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1、初中物理实验教案初中物理实验教案黄洋小学黄洋小学胡江胡江何正兴何正兴一、声音的特性一、声音的特性【提出问题】1、我们所接触到的各种声音中，有的听起来很尖、很刺耳，而有的听起来却很粗、很浑厚。从物理学的角度来说，实际就是指音调的高低。既然声音都是由物体振动而产生的，那么又为什么会造成音调有高有低呢？音调的高低与哪些因素有关呢？2、在物理学中，声音的强弱叫做响度。不同的物体能发出不同响度的声音，相同物体也能发出响度不同的声音。那么声音的响度与什么因素有关呢？【猜想或假设】1、声音的音调的高低与物体振动的频率有关。2、声音的响度的大小与物体振动的振幅有关。【设计实验】实验方案：物体的振动有两个参数：
2、振幅和频率。振幅是指物体在一次振动中偏离平衡位置的最大距离，而频率是指物体一秒钟内振动的次数。所以音调的高低与响度的大小应该与这两个因素有关。为探究决定音调高低的因素，我们可以利用一把钢尺按在桌子边沿，使它一端悬空，通过改变钢尺伸出桌子边的长度来改变它振动的频率，并保证前后振动时振幅基本相同，观察声音的音调是否发生变化。在研究声音的响度与振幅的大小时，我们可以借助音叉来进行，通过改变音叉发出声音的响度，来观察音叉振幅的大小。但由于音叉的振幅较小，不便观察，我们可以利用乒乓球来放大其振幅。所需器材：课桌、钢尺（或锯条）、铁架台、乒乓球（或泡沫小球）、细线、音叉【进行实验】实验步骤：（一）音调与频
3、率的关系1、如图 1-1 那样，将一把钢尺（或锯条）紧紧按在桌子面上，使钢尺的一端伸出桌子边沿。用手拨动钢尺，听钢尺振动发出的声音，并观察钢尺振动的快慢（振动频率）。2、使钢尺伸出桌子边沿的长度增加或减小，再次拨动钢尺，且保持钢尺振动的幅度与上面的相同，观察钢尺振动的快慢，同时注意听声音的音调变化。3、将观察到的现象记录于表 1 中。表表 1 1实验次数第一次第二次（二）决定响度大小的因素1、如图 1-2 所示，将正在发声的音叉轻触系在细线上的乒乓球（或泡沫小球），观察乒乓球被弹开的幅度。2、改变音叉发声的响度，再将发声的音叉快速轻触系在细线上的乒乓球，观察乒乓球被弹开的幅度，再根据乒乓球被弹
4、开的幅度来推断音叉振幅的变化。伸出桌子边的长度钢尺振动的快慢音调的高低3、将观察到的现象记录于表 2 中。表表 2 2实验次数第一次第二次【分析和论证】1、声音的音调的高低与物体振动的频率有关。2、声音的响度的大小与物体振动的振幅有关。（音叉发声的响度乒乓球被弹开的幅度音叉振动的幅度【评估与交流】1、在本次探究中，你的猜想与结论是否相同？如有出入，原因何在？2、还可以利用哪些器材完成声音的响度与振幅的关系的实验？二、光反射时的规律二、光反射时的规律【提出问题】用激光对平面镜照射，正对着照射、斜着照射，观察反射后的激光亮点，提出以下问题：1、射向镜面的光反射后将沿什么方向射出？2、反射光线和入射
5、光线与法线的位置在同侧、异侧还是重合？3、反射角和入射角的关系一定相等吗？4、光的反射现象中，光路可逆吗？【猜想或假设】1、激光经镜面反射后，红色的亮点在正对镜面的身前，表明反射后的光线一定是沿原路返回。2、激光经镜面反射后，红色的亮点位置不固定，表明反射后的光线沿着什么方向射出，无规律可循。3、激光经镜面反射后，反射光线沿什么方向射出，可能与激光向镜面入射的角度有一定的关系。4、反射角可能等于入射角。【设计实验】A如图 2-1 所示，取一个平面镜 M，一张可以绕轴 ON 水平转动的纸板 EF 竖直地立在平面镜上，纸板上的轴线 ON 垂直于镜面，保持纸板 E、F 在同一平面上。B 在 A 实验
6、基础上，让一束激光沿着纸板斜射向 O 点，同时把纸板 F 向后转动，观察反射光线，重复几次操作。C沿反射光线的反方向用激光入射到平面镜上，观察反射光线的位置。所需器材：平面镜、白纸板、激光笔、直尺、水彩笔、量角器（【进行实验】1、在纸板上画出入射光线 AO，反射光线 OD 的径迹，改变入射光的入射方向两次，用不同颜色的笔画出入射光线和反射光线的径迹，如图 2-2。实验次数第一次第二次第三次入射角 i反射角 r2、按上述实验设计中 C 分别进行实验，并将结果记录入下表中，如图 2-3 所示。入射光线AOBOCODOEOFO【分析和论证】由于光在空气中传播我们看不见，无法观察到入射光线和反射光线，
7、我们将激光笔贴近硬纸板，根据光的反射我们可以清楚地观察到入射光线和反射光线。从实验记录中可以看出，入射光线和反射光线可以完全重合。1、分析实验 1 得出的结论是：入射光线和反射光线与法线在同一平面上，入射光线与反射光线分居在法线的两侧，反射角等于入射角。2、分析实验 2 得出的结论是：光路是可逆的。【评估与交流】1、坐在教室前排两侧的同学，常常会看不清黑板上的字，是什么原因呢？2、人为什么能看到并不发光的物体呢？反射光线（三、平面镜成像的特点三、平面镜成像的特点【提出问题】1、平面镜成像时，像的位置、大小跟物体的位置、大小有什么关系？2、物体在平面镜中成虚像还是实像？【猜想或假设】1、像与物体
8、的大小是相等的。2、像和物体分别到平面镜的距离是相等的。3、像和物体的对应连线与平面镜垂直。4、所成的像是只能用眼睛观测的虚像。【设计实验】该实验是要探究物体与它在平面镜中所成像的大小和位置关系。而所成的像只能在平面镜中看到，其大小和位置并不能进行直接的测量，所以要通过一个外形完全相同的蜡烛来代替镜中的像来完成该实验。所以，我们先取一块玻璃板，点燃一支蜡烛后立于玻璃板前，让蜡烛在玻璃板中成一个像，如图 3-1 所示。然后，拿另一支蜡烛竖立在玻璃板后，前后、左右移动，直到蜡烛与像完全重合，并记下两只蜡烛的位置。这样，像与物体的大小，以及物体与镜面和像与镜面之间的关系就可通过实验得到。改变玻璃板前
9、蜡烛的位置，再一次对实验结果进行验证。所需器材：玻璃板、大白纸、水彩笔、直尺、火柴、两支相同的蜡烛【进行实验】实验步骤：1、在桌面上铺一张大白纸，在纸的中央处画一直线，在直线上竖一块玻璃板作（为平面镜。2、把一只点燃的蜡烛放在玻璃板的前面，观察它在玻璃板后面的像。3、再拿一只同样的蜡烛在玻璃板后面移动，直到看上去跟前面那只蜡烛的像完全重合，这个位置就是前面那只蜡烛的像的位置。4、在纸上记下这两只蜡烛的位置，用直线把每次实验中蜡烛和它的像的位置连接起来，用刻度尺测量蜡烛和它所成的像到玻璃板的距离，并记录于表中。5、移动点燃的蜡烛的位置，按步骤1-4 重做实验，也将测量结果与观察到的现象记录于表中
10、。物体的位置物体到玻璃板的距离像到玻璃板的距离像与物大小比较ABC2、在一张白纸上用墨汁写上 A、B、C 三个字母，当墨迹未干时将纸对折，然后摊开，这样在纸上就有 2 个对称的图形，再将一块玻璃板沿纸的对折线垂直于纸面竖起放置，从玻璃板前进行观察，你会观察到的现象是什么？由此你能得出怎样的结论？【分析和论证】1、从表中的测量数据可知，物体与像与平面镜的位置关系是：物与像的连线垂直于镜面，且物到镜的距离等于像到镜的距离。2、在实验中，两只蜡烛的外形完全相同，从而能将未点燃的蜡烛与点燃的蜡烛的像完全重合，这说明了：物与像的大小是相等的。【评估与交流】1、研究平面镜成像特点中，用玻璃代替平面镜的目的
11、是什么？2、在玻璃板的同一侧，某同学通过玻璃板看到了同一只蜡烛的两个像，产生这种现象的原因是什么？（四、凸透镜成像的规律四、凸透镜成像的规律【提出问题】照相机、投影仪里面都有凸透镜，放大镜本身就是凸透镜。它们都是利用凸透镜使物体成像。但是，照相机所成的像比被照的物体小，并且是倒立的；投影仪所成的像比物体大，也是倒立的；放大镜所成的像却是放大正立的。这是为什么？凸透镜成像是否有什么规律呢？1、像的大小、正倒跟物体的位置有什么关系？2、物体通过凸透镜成像，在光屏上成放大、缩小的像是以什么位置为分界的呢？3、实像和虚像是否都能用光屏接收？【猜想或假设】1、照相时物体到凸透镜的距离比像到凸透镜的距离大
12、，使用投影仪时物体到凸透镜的距离比像到凸透镜的距离小。看来，像是放大还是缩小的，可能与物体和像的相对位置有关。2、无论是照相机还是投影仪（它们都成倒立的像），物体和像都在凸透镜的两侧，而放大镜（成正立的像）成像时，物体和像是在透镜的同侧。看来，像的正倒很可能跟它与物体是否在同侧有关。【设计实验】1、拿一个凸透镜，用“太阳聚焦法”找出凸透镜的焦点，测出焦距。然后透过凸透镜观察蜡烛的火焰，观察到的蜡烛能否用光屏接收，它比实际的烛焰大还是小，此时烛焰到凸透镜的距离满足什么条件？2、从左到右依次在水平桌面上放蜡烛、凸透镜（焦距在10cm-20cm 之间）和光屏，如图所示。（所需器材：凸透镜、光屏、蜡烛
13、、火柴、刻度尺、光具座（或直接利用水平桌面）【进行实验】1、把蜡烛放在离凸透镜尽量远的位置上，调整光屏到透镜的距离，使烛焰在屏上成一个清晰的像。观察像的大小、正倒，分别测量物体、像到凸透镜的距离。把蜡烛向凸透镜靠近几厘米，放好后重复以上操作，直到在光屏上得不到蜡烛的像。继续把蜡烛向凸透镜靠近，进行观察。怎样才能观察到烛焰的像？像在什么位置（只需估测）？像是放大的还是缩小的？正立的还是倒立的？按上述操作，把数据填入下表：物体到凸透镜的距像到凸透镜的距离像的大小（放大或像的正倒离 uv缩小）分析上表中的数据，按照探究开始时提出的问题，总结凸透镜成像的规律。2、选取焦距为 10cm 的凸透镜，竖直立
14、在水平面上，用一支点燃的蜡烛作为物体放在凸透镜的左侧，研究烛焰所成的像。在凸透镜的右侧用一块白色的硬纸作屏，承接烛焰的像。把蜡烛放在离凸透镜较远的位置，逐渐靠近凸透镜，调整光屏到透镜的距离，使烛焰在屏上成一个清晰的像，观察像的大小，并用刻度尺测出蜡烛到透镜、光屏到透镜的距离，把观测的结果和测量的数据记录入下表中：实验次数物体到凸透镜的距离(cm)光屏到凸透镜的距离(cm)像的大小与物体的大小关系像的大小变化特点【分析和论证】凸透镜成像的规律：成像的条件成像性质像的虚实实像实像实像虚像（123456750.035.022.520.018.015.012.0应用像到凸透镜的距离（v）Fv2fvu照
15、相机投影仪放大镜物体到凸透镜像的正倒像的大小的距离（u）u2fU=2fFu2fU=f0uU额U液（1）测出物体在空气中的重为G1（2）测出物体在水中的重为G2F浮=G1-G22、平衡力法适用于物液（1）当物体悬浮或漂浮在液体中时，受重力和浮力作用。（2）因为物体静止所受的重力和浮力是一对平衡力，则有F浮=G物3、压力差法F浮=F向上-F向下形状规则的正方体物块浸入密度为的液体中，如图 26-1 所示。上表面距液面为 h，正方体边长为 l。上表面所受压强：P=gh上表面所受压力：F=PS=ghl2下表面所受压强：P=g(h+l)下表面所受压力：F=PS=g(h+l)l2F浮=F-F=g(h+l)
16、l2-ghl2=gl3V33排=l，所以F浮=gl=gV排又因为即为阿基米德原理求出的浮力。二十七、探究斜面的机械效率二十七、探究斜面的机械效率【提出问题】1、影响斜面的机械效率的因素有哪些？2、光滑程度一样的斜面，当它的倾斜程度不同时，斜面的机械效率是否相同？【猜想或假设】1、影响斜面的机械效率的一个重要因素是摩擦，摩擦不同效率就不同。2、光滑程度一样的斜面，当它的倾斜程度不同时，斜面的机械效率不同。【设计实验】1、同一斜面，不同的粗糙面，用弹簧测力计把木块沿斜面匀速拉上顶端，记下两次拉力的大小，测出木块重、斜面长、斜面高。计算出有用功、总功和机械效率，比较机械效率的大小。2、同一光滑程度的
17、斜面，两次不同的倾斜程度，再测量两次斜面的机械效率，比较机械效率的大小。所需器材：弹簧测力计、斜面、木块、细线、刻度尺、毛巾【进行实验】1、如图 27-1 所示，将一条形木板一端垫高，就构成一个斜面。沿着斜面把木块拉上去，记下拉力大小。在斜面上铺上毛巾，再测一次。2、改变木板的倾斜程度，再测量两次斜面的机械效率。记下测量数据填入下表：次数13斜 面 高（m）2（毛巾）木 块 重有 用 功斜 面 长拉 力 大总功（J）机 械 效（N）（J）（m）小（N）率【分析和论证】1、分析实验 1、2 数据得：。2、分析实验 1、3 数据得：。【评估与交流】1、在测斜面的机械效率时，在同一斜面上，重木块效率
18、高，还是轻木块效率高？2、在测斜面的机械效率时，如何保证拉着木块匀速沿斜面上升？（二十八、测量滑轮组的机械效率二十八、测量滑轮组的机械效率【实验目的】测量滑轮组的机械效率。【实验器材】刻度尺、弹簧测力计、钩码（重量已知）、铁架台、滑轮组、长约 2 米的细线【进行实验】1、照图 28-1 那样，把实验装置安装好，分别记下钩码和弹簧测力计的位置（离桌面或地面的高度）。2、匀速向下拉动弹簧测力计，使钩码升高，从弹簧测力计上读出拉力 F 的值，用刻度尺测出钩码上升的高度 h 和弹簧测力计移动的距离 s，填入记录表中。3、算出有用功 W有用、总功 W总、机械效率，填入记录表中。4、照图 28-2 那样，把实验装置安装好，匀速向上拉动弹簧测力计重做上面的实验。【实验记录】实验装置钩码总重力 G/N钩码上升高度 h/m有用功 W有用/J拉力 F/N拉力移动距离 s/m（总功 W总/J机械效率【评估与交流】1、各种机械的机械效率总是费功，要想提高机械效率，关键是减少额外功。2、当滑轮受到的摩擦阻力很小时，如果挂在动滑轮下的钩码增加，则滑轮组的机械效率就提高，这是因为有用功增大，但额外功基本没有发生变化。3、测某机器的机械效率时，记录了如下的四个结果。其中肯定错误的是（）A、100%B、120%C、60%D（、80%（