这时钢锯条是直立的，钢锯条不发生形变，说明重物虽受重力，但它对钢锯条的侧面没有压力。
2．转动框架，使钢锯条停在倾斜位置，这时钢锯条处于弯曲状态，但弯曲幅度不大，说明重物对钢锯条的侧面有压力，但压力的方向与重物所受的重力的方向不同，压力不大。
3．再转动框架，使钢锯条停在水平位置。这时钢锯条弯曲幅度较大，说明这时重物对钢锯条侧面的压力较大。压力的方向与物体所受重力的方向相同，压力的大小与物体所受重力的大小相等，但这两个力并不是同一个力，它们的实质是不同的。
4．使钢锯条仍处于水平位置。用手对重物施加一个向下的压力，重物对钢锯条例面的压力增大。用手对重物施加一个向上的提力，重物对钢锯条侧面的压力减小。压力的增大或减小，由钢锯条的弯曲程度可以看出。这说明即使放在水平面上的物体对水平面压力的大小，也可以大于或小于物体所受的重力。5．利用这种演示方法，还可以演示放在斜面上的物体对外面的压力，其压力随着外面倾角的增大而减小。
编者提示：本自制教具可辅以“力学”部分的物理实验教学。
制作二力平衡演示器方法一
【制作方法】
如图2．6－1所示，取一支架（或利用讲桌），两端各装一定滑轮，左边的滑轮可以上下调整，以便改变用力方向。
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在支架上铺放一块玻璃板，玻璃板上放一块木质滑块，滑块左、右两侧中心各装一拉环，并使拉环与右侧滑轮的上线处于同一高度。在两拉环上各系一根细绳，分别通过两侧滑轮，绳的另一端各做一小线环。【使用方法】
将钩码分别挂在左右两侧的线环上。先将左侧滑轮调到与右侧滑轮等高，使两拉线处于同一水平直线上。改变钩码重，在演示过程中可以清楚地看到，只有当两侧钩码重相等时，二力才平衡，滑块才能停止滑动。
待滑块平衡后，再调节左侧滑轮，使其不与右侧滑轮等高（如图2．6－1中的虚线所示）。这时，滑块两侧拉力不在同一直线上，破坏了原来的平衡状态，滑块开始向一方滑动。这说明作用在一个物体上的两个力，大小相等，方向相反，并且在同一直线上时才是平衡力。
编者提示：本自制教具可辅以“力学”部分的物理实验教学。
制作二力平衡演示器方法二
【制作方法】
与方法一类似，在两个支架上各装一小滑轮，滑轮位置可以上下调整。剪一菱形硬纸板，并在对称的两个顶角上，各系一根细线，使其跨过两个滑轮。再在细线的下端做一线环，挂上钩码，如图2．6－2所示。
【使用方法】
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调整一侧滑轮的高低，用以改变硬纸板的受力情况；改变两侧所挂钩码，用以改变物体受力的大小，以硬纸板静止与否，表示二力是否平衡，演示二力平衡条件。
编者提示：本自制教具可辅以“力学”部分的物理实验教学。
制作二力平衡演示器方法三
如图2．6－3所示，在台桌的两端各装一滑轮，中间放一个圆筒，在通过圆筒中心的一条直径的两端各钉一个小钉，用两根细线拴在小钉上，再分别通过两个滑轮，在细线两端悬挂钩码。
【使用方法】
调节两边滑轮使其处于等高位置，细线两端所挂钩码相同。若圆筒两边的线不在一条直线上，二力虽然大小相等，圆筒也不能平衡而要转动，只有转到圆筒两边的线处于图中虚线位置圆筒受到一对平衡力的作用时才停止转动。
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纸质涂蜡管
【制作方法】
用牛皮纸或图画纸粘成平底管，在蜡溶液中浸透即成（图5．8－2）。
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使用时，装入15克左右的沙子即能很好地自由直立于水中。为了便于使用，管壁上的刻度可以有三行，分别表示高度、容积和质量（图中只画出表示高度的刻度）。刻度的标定方法如上面方法一中所述，不同之处是表示质量的零刻度线，是在加15克左右沙子后平底管静立于水中时水面的位置。
【使用方法】
仅以研究液体的压强与深度的关系为例，说明平底试管的作用方法。1．事先用天平称出平底试管的质量M1（对于纸管，应是加沙调整零刻度后的质量）。然后称出质量等于M1的细沙两份备用。
2．把质量为M1的平底管放入水中，从高度标尺上读出深度值h1。管底所受的压强P1可根据二力平衡的知识算出来，P1＝M1g／S。
3．第二次、第三次测量：每次均向试管里加一份质量为M1的细沙，记录相应的h2和h3。由M2＝2M1，M3＝3M1，可知p2＝2p1，p２＝3p1。
4．分析P与h的关系，即可得出P∝h的结论。
此外，利用本教具可代替量筒测量液体或固体的体积，还可代替天平“称”物体的质量：将被测物体放入试管内，再把试管放入水中，使其竖直浮在水面上，从液面所对的质量刻度就能读出物体的质量。应注意被测物体的质量不能超过仪器的测量范围，所用水的温度最好低于40℃，测量前应先把仪器放入水中看水面是否跟零刻度线对齐，以便读数时做相应的修正。利用本教具，还可代替密度计测定液体或固体的密度，特别是测量液体的密度。九江六中物理创新实验汇编
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编者提示：本自制教具可辅以“压强”部分的物理实验教学。
纸面钉凳法演示压力和压强的比较
【制作方法】
裁一圆形三合板，钉上三枚大头针，做成一个钉凳。另用三合板做成一个三面开口的架子，将其与底面相对的口向上，在这个口上粘一张纸（要求纸面绷紧且稍大于钉凳面），如图5．1－1所示。
【使用方法】
1．先使钉凳腿朝上，平放在架子的纸面上。在凳面背面上逐次加添小物块，可见纸面形变逐渐增大。纸面可支撑相当重的物而不破裂。
2．使钉凳腿朝下置于架子的纸面上，并置物块于凳面上，可见钉尖很快会扎破纸面。
编者提示：本自制教具可辅以“压强”部分的物理实验教学。
真空抽水器
【制作方法】
1．把玻璃管在酒精灯上均匀加热，弯成如图5．15－18所示的星形，左端插入盛有色水的瓶中，另一端接橡皮管，再接焊接在右边铁筒的左侧面的小铁管上。
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2．取一块20×15×0．5厘米的木板为底板，中间立一十字形支柱，将弯制好的星形玻璃管固定在支架上。【使用方法】
将燃烧的纸片投入铁筒内，在即将烧完的一瞬间，立即盖紧筒盖，可以看到左边玻璃瓶内的色水由于大气压的作用沿着玻璃管流向空气稀薄的铁筒内。
编者提示：本自制教具可辅以“压强”部分的物理实验教学。
针筒式抽水机
【制作方法】
参照图5．16－6，将自行车的小钢珠两粒置于进水管和出水管中，作为两个自动阀门。用注射器代替活塞和缸筒。用胶管把三通管与针筒、进水管、出水管连接起来。18 九江六中物理创新实验汇编
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【参考资料】
本教具除可用于演示压力抽水机原理外，如果出水口做成尖嘴，还可以演示压力喷雾。
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针孔日晷
日晷是根据太阳位置测量时间的工具，通过实际制作和测量，可以对有关天文学知识有更深入的认识，因此把制作日晷，测量时间作为课外活动或科技小制作的一个项目，是很有意义的。日晷的种类很多，不能—一列举，仅选一例，供读者参考。
针孔日晷是通过太阳的针孔像测出太阳的高度角来测定时间的。其优点是不需要事先测定正南北方向，因此使用起来十分方便。【制作方法】
1．用一张白卡片纸，按图1．7－1左方所示的尺寸，剪制转尺、水平尺、刻度盘和垫圈。铆钉孔的大小按所采用的铆钉而定。转尺上的针孔和太阳像的标定位置，要同两个铆钉孔放在同一直线上。水平尺的铆钉孔要与水平尺的上边缘在一直线上，然后将转尺两端沿虚线向同一侧折起，与尺身成直角，如是太阳光即可经针孔成像在其标定位置上。
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2．将图1．7－1右方的刻度用半透明的纸描下来，贴到刻度盘上。注意刻度纸和刻度盘相贴时，两者圆心必须严格重合，“春分”、“秋分”的延长线必须对准“0°”线。然后再用量角器在刻度盘边上画出所在地的地理纬度刻度（从0°起，逆时针方向度量），并在此刻度与圆心之间画一直线。例如在上海就画出31°与圆心相连的直线。
3．按图1．7－2所示，用铆钉将针孔日晷组装起来。铆钉连接的部分应能灵活转动。
【使用方法】
1．左手拿住针孔日晷刻度盘，侧面正对太阳方向，并使自己画出的纬度指示直线尽可能准确地位于中心孔的竖直下方。
2．右手转动转尺，使太阳光穿过转尺上的针孔，形成一个针孔太阳像，正好落在转尺另一端“太阳像”标定位置上。然后，再用左手把刻度盘和转尺同时捏住，不让它们再动。
3．刻度盘上有十三根节气刻度线，每根线上都有时间刻度。二十四节气的日期可以从日历上查得，使用时，当天的日期接近什么节气就按这一节气的刻度线来测时（如在7月23日“大暑”前后就选取标有“大暑”的刻度线）。左手 九江六中物理创新实验汇编
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固定了刻度盘和转尺后，右手将水平尺推成水平位置（必须尽可能准确）。这时水平尺的上边缘与所选定的（“大暑”）节气线相交于一个时间刻度，这一刻度的数值就是当地当时的时刻。
针孔日晷在我国广大中纬度地区是全年适用的。只是在北纬20．5°北回归线附近及其以南地区（相当于广州及其以南地区），在6月22日夏至前后的几个月中的中午前后（此时太阳升到天顶正中）不便使用。
针孔日晷测得的时刻在青岛、上海、福州一线与北京时间基本上是一致的。在北京南昌一线要加15分钟，呼和浩特、长沙、广州一线要加30分钟，兰州、成都一线要加1小时，东北地区要减去30分钟，可与北京时间基本一致。
编者提示：本自制教具可辅以“测量”部分的物理实验教学。
运动小车
【制作方法】
1．用长12－15厘米，宽8厘米，厚15－20毫米的木板刨平后作车身。两端各装一个羊眼圈，供拴线用，如图3．2－1所示。
2．用厚1．5毫米的铁皮，剪成两块长130毫米，宽15毫米的铁皮条，打上四个孔后，将每块铁皮条两端弯起25毫米呈图3．2－2所示的形状，做成两付支架。用木螺钉将支架固定在车身底面两端，如图3．2－1所示。
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3．用M6或M5的螺栓4套，一端用锉刀或砂轮磨尖，分别把它们装在支架的装轴孔上，拧上螺母做紧固螺钉用（即图3．2－3中的顶丝），为防止松动最好加装弹簧垫圈。
4．找两个铁制120胶卷轴，每端都焊上一个小圆铁片。并在铁片的中心各打上一个小凹面，做车轮。
5．把用胶卷轴做的两个车轮分别装在小车的支架里。调节紧固螺钉，使车轮的小凹面被两螺钉尖架住。这种顶尖轴承不能太紧或太松，能使车轮自由转动即可。调节适度后用螺母固定，如图3．2－3所示。使用时最好在凹面处滴上一些润滑油，以减少摩擦。【使用方法】
1．将运动小车，与一端带斜面的平板配合，再用长条棉布和毛巾布，可做教材中牛顿第一定律的实验。
2．将运动小车，放在两端装有定滑轮的木板上，在小车两端的羊眼圈中，分别挂上两个用细绳吊住的钩码，绕过滑轮，可做二力平衡实验。
3．与斜面、弹簧秤配合，可以做简单机械中的斜面公式的演示实验。4．在小车上立一木块或放一个圆球，用手拉动小车，可以演示静止物体和运动物体的惯性实验。九江六中物理创新实验汇编
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5．将运动小车装上一些附件，可以制成多用力学小车。可做滚动摩擦比滑动摩擦省力等演示实验，其制作方法在摩擦的教具中予以介绍。【注意事项】
运动小车的制作关键是，必须保证四个轮子同在一个平面上，运动起来才能平稳、走直线。因此，要求弯起的两付支架上的四个装轴扎到车身底面的距离必须相等。另外在胶卷轴两端所焊的圆铁片上打凹面时，必须将凹面打在胶卷轴的圆心处，制作时务必细心。
如果用塑料胶卷轴做车轮时，可用硬塑料板做成圆片，在中心打上锥形凹窝，然后用塑料粘合剂将图片粘在胶卷轴的两端。
编者提示：本自制教具可辅以“运动和力”部分的物理实验教学。
用注射器粗测大气压强
【制作方法】
1．选好旧注射器：规格50毫升。针筒与柱塞配合应达到“密而不紧”的要求。所谓“不紧”，指把注射器的注射头上的小孔打开，竖直拉起柱塞，柱塞能在自重作用下慢慢下落。所谓“密”，即将柱塞拉起一定高度后，封闭针筒小孔，这时再用力将柱塞拉出（或压进）一段距离，放手后，柱塞能恢复到原来的位置，说明针筒的密闭性良好。不能满足上述条件的注射器不应选用。
2．自制载物板：如图5．12－4所示，用正方形薄铁片做成。中间挖成一大孔，孔的直径略大于柱塞直径。四角对称地各打一个小孔，系上尼龙引线。将四条引线合在一起打结并悬挂一个约500克的钩码盘。要求各引线等长，保证了挂钩码盘后外力对柱塞拉力的合力竖直向下（载物板做成圆环状，并对称地打三个小孔，在三根引线下悬挂钩码盘亦可）。【使用方法】
1．将注射器的柱塞和内壁表面擦净，涂上润滑油，以减少摩擦力。九江六中物理创新实验汇编
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2．把载物板套在注射器的柱塞颈上。调整注射器被夹持的高度，使得载物板下的钩码盘高桌面的高度小于针筒的长度，可避免柱塞掉出摔碎。
3．在铁架台上将注射器竖直地倒夹在铁夹中，将柱塞推到顶端，排尽注射器内的空气。用眼药水瓶上的橡皮帽将注射器的注射头堵死。
4．逐次向钩码盘里添加钩码或重物，直到柱塞刚开始在筒内下滑为止。载物板和钩码的总重，除以柱塞的横截面积，就得到大气压的值（已略去柱塞及载物架自重，用以部分抵消摩擦阻力）。【参考资料】
可以不用载物板而直接在柱塞上悬挂重物，这时悬挂重物一定要在柱塞上打瓶口结，以保证重力沿着柱塞的轴线方向。下面介绍绳结和瓶口结的打法。
1．绳结的打法
（1）用左手捏住绳子的两端，绳头1在下面，绳头2在上面，如图5．12－5所示。
（2）把绳1的下端从下方向左绕过大拇指套一圈，然后被压在同根绳头的下面，绳头2的上面，见图5．12－6．
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（3）将绳头2顺着大拇指方向插入围绕大拇指的套内，抽出大拇指，拉紧线头1的长端3，就能成结，如图5．12－7所示。
2．瓶口结的打法
（1）按图5．12－8将打好了绳结的绳子摆好，左手掌向上，右手掌向下。
（2）将绳1交叉放在绳2的下面，如图5．12－9所示。
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（3）将绳1右下端绕过左手无名指和中指，提在大拇指和食指之间，绕过食指在绳2上面与它交叉，成图5．12－10所示形状．
（4）右手大拇指与食指捏住绳2向左翻转180°，如图5．12－11所示。
（5）将图5．12－11的B圈向左移动到A圈的下面形成套圈，套在瓶口上，两手同时向外拉C、D套环，于是瓶口被套紧，如图5．12－12所示。
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用滴水计时器测速度
【制作方法】
胶卷盒滴水计时器的制作方法见前面介绍过的内容。【使用方法】
1．测匀速直线运动的速度。将后面装有滴水计时器的小车，放在水平桌面上，挂上砝码盘让小车运动，观察滴水情况，调整砝码数量。使计时器水滴间距离相等（图3．6－4），这时小车作匀速运动。量出最初、中间、最后的相邻5个间隔的距离，用秒表求出5个时间间隔的时间，计算出每组的速度值，然后计算出三组的平均值，即可作为这个匀速直线运动的速度。
2．测变速直线运动的平均速度。增加砝码的数量，这时小车作变速（匀变速）直线运动。量出最初、中间和最后的相邻5个间隔的距离．由已知的时间间隔，算出每组的平均速度，然后再计算出小车在整个运动过程中的平均速度。
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引水出瓶
【制作方法】
将一只玻璃瓶，装水至接近瓶口，瓶口用带尖嘴直角弯玻璃管的塞子塞紧。然后用石蜡密封。取一只50毫升或100毫升的注射器，安上针头，把柱塞拉到针筒顶部，将针头竖直穿过胶塞插入瓶中，如图5．15－15所示。九江六中物理创新实验汇编
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【使用方法】
用力向下推动注射器柱塞，可见瓶里的水通过喷嘴向外喷出，并可持续相当长一段时间。
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液压千斤顶模型
【制作方法】
模型主体为图5．5－2中的两个注射器，注射器筒和柱塞分别代表液压千斤顶的缸筒和活塞。要保证活塞动作灵活且密封性好。单向阀可用橡皮做成图中所示的形状，也可用比管子直径稍大的钢球代替（钢球容易生锈，不用时取出擦干涂上防锈油脂）。截止阀和排液管起着开关回流通路的作用。贮液槽可用桔汁塑料瓶截去上部后制成。
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为了安装摇把（5：1省力杠杆），并使装置平稳且便于观察，可将装置固定在一个硬塑料板或金属板做成的前面开口的长方盒形的支架上。【使用方法】
利用排液管和截止阀将各部件内部空气排除的办法，与“简易液压机原理演示器”中所述的相同。
演示过程中，可在大活塞上加适当质量的砝码或其他重物，以增加演示效果。编者提示：本自制教具可辅以“压强”部分的物理实验教学。
液体能大小不变地传递压强
【制作方法】
取大、小注射器各一只，去掉针头，用透明乳胶管连接两个注射头，代替上段中的螺丝刀，其余器件同上段。【使用方法】
如图5．2－2所示（省略了支持注射器的夹子），在注射器和连接管内注入适量液体，通过圆形测力计1的支杆对小注射器A′施加某一压力，记录与大注射器B′相接触的圆形测力计2上的示数。改变施力大小，重做实验。测量大小 九江六中物理创新实验汇编
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注射器柱塞的直径，进而计算其横截面积，可得出结论：液体能大小不变地传递压强。
【注意事项】
圆形测力计支杆与注射器的接触面（以及上述与螺丝刀的接触面）间可以垫一小块橡皮，防止滑动。
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液体内部压强演示器方法一
【制作方法】
制作一个一侧面装有玻璃的无盖铁盒。另找一个用过的护肤脂小圆盒，去掉盒盖，在盒的侧壁开一小孔，塞入一截细玻璃管，用乳胶管与微小压强计相连。找一块薄橡皮膜，将它绷紧蒙在小圆盒盖口，而后用线扎紧。把微小压强计固定在带底座的立板上，板上有均匀的刻度线。为了调整微小压强计液面时比较方便，并能排除管内的气泡，加装了三通管和止水夹，实验装置如图5．7－1所示。九江六中物理创新实验汇编
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【使用方法】
制一些不同形状可嵌在铁盒内的木块。把它们装进铁盒里，就会使铁盒变成形状和容积不同的容器。在这些容器里装入适量的水。利用止水夹和三通管调整装有红水的压强计液面，使两臂液面相平，且在合适高度处。将与压强计密封相连的橡皮膜小盒放入不同形状的容器的水中，由压强计示数可以得出：液体内部压强与容器的形状及液体的多少无关，只与液体的深度有关。
编者提示：本自制教具可辅以“压强”部分的物理实验教学。
液体内部压强演示器方法二
【制作方法】
仪器如图5．7－2和5．7－3所示，图中圆桶实际是个透明塑料杯。把一玻璃圆管的下端固定在一个5#胶塞上。圆桶中间的隔板用10－15毫米厚的塑料板加工制成，隔板中间开一个能装进5#胶塞的圆孔，圆孔旁边装一只空心螺栓（可用自行车气门嘴代替），螺栓的下口与一承压盒连接，螺栓的上口与微小压强计相接。
【使用方法】
1．将连接好微小压强计的空心隔板放在圆桶内，向桶内倒入红水。压强计示数随着液体深度的增加而增大（红水可没过隔板）。
2．将带圆管的胶塞插入隔板圆孔内，并塞紧隔板和胶塞。用虹吸管将圆管外、隔板上的水排出桶外。桶内液体的总质量和体积都发生了显著的变化，但液体的深度未变，可以看到压强计的示数也未改变（参见图5．7－3）。
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本装置由河北省保定市铁路职工子弟第二中学陈振华提供。编者提示：本自制教具可辅以“压强”部分的物理实验教学。
液体对压强传递的测量（压强计法）
【制作方法】
取一只透明的塑料高橙瓶，在侧面不同深度处和底部装上注入适量水银的玻璃弯管，瓶口塞上带有弯管的胶塞，设法封严，如图5．4-3所示。
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【使用方法】
打开塑料瓶的上口，将装置固定在铁架台上，装水到瓶口，可见各弯管水银面出现高度差，越往下的弯管高度差越大。盖好带有弯管的上盖胶塞，在顶部弯管中注入适量的水，使管中水面刚好和弯管弯曲部分的顶端相平。记好各水银面的高度差。然后继续向顶部弯管注入少量水，可以看到其他弯管各水银面高度差均有增加，且增加的高度相等。将此增加高度与顶部弯管液面高出弯曲部分顶端的距离予以比较，可以知道对顶部弯管增加的压强等于其他弯管水银柱增加的高度所产生的压强，从而证明液体将压强大小不变地向各个方向传递。【注意事项】
（1）为了便于观察对比和计算，可在各弯管后面加上标尺作为背景。（2）弯管中用水银指示压强差较好，通过简单计算（13．6厘米水柱产生的压强。1厘米水银柱产生的压强），可以很容易找出实验中传递的压强大小；若用色水代替水银，则各弯管的上口必须在同一水平面上。
（3）防止水银溅落污染环境。
编者提示：本自制教具可辅以“压强”部分的物理实验教学。
液体对压强传递的测量（侧壁管法一）
用图5．4－4所示的实验装置演示压强的传递，效果明显，但其缺点是：外加压强要通过气体间接传递，下述的实验装置能避免这一缺点。
【制作方法】
如图5．4－5所示，用有机玻璃制成的密闭的长方形容器是装置的主体。由废旧注射器针筒截去底部改制而成的缸筒装在容器的上侧。乳胶袋与缸筒的下口
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对接，使缸筒密闭，充水后的乳胶袋将形成下开口状。活塞是旧注射器的柱塞，它的直径应略小于缸筒的内径，这样，当柱塞压挤乳胶袋时，阻力很小；这是制作本教具的关键。三只两端开口的普通玻璃管分别与容器的顶、侧、底部密封连通，它们插入水里的深度不同，开口方向也不同。容器顶部的玻璃管配有标尺，作为测压计，用于标示液柱的高度。加水孔有阀门，用于加水。
【使用方法】
（1）将活塞稍稍提起，打开加水孔，向容器内注入红色水，胶袋被压入缸筒，与活塞接触，形成开口向下的袋状，然后关闭加水孔。
（2）按下活塞，在活塞上加一较重砝码，若测压计中液面静止在某一位置不动，则证明密封良好，可着手实验。否则，应查找密封不良所在，并密封好。（3）调节测压计：为了便于计算实验结果，可调节测压计。方法是：活塞上不放砝码，打开加水孔开关，慢慢放水，当水柱同标尺零刻度相齐时，关闭加水孔开关。
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（4）验证帕斯卡定律：取一个砝码放在活塞上，注意观察测压计的数值；利用公式P＝W／S（W为砝码重，S为预先已测好的活塞有效作用面积），计算砝码对液体产生的压强；比较砝码对液体的压强和测压计的压强值。改变砝码的质量，重做上述实验。根据实验结果，总结液体传递压强的规律。【注意事项】
（1）仪器各部件在使用时均应保持竖直，砝码要轻拿轻放。（2）仪器用后要排净存水，妥善保管，不可受热或碰压。（3）密封胶袋损坏要及时更换。
编者提示：本自制教具可辅以“压强”部分的物理实验教学。
液体对压强传递的测量（侧壁管法二）
【制作方法】
本演示器可定量演示液体传递压强的规律。它由四根长30－40厘米、内径0．6－1．2厘米的玻璃管，五条长50－65厘米、内径0．4－0．6厘米的橡皮管，一支100毫升注射器，一把刻度尺，8－9个长约3厘米、内径0．6－0．8厘米的有机玻璃管，橡皮膜和自制帕斯卡球组成，如图5．4－6所示。
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（1）制作帕斯卡球：
用铸铁做成凸凹模型（图5．4－7），将3毫米厚有机玻璃板放在恒温箱中（120℃－135℃）加热。待有机玻璃软化后，取出放在凹模上，用凸模用力挤压；待冷却后拿出凸模；用同样的方法再做一个。然后去掉多出半球的部分，用细砂纸将半球断面磨平；再在每个半球的球面上任意方向钻4－5个孔，孔直径与有机玻璃管外径相同。将有机玻璃管插入孔中，用三氯甲烷或502胶将管与孔的衔接处和两个半球断面对接密封，就制成了帕斯卡球。
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（2）把橡皮管、玻璃管、橡皮膜、注射器、刻度尺与帕斯卡球等按图5．4－6装配在一起。【使用方法】
（1）排气：用注射器向球内注满水，球内空气则从球上端排气孔（橡皮管）全部排出，且使一部分水进入橡皮管及玻璃管中，然后用夹子将排气管封住。（2）测量：排气后，玻璃管内液面对应的刻度值视为零点。当用力将注射器内的水压入球内时，各管的液柱同时上升，且液面在刻度尺上所示的高度相同，算出液面由零点上升的高度，利用P＝ρgh计算压强值。外加压强可根据压力F和注射器柱塞的面积S求出。
液体对压强传递的测量
【制作与使用方法】
取三只容量相等的注射器A、B、C，用牙膏涂抹柱塞，以减小摩擦。将A、B、C三个注射器拔开柱塞，注入等量的色水，插入柱塞排尽针筒内的空气，再用三通管和乳胶管把它们组装在一起。在B上放20克砝码，则形成液面差；在A、C上同样放上20克砝码（图5．4－2），则三个针筒内的液面相平，可见密闭液体内部传递的压强大小相等。
液面高度比较法
1．鼓膜法（等液压法）【制作方法】
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（1）选一容积约500毫升的柱状玻璃容器。
（2）选一木质薄板，长度与盛液容器的高度相同，宽度与盛液容器的内径相同，作为隔板。在隔板底部开一个约4厘米2的小窗口。用胶水将红色弹性薄膜粘在小窗口上。
（3）把隔板四周刨光，插在容器中间，使器壁与隔板密合，防止两侧液体混合。
（4）在隔板两侧画上等距离刻度线作为标尺。标尺的始点为小窗口的中点。
照图4．4-1那样组装。【使用方法】
（1）向隔板一侧注入适量的清水，薄膜即向另一侧凸起；再向另一侧缓缓注入被测液体，直到薄膜恢复原状。然后在标尺上读出h水、h被测。
（2）把数据代入下式
ρ求出ρ被测＝（h水／h被测）ρ水 的值。被测（3）用虹吸管或大注射器抽出一侧的清水，再把被测液体倒出。【注意事项】
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（1）小窗口上的弹性薄膜不可张得太紧，张到刚刚展平即可；否则实验效果不够显著。
（2）为防止损伤薄膜，可一边加水，一边加被测液体。（3）读数时注意浸润现象的影响。2．抽气法 【制作方法】
取一只三通管和两根细长玻璃管，用橡皮管密封套接成如图4．4－2所示的形状。其中三通管的对称两端与细长玻璃管连通，另一端也套有胶管，并用夹子夹紧。
【使用方法】
（1）将两根细长玻璃管开口端分别插入左右开口容器中，其中右边容器里盛水，左边容器里盛待测液体。（2）把三通管中间胶管上的夹子松开，然后将胶管接到注射器上，利用注射器抽气，使液体沿左右玻璃管上升至可以方便测量的高度即可。（3）用夹子夹紧抽气端，测量两管液柱上升高度h1和h2，则待测液体的密度可由公式ρx＝（h1／h2）ρ水算出。【说明】
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若在二细长玻璃管上预先贴上纸条（或直接用腐蚀法）标好刻度，使用起来更方便。
编者提示：本自制教具可辅以“密度”部分的物理实验教学。
验证大气压强存在方法一
【制作方法】
取家用疏通下水管用的带柄橡胶扣碗一个（常称“踹子”）。再取0．2×0．22米的平整镀锌铁片一块，其四角分别打眼穿绳，并套上铁钩。【使用方法】
将铁片置于桌面放平，把扣碗口朝下放在铁片上，用力挤压。然后提起橡胶扣碗的柄，即可在铁钩上悬吊物体，如图5．11－l所示。
【注意事项】
如起吊物体较重，应考虑铁片的抗弯能力，适当选用较厚的铁片。编者提示：本自制教具可辅以“压强”部分的物理实验教学。
验证大气压强存在方法二
取玻璃罐头瓶一只，把酒精棉球绕在一根木棍上。
点燃酒精棉球，伸入开口向下的罐头瓶中，很快抽出棉球，迅速将罐头瓶扣于柔软的胶皮上，即可模拟“拔火罐”。
编者提示：本自制教具可辅以“压强”部分的物理实验教学。
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验证大气压强存在方法三
【制作方法】
将羽毛球尾端皮碗取下，再反粘上，使碗口向外，并保证皮碗完好无损。此教具可称之为“羽毛碗”，参见图5．11－2。
【使用方法】
将羽毛碗碗口贴在平坦的墙上，用手将碗中的空气挤出，放手后羽毛碗即“粘”在墙上。
编者提示：本自制教具可辅以“压强”部分的物理实验教学。
验证大气压强存在方法四
取研磨气门用的橡胶吸盘（皮碗）一对。将两个吸盘下口对齐，用力一挤，便可“吸”在一起，做成“微型马德堡半球”。
编者提示：本自制教具可辅以“压强”部分的物理实验教学。
验证大气压强存在方法五
取两只口径一样的茶杯，口对口放置，并在接口处衬以薄胶皮垫，如图5．11－3所示。
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将上侧茶杯掀起，将点燃的纸片扔在这个茶杯中，随即扣好茶杯。提起上侧茶杯，可见胶皮垫连同下侧茶杯一同被提起而不掉落。
编者提示：本自制教具可辅以“压强”部分的物理实验教学。
验证大气压强存在方法六
【制作方法】
将4毫米厚的胶板（日杂商店销售）裁剪成直径140毫米的圆两个，重叠在一起，中间涂上T－1型502胶，把两片胶板胶接在一起，以增加胶板的厚度，然后，在胶板中心打一个直径3毫米的孔。
取一个直径30毫米左右、高5毫米左右的铁盒盖，中心钻一个直径8毫米的孔。把铁盒盖扣在胶板中心，用圆头M8螺钉，上、下各加一个直径20毫米、厚2毫米左右的垫片，作为紧固螺钉将胶板和铁盒盖紧固在一起，可使胶板的中心形成个碗形；在磁形底部用T－1型502胶粘一块直径30毫米左右的圆形胶皮（自行车内胎即可），以防止螺钉边缘漏气。
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取一段直径8毫米的钢筋，弯成如图5．11－4所示手柄的形状；将手柄的下端用M8板牙套扣成螺丝，然后，用两个M8螺母将手柄和紧固螺钉连接在一起。在铁盒盖附近的胶板上，打一个直径3毫米左右的孔，孔的上面粘一小块舌形胶皮（自行车内胎即可）做单向阀门。这样便制成了半个马德堡半球，如图5．11－4所示。【使用方法】
用力将做成的半个马德堡半球按在一块平板玻璃上，封在里面的空气经单向阀门排出。然后用力提起手柄，玻璃板即被提起。玻璃板下面还可以吊上重物。若开启单向阀门，空气进入胶板与玻璃板之间，玻璃板和重物则脱落（这时要注意保护玻璃板不致破碎，防止重物砸伤脚或砸坏地板）。
将上述两件制品相对，用力挤压，便成为马德堡半球，可以逼真地模拟格里克当年的实验。
本教具由长春市教育技术装备处臧凤军提供。
编者提示：本自制教具可辅以“压强”部分的物理实验教学。
验证大气压强存在方法七
拿一个废注射器，将柱塞推到底端，把眼药瓶上的胶皮帽戴在注射器的注射头上。按图5．11－5装配好，即可在柱塞颈上悬挂重物。
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编者提示：本自制教具可辅以“压强”部分的物理实验教学。
验证大气压强存在方法八
取一小金属筒，要求盖上盖子后不漏气（可用补自行车胎的胶水筒或完整的空牙膏皮）。
先拿下盖子，往筒内倒进一些水，设法将水加热至沸腾。停止加热后，立即盖紧筒盖，然后用冷水浇在筒上。可见外面的大气压力会把小筒压瘪。
编者提示：本自制教具可辅以“压强”部分的物理实验教学。
验证大气压强存在方法九
取两个带塑料“吸盘”的挂衣钩，将两个衣钩上的“吸盘”对在一起，用手挤压，排出中间的空气，两个吸盘便紧紧地贴在一起。提起一侧衣钩，在另一侧衣钩上挂上重物，甚至一块砖头也不能把衣钩分开，如图5．11－6所示。
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编者提示：本自制教具可辅以“压强”部分的物理实验教学。
验证大气压强存在方法十
【制作方法】
取一只空酒瓶，截去下半截（可将棉线蘸煤油缠绕在平行于瓶底的合适位置．点燃棉线，待其燃毕时淬火截断；若用电热丝代替棉线，通电截断效果更好。若断口不平，需用钳子将高出部分夹掉，然后在一块铁板上放一些合钢砂，将断口磨平）。瓶口上配一个插有弯玻璃管的胶皮塞。取一个较重的木块，将一面刨平，放在熔化的石蜡里煮一下。另取一个环形橡皮垫备用。【使用方法】
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先将环形橡皮垫两面涂些黄油，放在木块的平面上，扣上瓶子，用抽气筒（两用气筒），抽出瓶里的空气，如图5．11－7所示。抽到一定程度由于大气压的作用，木块就被吸在瓶子上；提起瓶子时水块随着被提起。若拔下抽气筒，放进空气，则木块自动脱落，从而说明了大气压强的存在。
编者提示：本自制教具可辅以“压强”部分的物理实验教学。
验证大气压强存在方法十一
【制作方法】
找一块100×100×10毫米3的有机玻璃板，在它的中心处钻一个直径2毫米的孔。在它的任一侧面的中心也钻一个2毫米的孔，垂直穿过前面所钻的孔，直达与它相对的侧面的中心。把这个长孔的一端用直径3毫米的丝锥套出50毫米长的丝扣，如图5．11－8所示。找一根直径为3毫米、长60毫米的螺栓，用锉刀和破布将其前端精细地加工出30°－45°的锥形顶尖，后端用树脂胶粘一块便于转动的旋转手柄，如图5．11－9所示。把螺栓旋入有机玻璃的丝扣孔中，做成开关空气流通的阀门。长孔未经加工丝扣的一端，插入一根大小合适的塑料管，用胶粘合不能漏气，塑料管的另一端捆扎一个小气球，如图5．11－8所示。找两个研磨柴油机气门用的皮碗（气门啄子），皮碗的背面用树脂胶各粘合一个拉环，形成一对马德堡半球。
压力和压强的应用
──自己举起自己
【制作方法】
取一自行车或拖拉机车轮内胎，拔掉内胎上的气门针，用一橡皮管封套在气门上。【使用方法】
在内胎上放一块木板（内胎置于地板上），人站在木板上。用嘴通过橡皮管向内胎吹气（图5．3－1）。换气时可将橡皮管折死或夹紧。吹气过程中，人亦被徐徐托起。
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【附注】
也可以用一比较重的物体代替人，放置在上述木板上，用打气筒向内胎打气，同样可见重物被徐徐抬起。
编者提示：本自制教具可辅以“压强”部分的物理实验教学。
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【使用方法】
把两个半球分别贴在有机玻璃板的两平面上，半球的中心对准2毫米的孔。用手挤压两个半球，可见气球鼓起，随后旋进螺栓手柄（关闭阀门），螺栓顶尖即堵塞空气流动的通道。此时双手用力拉动半球的拉环，不能使半球与有机玻璃板分开。
本装置由河北省张家口市桥西文教局电教站刘文正提供，曾获全国第三届自制教具评比三等奖。
编者提示：本自制教具可辅以“压强”部分的物理实验教学。
压力抽水机
【制作方法】
选一截直径约3厘米的有底竹筒，在竹筒底部钻一直径0．8厘米的小孔。在筒的侧壁离筒口约3厘米处钻一个直径约2厘米的圆孔。
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取直径0．8厘米，长30厘米的一根圆木棒，在一端缠绕纱布，用细绳扎紧，绕好后直径要略大于3厘米。将棒插入竹筒里，塞杆从筒底小孔穿出。取直径3厘米，厚5厘米的圆木块，中心挖一漏斗形孔道，放入钢珠后，将漏斗大口朝向筒底塞紧在竹筒口。
将一直径2厘米橡皮塞正中钻一孔，插入直角弯管，再将此橡皮塞塞在竹筒侧壁的圆孔里。
另取一段玻璃管（或小竹筒），下端塞一漏斗塞，塞口紧套在上述的直角弯管的上端，玻璃管中放入小钢球后，上端塞一带直角弯管的塞子。作好的教具如图5．16－3所示。【使用方法】
1．同一般活塞式抽水机。
2．如果因为筒壁跟活塞之间接触不够紧密，水一下子压不上来，可以向筒里灌少量的水，浸湿活塞。
编者提示：本自制教具可辅以“压强”部分的物理实验教学。橡皮条演示器
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【制作方法】
用一块200×200×5毫米3的木板作为底板。取两根粗细不同，颜色各异的橡皮筋，分别在端点用小针固定在底板的A、B两点，另一端各系一小钩，参见图2．3－3。
【使用方法】
一、实验目的：
清晰地看到无机物和有机物。
二、该实验在中学生物教学中的地位与作用：
“认识有机物和无机物”是人教版《生物学》七年级上册第50页的一个实验。无机物和有机物是构成细胞的重要物质，为了让学生能更深入地认识无机物和有机物，更好地了解细胞的生活，我设计了该实验。
三、教材实验不足之处:
1、取材不理想，选用了小麦种子。
2、实验结果不明显，种子燃烧后看不到有机物，只能领会到被烧掉的是有机物。
四、实验创新与改进之处：
1、取材方面：选用了大鱼肋骨。
2、实验方面：由一个实验——燃烧小麦种子，改为了两个实验，即骨的煅烧及骨的脱钙。
3、通过实验，能让学生清晰地看到无机物和有机物。
五、实验步骤：
1、用镊子夹取鱼骨在酒精灯上煅烧，观察骨的颜色变化，并闻煅烧过程中的气味。
骨的煅烧
2、将大鱼肋骨放入盛有质量分数为15%的盐酸的烧杯中，约过15分钟左右，将大鱼肋骨用镊子取出，并在清水中洗去肋骨上的盐酸，观察骨的变化特点。
六、实验结果：
１、骨煅烧后，烧掉了有机物，剩下了硬脆的无机物。
２、骨在盐酸中浸约15分钟后，溶解了无机物，剩下的是有机物，而且将剩下的有机物用镊子取出后，再用清水冲洗，能用手将这一根大鱼肋骨弯曲并打成结。
所以，整个实验效果非常明显。
七、小结：
“模拟火山喷发”实验的改进
南北镇中心学校教师
张志军
本实验改进的目的：
1、改进实验方式，使得实验所表达的内容更接近科学事实；
2、材料易得且制作过程简单，且制作好的装置可以重复利用；
3、通过本实验的改进和创新，培养学生实践动手能力和创新能力，增加实验的趣味性，促使学生自行探究。本实验所用材料：
两个可乐瓶、25cm玻璃管1根、纯碱50g左右、醋、洗涤剂、红墨水、盘子（解剖盘盘、且可有可无）、废报纸
实验原理：醋酸与碳酸钠反应生成大量二氧化碳，二氧化碳在溶液中
因有洗涤剂产生大量泡沫，并把泡沫压出瓶口，产生类似于火山 喷发的效果。实验过程解说：
一、导入课题：“模拟火山喷发”实验的改进
二、解说内容分四部分：
1、教材实验原型：冀教版小学科学五年级（上）P74“模拟火山喷发”实验。
感谢您的指导，祝您一切顺利！
2、发现教材内容有两点不足：
① 实验步骤5“慢慢地向瓶中倒入醋的混合物，观察发生的变化。”中“慢慢地”倒入动作不好做。根据本人的实践，该实验反应非常快，一倒入醋和红墨水的混合液马上就有泡沫冒出。
② 倒入动作不可取。小学生的直观形象思维强于抽象逻辑思维，根据本人实践得知，倒入动作会让部分学生误以为火山喷发需要有水之类物质流进火山口这个条件。
3、对教材实验的改进：
（1）观看视频，表明改进原因。
（2）展示及解说实验改进装置： 装置如图：
① 下面瓶子中装着醋与红墨水的混合液，上面瓶子里装有50g左右纯碱（苏打）或者小苏打以及几滴洗涤剂。
② 将下面瓶子里的溶液通过导管最大量挤压进上面瓶子里，上面瓶子里发生反应，产生大量泡沫，泡沫被生成的二氧化碳气体冲出瓶口，形成类似火山喷发的情景。
其中挤压动作可以让学生形象直观的感受到是火山内部的压力致使火山喷发的，而不是有什么液体流入火山口才导致火山喷发的。
一、开展微型化学实验的必要性
1. 开展微型化学实验, 激发学生的实验兴趣
爱因斯坦说:“兴趣是最好的老师。”微型实验仪器构思巧妙、装置新颖、外观精美, 它虽是实验用具却像玩具。微型化学实验, 改变了传统的实验内容和实验要求过于划一的格局, 采用同一实验项目设计几种不同的原料或几个不同的用量, 由学生选做的方法。教师在教学过程中起设计、引导、疏导、诱导作用, 启发学生思维, 充分发挥了学生的教学主体作用, 使学生由被动学习转向主动学习, 由教学生学会转到教学生会学, 充分调动了学生学习的积极性。学习化学的目的是培养学生运用所学的化学知识和科学方法分析和解决问题。在学了“分子的运动”后, 我给学生出了一道题“请你根据生活经验, 设计简易的实验证明分子在不停地运动”。“在身上擦一点风油精, 走进教室就行了”, 学生轻而易举地就解决了问题。
2. 开展微型化学实验, 增强学生的环保意识
长期以来, 在常规化学实验中, 试剂用量大、污染物多, 许多危害环境的反应物未经任何处理就排放到环境中。在中学化学实验教学中开展微型实验, 可以培养学生的绿色化学意识, 微型化学实验是绿色化学的一项实验方法和技术, 它要求实验应满足5R原则: (1) Reduction (减少用量) , (2) Reuse (回收使用) , (3) Rejection (拒用危害品) , (4) Recycling (循环使用) , (5) Regeneration (再生使用) 。因此, 使用微型化学实验技术, 可以将污染物的排放降至最低。
例如, 氯气的制取和性质实验: (1) 在常规实验中, 试剂用量大, 产生的氯气多, 实验室内氯气弥漫, 对学生身体造成伤害。即便用排气扇将氯气排出室外, 也会对环境造成污染。 (2) 在微型实验中, 只要取一粒芝麻大小的高锰酸钾晶体放入管壁粘有湿润的碘化钾—淀粉试纸的微型试管中, 用多用滴管于晶体上滴加1~2滴浓盐酸, 再用浸润了稀氢氧化钠溶液的棉花团盖住试管口。片刻后, 从试管侧面可观察到黄绿色气体, 碘化钾—淀粉试纸呈现蓝色圆斑。整个实验过程中没有氯气排放, 对环境无任何不良影响, 学生的身体健康也得到了保障。布置学生回家洗碗碟、洗衣服, 然后交流怎样洗得又干净又节约水;对比着给几盆花施肥, 哪盆花儿长得更好。这些都会在学生的潜意识中培养环保的意识。经过对微型化学实验与常规化学实验的比较, 学生会自然而然地养成环保理念, 为他们在今后的工作中实施绿色化学打下坚实的基础。
3. 开展微型化学实验, 培养学生的动手能力
微型实验最显著的特点就是实验仪器简单、简便, 实验药品需要量少, 适宜学生独立或合作完成。化学课中的演示实验在整个化学实验中占有很大的比例, 如果将演示实验改为学生用微型仪器操作, 就可以增加每位学生的实验机会。凡是微型实验能操作的演示实验, 我们都可以放手让学生去做, 这样既增加了学生的动手实验能力, 又提高了实验课的效益。
4. 开展微型化学实验, 培养学生的实践和创新能力
从思维科学的角度来看, 采用微型化学实验进行化学教学, 能促进学生左右脑的协调发展, 是培养学生创造性思维和创新能力、实施素质教育的有效途径。我们要将操作实验的主动权交给学生, 全面提高学生素质, 从培养学生创新能力的理念出发, 实施微型实验教学活动, 改变传统的教学模式。
如在进行电解水微型实验后, 有同学提出水中不加Na OH而改加其他电解质会有何现象?我们进行微型化学实验。有同学用Na Cl做电解质发现会生成一种黄绿色刺激性气体 (原因是食盐水配得较浓2Cl--2e=Cl2) , 且溶液呈碱性。微型化学实验提高了学生的动手率, 激发了学生的好奇心和求知欲, 而新颖的实验方式更培养了学生的发散思维和辐射思维, 使思维的敏感性、灵活性、独创性得到加强, 进而造就学生出众的意志品质和发现问题、解决问题的能力。对强化素质教育有积极作用, 在教学中起到了良好效果。
二、微型化学实验的不足
但是任何事物都有其两面性, 微型实验也有不足之处, 如某些实验操作 (加热、搅拌、过滤、萃取等) 不太方便, 难度较大, 实验条件控制的精确度较低, 定量实验的难度和误差都较大, 实验现象的可见范围小, 不适宜做演示实验等, 较多忽视基本操作的规范性, 较少考虑实验中有关的安全因素等。因此, 微型实验虽然具有许多优越性, 但也并不是所有实验都可用之代替的。在教学中, 应根据实验的内容、目的、现象和定量要求等进行选择, 使常规实验和微型实验相结合, 两者取长补短, 这样可以发挥更好的教学效果。
三、微型化学实验的实施和设计原则
为了使微型化学实验的目的顺利实施, 要对该项化学实验所涉及的一系列具体问题进行认真的分析和周密的思考, 对化学实验的化学原理、对参加化学反应的各种物质的性质要有较全面、较深入的了解和认识。按照化学反应原理, 根据化学反应物和生成物的性质、实验条件的控制、发生反应时可能产生的变化, 来预选实验方法和手段。甚至对选用仪器的规格、仪器的联结安装方式都要仔细考虑, 然后确定实验操作的程序和步骤。概括起来, 微型化学实验设计应遵循以下基本原则:
1. 科学性原则
科学性原则是微型化学实验设计的首要原则。所谓科学性, 首先是实验原理、实验装置、实验操作程序和方法的正确性, 即必须与化学理论知识和化学实验方法相一致。其次是实验设计要具有科学思想和科学方法的教育因素。如果在设计中缺乏科学态度和方法, 往往稍有疏忽就会出现科学性错误。
2. 可行性原则
可行性是指设计微型化学实验时所运用的实验原理和方法在实施中切实可行, 所选用的实验药品、仪器、设备和方法在现有条件下能够得到满足。
3. 简约性原则
所谓简约性是指要尽可能采用简单的实验方案、实验装置, 用较少的实验步骤和实验药品, 在较短的时间内来完成实验。更具体地说, 就是装置简单、操作简便、现象明显、节约药品、节约时间、安全可靠、不产生污染, 使整个实验过程尽可能少受干扰, 学生能将精力集中在操作、观察和探究上。
4. 安全性原则
实验仪器装置的取材要尽量简易安全;药品的使用尽可能不用危害品或减少用量、循环使用、回收利用、减少三废、提高实验的安全程度;实验设计的内容应包括对有毒物质进行无害处理的设计操作。
5. 创新性原则
微型化学实验的设计不是对常规实验的简单缩小, 而是根据常规实验的目的、原理和要求进行科学创新。在实验设计中尽可能采用一些最新的科学知识和技能, 运用科学的方法和手段解决设计过程中出现的问题;实验设计的内容应显示出一定的创造智慧和策略, 要敢于标新立异, 具有新颖性。
微型化学实验仪器融教具、学具、玩具于一体, 开展微型实验不受时间、空间和场地的限制, 在学校、在课外、在家庭随时可做, 是化学学科推进素质教育的有效手段。它提高了学生的动手率, 激发了学生的好奇心和求知欲。新颖的实验方式更培养了学生的发散思维和辐射思维, 使学生思维的敏感性、灵活性和独创性得到加强。微型化学实验的开展, 改变了目前教育中学生死记硬背、呆板被动的学习方式。学生兴趣昂然地投入到微型化学实验之中与被动地应付考试形成强烈的反差, 促使化学教学由以说教为主的“教师为中心”的模式向挖掘受教育者潜能的以“学生为主体”的教学模式转变。国内外实践证明:广泛开展微型化学实验, 有利于培养学生分析问题、解决问题的能力, 有利于对学生进行全面的化学素质教育。总之, 微小的力量也是巨大的, 开展微型化学实验可以全方位地提高学生的科学素质, 是21世纪化学学科素质教育的必由之路。
摘要：本文论述了开展微型化学实验的必要性, 如激发学生的实验兴趣, 培养学生的观察能力, 增强学生的环保意识, 培养学生的动手能力、实践和创新能力, 同时也指出了微型化学实验的不足, 提出了微型化学实验的实施和设计原则:即科学性、可行性、简约性、安全性、创新性、实践性原则。本文就微型实验在中学化学教学中的应用与开展作一论述。
关键词：微型实验,中学化学,教学
参考文献
[1]范杰.化学实验论[M].太原:山西科学技术出版社, 2001.
[2]黎芳伦, 蔡凌云.中学化学实验教学中的绿色化学与微型实验[J].黔东南民族师范高等专科学校学报, 2005.
[3]钱贵晴.微型化学实验与创新教育[J].化学通报, 1999.
【关 键 词】 化学教学；实验教学；实验技能；创新能力
化学实验是化学科的基础，也是化学课堂教学、提高学生学习效率的关键。作为化学教师，应千方百计做好演示实验和学生实验，鼓励学生不断对化学实验进行创新，并指导学生做一些选做实验和家庭化学小实验。同时作为教师，要善于开动脑筋，勇于创新，按学生实际情况，大胆进行化学实验改革，充分利用本校实验条件，为教学服务，培养学生的创新能力，而创新更是一个民族的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力和源泉。
一、与学生共同探讨实验，引发学生的创新思维
在初中化学课程中，空气中氧气的含量测定，可燃物燃烧的条件，白磷燃烧前后质量的测定等，在做这些实验时，先不要直接讲述实验结果，而是在已有知识的基础上先提出问题，然后通过探究性实验来学习这些问题，逐步解开疑团。在《空气》一节中，氧气含量的测定前，提出两个问题：ａ. 空气中是否全部为氧气？ｂ. 实验后玻璃钟罩内的水面变化是上升还是下降，变化大概多少？然后引导学生观察这个实验过程，从而在实验中得出结论：ａ. 空气中氧气约占空气体积的五分之一；ｂ. 水面上升大约五分之一。在实验的基础上，再给学生讲解空气成分的问题，而其他的实验也可以此为借鉴。通过这样来组织教学活动，紧紧抓住了学生注意力，使学生积极参与，学生的创新意识得到培养，学习的主动性、积极性大大提高。
二、改演示实验为随堂实验，提高学生创新能力
俗话说：“百闻不如一见，百见不如一练。”学生亲自动手实验比由教师演示给他们看，观察实验现象更清晰，留下的印象更深刻。如果这样调整，学生则由旁观者变为当局者，其心情会更激动，参与学习的态度更积极，而引发思考问题的自觉性也会大大增强，求知的欲望更迫切。
在《燃烧和灭火》一节课当中，传统的上课是由教师演示白磷与红磷在热水的辅助下进行燃烧，从而得出燃烧的条件，但该实验没有考虑到白磷燃烧后会产生大量白烟，对环境产生影响，教师可以从这一方面入手，提示学生怎样才能防止产生的白烟对环境造成污染。学生通过对书本的内容进行研究、讨论、分析，一致认为可以把该实验改为用试管装白磷和红磷，并用橡胶塞塞紧，同时把试管放到热水中，观察两种物质在热水中产生的现象。这样既可以达到学生动手、动脑的效果，又对书本的实验进行创新、防止白烟冒出空气中，减少对大气的污染。另外，在本节课的另一个实验中，放在热水中的白磷，传统的实验做法是把氧气通入水中，让热水中的白磷在水下燃烧，这样同样会产生大量白烟，冒出水面，对环境产生污染。在实验中，可以先抛出问题：怎样才能防止白烟污染空气？通过学生的分析，大部分学生能与同学之间进行讨论，并得出既符合实际，又是学生操作最理想的方式方法：用集气瓶先收集氧气，把集气瓶倒扣在热水中，用氧气瓶口接近水中的氧气，让学生动手实验并观察实验现象，这样既可以让热水中的白磷燃烧，又可以把燃烧后产生的白烟装入集气瓶中。可见，随堂实验既可以达到演示的目的，又可以培养学生的创新意识，并不断运用到实际操作中。但是，在课堂上教师要及时调控，稳定课堂纪律，要求学生步调要一致，并在每次实验结束后认真思考，积极开展讨论与交流。作为科任教师也要及时进行小结，帮助每个学生进行知识归类，加强记忆，才能使学生达到学习、创新的效果。
三、适当补充课外实验或趣味实验，引起学生创新意识
为增强学生的学习兴趣，激发学生的创新意识，调节课堂气氛，在教学过程中可以适当按实际需要，合理补充一些课外的演示实验，会收到更好的教学效果。如在第一节上化学课时，为了进一步增强学生的好奇心，激发学生强烈的求知欲望，除做好课本的演示实验外，还增加了烧不着火的手帕，让纸上的字消失，几种液体之间变化出不同的颜色等实验。在学习二氧化碳的实验室制法时，可能有学生会提出疑问：为什么一定要用稀盐酸与大理石或石灰石？把盐酸改用硫酸可以吗？或者用点燃木炭的方法。实验室制取氢气时，为什么常用金属锌，而其他的金属又可以不呢？教师可以补充一组实验，让学生观察镁、锌、铁、铜等金属分别与稀硫酸反应的现象，让学生通过对比，引导学生比较它们反应的快慢来增加知识面，消除学生疑问。另外，某些实验可以根据具体的仪器装置、药品或操作方法作适当的改进和完善。但在使用改进后的装置进行实验前，要向学生说明改进的目的，再引导学生考虑，该实验还可以怎样再改进。在教学中，积极开展与化学有关的课外活动或演示实验，适当培养学生的社会实践能力，巩固所学知识。学生在课堂上学到的理论知识，可在课外活动中得到验证，使知识得到延续和加深，这是学生在学校课堂中无法替代的重要组成部分。教师可以根据学校条件和学生实际，创造性地组织和开展各种课外活动。如组织学生参观蟠龙洞中景观，分析成因；观察家庭菜刀切腌制食物后不及时清洗会更快生锈；让学生检验学校周围石材厂污水直接排入河流，对环境的污染程度等等。通过更多的课外实验，更多的让化学与生活实例相结合，不断激发学生的创新意识，使学生体验到创新并不神秘，创新时刻在身边发生。
总而言之，在化学课堂中，不断改变方式方法，充分运用实验进行教学，学生的创新意识是可以不断培养出来的，但学生的创新能力并不是一两节课就能培养出来的。作为一名化学教师，自己更要具有强烈的创新意念，不怕苦，勇于开拓。只要在教学中及时向学生渗透创新理念，让学生有机会发挥，是可以激励学生迸发出创造性的能力的。■
【参考文献】
［１］ 张多霞，钱扬义． 化学教学论［Ｍ］． 广州：广东高等教育出版社，１９９９．
［２］ 陈欢庆． 创造力开发教程［Ｍ］． 杭州：浙江文艺出版社，１９９９．
［３］ 沈兆良． 落实素质教育培养创新思维［Ｊ］． 中学化学教学参考，２０００（４）．
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