物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：小紙杯大作用

1、物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：小紙杯，大作用在物理課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，“將實(shí)驗(yàn)與科學(xué)探究有效地結(jié)合起來”成為了新課標(biāo)的主旋律，為此應(yīng)盡可能將傳統(tǒng)的菜單式實(shí)驗(yàn)改變?yōu)樘骄渴綄?shí)驗(yàn)。教師應(yīng)該根據(jù)教學(xué)的實(shí)際情況，因地制宜，選擇適合探究的實(shí)驗(yàn)，自制一定數(shù)量的教具，并對(duì)探究過程進(jìn)行合理的規(guī)劃，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、實(shí)踐能力和科學(xué)素養(yǎng)。下面介紹用一次性紙杯做的幾個(gè)科學(xué)探究性小實(shí)驗(yàn)，這些小實(shí)驗(yàn)具有制作簡單，趣味盎然，激發(fā)興趣，引導(dǎo)探究，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。1制作“土電話”這個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的是探究和感受聲音在介質(zhì)中的傳播。用一根細(xì)線穿過兩個(gè)紙杯底部中心連接起來，就做成了一個(gè)“土電話”，如圖-1所示。一個(gè)同學(xué)對(duì)著一個(gè)

2、紙杯喊話，另一個(gè)同學(xué)將紙杯放近耳朵，就可以聽到對(duì)方傳過來的聲音。實(shí)驗(yàn)時(shí)可以換用不同材料、粗細(xì)、長度的細(xì)線，還可以改變細(xì)線的拉緊程度來探究和感受聲音在繩中傳播的特點(diǎn)，找到最佳聲音效果時(shí)的細(xì)線的參數(shù)和狀態(tài)。2制作“聲音模擬器”這個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的是探究影響物體發(fā)聲頻率的因素。用一根細(xì)繩穿過紙杯底部中心固定，將繩用水濕潤，將手用力捏住繩滑動(dòng)，如圖-2所示，改變捏繩的力度和滑動(dòng)的距離，就可以模擬很多動(dòng)物鳴叫的聲音，如青蛙的鳴叫聲，蟋蟀的鳴叫聲，狗的吠聲等。聲音生動(dòng)逼真，趣味盎然。3探究紙杯下落時(shí)空氣阻力的影響這個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的是探究空氣阻力對(duì)下落物體的影響，感受決定空氣阻力的因素。實(shí)驗(yàn)時(shí)將兩個(gè)相同的紙杯從同一高

3、度靜止釋放，可以觀察到兩紙杯在空中下落的快慢一樣，即會(huì)同時(shí)落地，說明此時(shí)空氣阻力一樣；如果將一個(gè)紙杯靠近另一紙杯的上方放置，同時(shí)從靜止釋放，我們將會(huì)發(fā)現(xiàn)，上方的紙杯竟然會(huì)下落得更快！如圖-3所示。這是什么原因呢？原來由于紙杯的下落，在紙杯后面的空間，空氣密度變小了，前面紙杯的空氣阻力沒有變化，而緊跟其后的紙杯所受的空氣阻力卻變小了，所以后面紙杯下落得反而更快。根據(jù)這個(gè)原理可以解釋一些現(xiàn)象：飛機(jī)遇到旋風(fēng)時(shí)，如果飛機(jī)上下空氣密度相差很大，很容易造成飛機(jī)失去平衡；有人甚至這樣解釋北慕大輪船沉沒之謎：這個(gè)地區(qū)的部分地域，海底產(chǎn)生大量的氣泡，當(dāng)輪船遇到氣泡區(qū)時(shí)，由于海水的密度大為減小，造成輪船所受的浮力

4、減小而沉沒。4探究氣體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系如圖-4所示，將兩個(gè)紙杯杯口向上疊放起來，用手握住外面的紙杯，在靠近杯口的上方平行于杯口的方向用力吹氣，里面的紙杯將向上跳起。原因是由于杯上方氣體流速快，壓強(qiáng)小，杯下面氣體流速慢，壓強(qiáng)大，產(chǎn)生一個(gè)向上的壓強(qiáng)差，所以杯會(huì)向上跳起。飛機(jī)飛行時(shí)，由于機(jī)翼的特殊結(jié)構(gòu)，機(jī)翼上方空氣流速大，下方空氣流速小，所以產(chǎn)生一個(gè)向上的壓強(qiáng)差，機(jī)翼受到向上的升力而升空飛行。5制作“紙杯眼鏡”用縫衣針在紙杯的底部每隔5mm鉆一個(gè)小孔，使杯底形成一個(gè)分布均勻的孔網(wǎng)，一副小孔紙杯眼鏡就制成了。其原理其實(shí)就是小孔成像，將紙杯眼鏡罩在眼睛上，適當(dāng)調(diào)整杯底到眼睛的距離，使物體通過小孔所成的像

5、落在視網(wǎng)膜上，就可以看清楚遠(yuǎn)處的物體。由于杯底有很多小孔，所以物體像的亮度也有足夠大。6研制“紙杯喇叭”本實(shí)驗(yàn)的目的是探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象、揚(yáng)聲器原理、動(dòng)圈式話筒原理。在紙杯的下部用細(xì)銅漆包線繞制200匝左右的線圈，再在杯底固定一塊圓形的釹磁鐵（磁性很強(qiáng)），一只紙杯喇叭便制成了，當(dāng)然它也可以當(dāng)作話筒使用，如圖-5所示。當(dāng)作喇叭使用時(shí)，將線圈接到功放的音頻輸出上，便可聽見優(yōu)美動(dòng)聽的歌聲了；若要把它當(dāng)作話筒使用，則只需將線圈接到功放的音頻輸入上即可。7研制“紙杯留聲機(jī)”大家都知道，老式的留聲機(jī)的唱片上有深淺不一的圓圈，聲音信號(hào)就記錄在這些“淺溝”里。紙杯留聲機(jī)就是受到這個(gè)原理的啟發(fā)而研制的。如圖-6所

6、示，上面的紙杯在錄音時(shí)作為話筒使用，放音時(shí)作為喇叭使用，在紙杯底部平行底面固定一根縫衣針，針頭位于杯底面圓心處，針尖伸出杯外。下面的塑料杯作為記錄的介質(zhì)，它固定在可前后移動(dòng)的轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。錄音時(shí)，將縫衣針與塑料杯外表面接觸，針尖要刺入塑料中一定深度，對(duì)著紙杯說話時(shí)，同時(shí)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，由于杯底的振動(dòng)，針尖便在塑料杯的表面上刻畫了一定的痕跡，聲音信號(hào)就以刻痕的形式被記錄在塑料杯上了。放音時(shí)，將針尖置于塑料杯的刻痕內(nèi)，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，由于針尖隨刻痕的運(yùn)動(dòng)，針頭便帶動(dòng)紙杯底部振動(dòng)，從而紙杯發(fā)出了記錄的聲音。8表演小魔術(shù)在課堂教學(xué)中如果能以一個(gè)小魔術(shù)引入課題，能給學(xué)生設(shè)置懸念，促進(jìn)學(xué)生的思考，激發(fā)學(xué)生的興趣。我在講摩擦力這節(jié)課時(shí)，設(shè)置了如圖-7所示的一個(gè)小魔術(shù)：重球在下時(shí)，紙杯靜止不動(dòng)，輕球在下時(shí)，紙杯下滑；或者用手拉住細(xì)線兩端，你叫杯停它就停（拉緊細(xì)線），叫它下滑它就下滑（放松細(xì)線），當(dāng)然，你在表演時(shí)不要讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)你在拉緊或放松細(xì)線。學(xué)生通過觀看這個(gè)魔術(shù)，會(huì)引發(fā)很多思考，從而將學(xué)生的求知欲推向一個(gè)高潮。通過上面幾個(gè)科學(xué)探究小實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，我認(rèn)為，