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直尺是学生日常的学习用具之一,经过巧思妙想,还可以成为物理课堂中理想的实验器材之一。下面对直尺所做的物理系列实验作一简单的汇总,供大家参考、借鉴。
一、实验目的、方法和结论
1、电学实验
(1)目的:观察带电体的性质。方法:将白纸撕成小细屑,把塑料尺在头发上摩擦几下,然后靠近小纸屑,会看到小纸屑纷纷“飞”(被吸引)到塑料尺上,说明带电体能够吸引轻小的物体。(2)目的:观察电荷的性质:将两个相同的塑料直尺甲、乙在头发上摩擦几下,将甲的中央部分放在墨水瓶盖上,使之平衡,把乙摩擦过的一端靠近甲摩擦过的一端时,因为两把尺子带同种电荷,所以甲就会转动起来(即远离乙),说明同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引。(3)目的:区别导体和绝缘体。方法:用钢尺和塑料尺在头发上摩擦后,分别靠近小纸屑验证其是否带电,发现钢尺总是不能带静电荷,而塑料能带静电荷。原因:钢尺是导体,摩擦产生的电荷被(手和身体)传导掉,而塑料尺是绝缘体,上面因摩擦而产生的静电荷则不会流动。
2、声学实验
目的:体验声音产生的原因和乐音的三个特征。方法:将钢质直尺放在桌面上,使之一部分伸出桌面,另一端用手压紧,耳朵贴在桌面上听。(1)若用手拨动直尺伸出桌外的一端时,直尺振动,耳朵可听到振动而产生的声音,说明:①声音是由发声体(直尺)的振动而产生的;②声音可以在固体介质(桌子)中传播;③声音产生的条件是:发声体、介质和耳朵三者缺一不可。(2)若改变拨动直尺的频率,重复上述实验,会发现振动快时比振动慢时的音调高,说明音调与振动的频率有关,频率越大,音调越高。(3)若改变拨动直尺的振动幅度,会发现振幅大时,听到的声音也大,说明振幅大时响度大。(4)若分别用不同材料的直尺:钢尺和塑料尺做实验,则明显可听出其区别,说明发声体不同,则音色(或音品)也是不同的。
3、力学实验
(1)目的:观察力的作用效果。方法:将两本书放在桌面上,中间留一部分空隙,将钢质直尺放在两本书中间,用食指压钢尺的中央部分,发现钢尺会弯曲;并且用不同的力,钢尺弯曲的程度都不同;而停止用力压时,钢尺则恢复原状。说明:①力的作用效果之一是可以改变物体的形状;②物体间力的作用是相互的;③物体间的作用力和反作用力是同时产生,同时消失的。(2)目的:体验密度的不同。方法:取长短相同、形状相似(为了保证体积相同)的钢直尺和塑料直尺,用手掂量,估计其质量大小,因为钢的密度比塑料的大,所以会感觉到钢尺的质量明显比塑料尺大。说明:在体积相同的条件下,密度大的物体,质量也大。(3)目的:验证杠杆的平衡原理。方法:把塑料直尺的中央部分放在墨水瓶盖上,在左端10厘米处放一块橡皮,在右端10厘米处放一块同样的橡皮(注意:放置橡皮时,要使橡皮的重心放于刻度的位置),会发现直尺正好平衡;再在直尺的左端10厘米放一块橡皮,在右端5厘米处放两块相同的橡皮,发现也平衡。说明杠杆的平衡条件是:动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂。
4、热学实验
(1)目的:区分热的良导体与不良导体:用手摸钢尺和塑料尺时,由于手上的热量被吸收,会感觉到钢尺比塑料尺凉得多,这是因为钢尺吸收的热量多,所以说明钢是热的良导体,而塑料是热的不良导体。(2)目的:体验改变物体内能的方式;方法:用纸或手帕包住钢尺,只对钢尺的某一半截部分来回摩擦,然后用手摸被摩擦的一端和没被摩擦的一端,会感觉到摩擦过的一端温度明显高,说明摩擦做功是改变物体内能的一种方式。
5、光学实验
目的:体验利用阴影测大型物体高度。方法:在太阳光底下,将一把长度为L1直尺竖直放置,量出其水平阴影部分的长度L2,再在同一时间内,量出竖直旗杆阴影的水平長度L3,因为二者所包围的三角型相似,则可算出旗杆的高度是:L=L1L3/L2。
二、体会和启示
综上所述,可以看出,直尺实际上就是一个理想的实验器材。实际中,学生手中的其他文具、教师手中的常规教具及家庭中的许多日常用具等,只要对它们稍加改造和灵活组合,都可以成为节时省力而又经济的、替代的物理实验器材。例如:用铅笔做压强实验,用粉笔做分子间作用力实验,用保温瓶做共鸣实验等,这里不再一一列举。
想方设法用改制、自制的“土”器材做实验:一方面,可以让学生感觉到物理就在身边,学习物理很有实际作用,增加学习的趣味性;另一方面,既能增加学生人人动手、人人动脑集体参与体验物理实验的机会,又能培养学生的实践操作能力,大大激发学习物理的积极性和主动性,进而达到全面提高综合素质及技能的目的。
(作者单位:264300山东省荣成市26中)
一、实验目的、方法和结论
1、电学实验
(1)目的:观察带电体的性质。方法:将白纸撕成小细屑,把塑料尺在头发上摩擦几下,然后靠近小纸屑,会看到小纸屑纷纷“飞”(被吸引)到塑料尺上,说明带电体能够吸引轻小的物体。(2)目的:观察电荷的性质:将两个相同的塑料直尺甲、乙在头发上摩擦几下,将甲的中央部分放在墨水瓶盖上,使之平衡,把乙摩擦过的一端靠近甲摩擦过的一端时,因为两把尺子带同种电荷,所以甲就会转动起来(即远离乙),说明同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引。(3)目的:区别导体和绝缘体。方法:用钢尺和塑料尺在头发上摩擦后,分别靠近小纸屑验证其是否带电,发现钢尺总是不能带静电荷,而塑料能带静电荷。原因:钢尺是导体,摩擦产生的电荷被(手和身体)传导掉,而塑料尺是绝缘体,上面因摩擦而产生的静电荷则不会流动。
2、声学实验
目的:体验声音产生的原因和乐音的三个特征。方法:将钢质直尺放在桌面上,使之一部分伸出桌面,另一端用手压紧,耳朵贴在桌面上听。(1)若用手拨动直尺伸出桌外的一端时,直尺振动,耳朵可听到振动而产生的声音,说明:①声音是由发声体(直尺)的振动而产生的;②声音可以在固体介质(桌子)中传播;③声音产生的条件是:发声体、介质和耳朵三者缺一不可。(2)若改变拨动直尺的频率,重复上述实验,会发现振动快时比振动慢时的音调高,说明音调与振动的频率有关,频率越大,音调越高。(3)若改变拨动直尺的振动幅度,会发现振幅大时,听到的声音也大,说明振幅大时响度大。(4)若分别用不同材料的直尺:钢尺和塑料尺做实验,则明显可听出其区别,说明发声体不同,则音色(或音品)也是不同的。
3、力学实验
(1)目的:观察力的作用效果。方法:将两本书放在桌面上,中间留一部分空隙,将钢质直尺放在两本书中间,用食指压钢尺的中央部分,发现钢尺会弯曲;并且用不同的力,钢尺弯曲的程度都不同;而停止用力压时,钢尺则恢复原状。说明:①力的作用效果之一是可以改变物体的形状;②物体间力的作用是相互的;③物体间的作用力和反作用力是同时产生,同时消失的。(2)目的:体验密度的不同。方法:取长短相同、形状相似(为了保证体积相同)的钢直尺和塑料直尺,用手掂量,估计其质量大小,因为钢的密度比塑料的大,所以会感觉到钢尺的质量明显比塑料尺大。说明:在体积相同的条件下,密度大的物体,质量也大。(3)目的:验证杠杆的平衡原理。方法:把塑料直尺的中央部分放在墨水瓶盖上,在左端10厘米处放一块橡皮,在右端10厘米处放一块同样的橡皮(注意:放置橡皮时,要使橡皮的重心放于刻度的位置),会发现直尺正好平衡;再在直尺的左端10厘米放一块橡皮,在右端5厘米处放两块相同的橡皮,发现也平衡。说明杠杆的平衡条件是:动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂。
4、热学实验
(1)目的:区分热的良导体与不良导体:用手摸钢尺和塑料尺时,由于手上的热量被吸收,会感觉到钢尺比塑料尺凉得多,这是因为钢尺吸收的热量多,所以说明钢是热的良导体,而塑料是热的不良导体。(2)目的:体验改变物体内能的方式;方法:用纸或手帕包住钢尺,只对钢尺的某一半截部分来回摩擦,然后用手摸被摩擦的一端和没被摩擦的一端,会感觉到摩擦过的一端温度明显高,说明摩擦做功是改变物体内能的一种方式。
5、光学实验
目的:体验利用阴影测大型物体高度。方法:在太阳光底下,将一把长度为L1直尺竖直放置,量出其水平阴影部分的长度L2,再在同一时间内,量出竖直旗杆阴影的水平長度L3,因为二者所包围的三角型相似,则可算出旗杆的高度是:L=L1L3/L2。
二、体会和启示
综上所述,可以看出,直尺实际上就是一个理想的实验器材。实际中,学生手中的其他文具、教师手中的常规教具及家庭中的许多日常用具等,只要对它们稍加改造和灵活组合,都可以成为节时省力而又经济的、替代的物理实验器材。例如:用铅笔做压强实验,用粉笔做分子间作用力实验,用保温瓶做共鸣实验等,这里不再一一列举。
想方设法用改制、自制的“土”器材做实验:一方面,可以让学生感觉到物理就在身边,学习物理很有实际作用,增加学习的趣味性;另一方面,既能增加学生人人动手、人人动脑集体参与体验物理实验的机会,又能培养学生的实践操作能力,大大激发学习物理的积极性和主动性,进而达到全面提高综合素质及技能的目的。
(作者单位:264300山东省荣成市26中)