橡皮泥在初中物理实验探究中的应用

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  摘 要:在初中物理实验探究中,有13个应用了橡皮泥,不但对学校实验器材进行了填补、改进,使得实验操作更加简单、现象更加明显,而且大大提高了学生学习物理的兴趣.
  关键词:实验探究;橡皮泥;就地取材
  作者简介:徐蔼丽(1976-),女,甘肃会宁人,理学学士学位,中学高级教师, 主要研究方向是“初中物理简易微型实验实践与研究”.
  物理是一门以观察和实验为基础的科学.做好实验对学生理解物理概念和规律非常重要,同时它又是达成物理教学目标的一个必不可少的途径.但是有些学校由于缺少实验器材使得好多实验都无法进行,教师只能以讲代做,学生没有实际操作的机会,对一些实验现象只能通过想象去记忆,使教和学的效果大打折扣.如果能够充分利用身边的材料,自己动手设计实验,用土实验代替洋实验不仅可以解决实验器材缺乏的问题,又能使学生更好地理解所学的规律、激发动手能力、提高创造能力,还能使他们切身体会到物理就在身边、感到物理非常有趣,从而达到现成器材不能达到的目的.例如,橡皮泥几乎是每个同学儿时最喜欢的玩具之一,明明是圆柱体的橡皮泥,可在她(他)们的手里,一会儿变成了“好吃的”香蕉、面包、花生等,一会儿变成了“好玩的”羽毛球、雨花石、救生圈等,不一会儿又变成了“可爱的”乌龟、金鱼、小鸟等,不胜枚举.由于橡皮泥的可塑性,在初中物理学习中同样得到老师和同学们的青睐.下面按北师大版初中物理教材编排的顺序依次介绍.
  实验探究1:探究——物体的质量与形状是否无关?用天平称出圆柱体橡皮泥的质量,再把它捏成圆球、长方体等不同的形状,用天平依次称出它的质量,发现都是相等,说明物体的质量与形状无关.
  实验探究2:探究——同种物质的密度与质量、体积是否有关?用天平测出橡皮泥的质量m,在量筒中盛体积为V1的水,用细线系住橡皮泥并把它完全浸没在水中,测得总体积为V2.则橡皮泥的密度ρ=mV2-V1.类似的,再分别把两块、三块橡皮泥捏到一起测出其密度.最后,分析数据,总结结论:在状态、温度、压强等相同条件下,同种物质的密度相同,与质量的多少及体积的大小无关.
  实验探究3:探究——影子的形成原因.把一长圆柱体橡皮泥立在桌面上,用一小手电筒在不同方位照射,观察得到:由于光在同种均匀的介质沿直线传播,在不透明体的背面形成影子.
  实验探究4:改进“探究——平面镜成像的特点”的实验器材.教材中所述的实验如图1所示,在水平桌面上铺一张方格纸,把一薄玻璃板竖直固定在纸上. 将点燃的蜡烛A立在纸上,将另一相同的未点燃的蜡烛B放在玻璃板后面与蜡烛A的像重合之处.观察像与物的大小关系,测量像、物到玻璃板的距离,等等.用蜡烛做此实验有四点不便.第一、实验开始时,点燃的蜡烛A不好固定.第二、实验过程中,蜡烛A容易跌倒而引发火灾.第三、蜡烛A在移动的过程中,往往会有高温液体从侧壁流下而发生烫伤现象.第四、随着实验的进行,蜡烛A逐渐变短,为了保持两根蜡烛完全相同,将蜡烛B也要随之切短,造成了材料的浪费.而假如用两块完全相同的橡皮泥代替蜡烛A、B,则上述问题都随之迎刃而解.
  实验探究5:探究——力的两种作用效果.用力捏一块橡皮泥,观察到它的形状发生了改变.用力推一块橡皮泥,可使它由静止变得运动、由运动变得静止、或者改变运动的方向.总结得到,力的两种作用效果是:力可以改变物体的形状,也可以改变物体的运动状态.
  实验探究6:探究——塑性、塑性形变的概念.用力捏一塊圆柱体橡皮泥,观察到它发生了形变,松开手后它不能恢复到原来的形状.像这样,物体受力发生了形变,撤去外力后不能恢复原状的性质叫做塑性,也叫做范性;撤去外力后不能恢复原状的形变叫做塑性形变、也叫做范性形变.
  实验探究7:探究——滚动摩擦与滑动摩擦的大小关系.取两块相同的橡皮泥,一个捏成圆球,另一个捏成长方体.用一直尺同时推二者以相同的速度前进,撤去直尺后,可观察到,长方体向前滑动的距离较近,圆球向前滚动的距离较远.运动的物体最终停下来,是由于受到了摩擦力的作用.运动的距离远近不同,说明物体受到的摩擦力的大小不同.因此得出结论:在压力大小相同、接触面粗糙程度相同的条件下,滚动摩擦小于滑动摩擦.
  实验探究8:探究——大气压强的存在.把一块橡皮泥平压到竖直的玻璃板上,观察到橡皮泥不掉下来,依此证明大气压强的存在.
  实验探究9:探究——浮力的大小与液体的密度是否有关?把橡皮泥放入水中下沉,浮力小于重力.把同一块橡皮泥放入浓盐水中漂浮,浮力等于重力.前后比较,重力大小不变,浮力增大,定性说明浸在在液体中的物体受到的浮力的大小与液体的密度有关.
  实验探究10:探究——影响浮力大小的因素.用细线系住橡皮泥挂在弹簧测力计下,测出橡皮泥受到的重力G物,再把橡皮泥分别浸没在水中、浓盐水中,读出弹簧测力计的示数F拉,则橡皮泥受到的浮力F浮=G物-F拉.与之类似,把同一块橡皮泥分别一半、全部浸在水中,也计算出橡皮泥两次受到的浮力.分析数据,总结结论:影响浮力大小的两个因素是液体的密度和物体排开的液体的体积.
  实验探究11:探究——浮力的大小与物体的形状是否有关?把同一块橡皮泥分别捏成圆球、长方体浸没在水中,利用公式F浮=G物-F拉计算出橡皮泥两次受到的浮力,发现两次浮力大小相等,从而得到结论:浸没在液体中的物体受到的浮力的大小与物体的形状无关.
  实验探究12:探究——轮船的制造原理.由于铁的密度大于水的密度,所以铁块在水中会下沉,那么为什么用钢铁制成的轮船却能漂浮在水面上呢? 把实心的橡皮泥放入水中,看到它下沉,沉到水底,受到的浮力小于重力.用镊子把橡皮泥从水中夹出,捏扁成一片,再把边缘一点一点折起一些,使中间空出,即把它做成“空心”的.口朝上放入水中,看到它现在是漂浮在水面上,受到的浮力等于重力.总结这个实验,我们得到:要使密度大于水的材料制成的物体能够浮在水面上,需要把它做成“空心”的,以排开更多的水,增大受到的浮力,从而浮在水面上.这就是轮船的制造原理.
  实验探究13:探究——绝缘体的导电性能.如图2所示,把电池组、灯泡、开关用导线连接起来,把一块橡皮泥接到导线夹A、B之间,闭合开关,观察到灯泡不发光.从而说明:橡皮泥是绝缘体,绝缘体不容易导电.
  通过以上实验,使我们深刻地体会到把橡皮泥应用在初中物理实验中时,操作更加简单、现象更加明显,真可谓是小材大用.其实很多就在我们身边的物体都可能成为我们很有用的实验器材.比如,取两个外观相同的火柴盒,放到相同的桌面上,用大小相同的力对二者吹气.观察到一个已飞出很远,而另一个几乎纹丝不动,为什么呢?原来一个是空的,质量较小,另一个装满小石子,质量较大.质量大的物体具有的惯性大,运动状态不容易改变.此实验是不是很有趣呢?再比如,用大针筒逐渐抽出空塑料瓶中的气体,可清楚地观察到塑料瓶逐渐变瘪,从而有力地证明了大气压的存在.等等,类似的例子举不胜举,也深受初中生的喜爱.
  总之,只要我们有一颗上进的红心、有一双善于发现的眼睛、有一对勤劳的双手,就地取材,自制教具,我们的物理课堂距高效课堂的目标也就指日可待了.
  参考文献:
  [1]闫金铎主编.《物理 八年级 上册》.北京师范大学出版社,2013.
  [2]兰启明主编.《课程标准新教案 物理 八年级 全一册》.中国和平出版社,2003.
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