初中物理实验教案

初中物理实验教案北陵中学李晓婧1一、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：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。2表1实验次数伸出桌子边的长度钢尺振动的快慢音调的高低第一次第二次（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，再根据乒乓球被弹开的幅度来推断音叉振幅的变化。3、将观察到的现象记录于表2中。表2实验次数音叉发声的响度乒乓球被弹开的幅度音叉振动的幅度第一次第二次【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。【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？3二、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。实验次数入射角i反射角r第一次第二次第三次42、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。入射光线反射光线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，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？5三、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6象记录于表中。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？7四、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，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、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8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：物体到凸透镜的距离u像到凸透镜的距离v像的大小（放大或缩小）像的正倒分析上表中的数据，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1234567物体到凸透镜的距离(cm)50.035.022.520.018.015.012.0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应用物体到凸透镜的距离（u）像的正倒像的大小像的虚实像到凸透镜的距离（v）u2f倒立缩小实像Fv2f照相机U=2f倒立等大实像V=2fFu2f倒立放大实像v2f投影仪U=f不成像0uf正立放大虚像vu放大镜注意：（1）物体靠近焦点，物距减小，像距变大，像就逐渐变大。（2）像的正倒、虚实、大小都是相对于物体而言的。【评估与交流】为什么有的时候无论怎样左右移动光屏，在光屏上都不能呈现烛焰的像，其原因可能是什么？9五、固体溶化时温度的变化规律【提出问题】有很多物质在熔化时是先变软后再慢慢变成可流动的液体的，如蜡、橡胶、沥青等；而有些物质在熔化过程中没有变软、变稀的过程，而是直接变成液态，如冰、海波、铁、锡等，那么：1、不同物质在熔化时温度变化规律是否相同？2、不同物质熔化时的熔点是否一样？3、物质由液态变化为固态时，温度变化规律是否相同？【猜想或假设】1、不同物质在熔化时虽然状态变化过程有些不同，但要加热温度都会上升。2、不同物质熔点不同。3、物质凝固时，温度变化有无规律可循，取决于物质的种类。【设计实验】1、把一定量的海波和蜡分别放入试管中后，放在火焰上加热，然后用温度计测量它们的温度变化，每隔一分钟记录一次温度。2、把海波已熔化的试管放入冷水中冷却，再每隔一分钟记录一次温度。所需器材：酒精灯、试管两支、烧杯、水、温度计、铁架台、石棉网、火柴、海波、蜡、钟表【进行实验】1、研究海波的熔化温度，每隔一分钟记录一次温度，把结果记录在下列表格中。时间/min012345…海波的温度/℃蜡的温度/℃2、如图5-2、图5-3所示，用方格纸上的纵轴表示温度，温度的数值已经标出；横轴表示时间，请写出。根据表中各个时刻的温度在方格纸上描点，然后将这10些点用平滑曲线连接起来，便得到熔化时温度随时间变化的图像。根据你对实验数据的整理和分析，总结海波和蜡在熔化前、熔化中和熔化后三个阶段的温度特点。3、研究液态的海波和蜡在凝固时的温度变化，每隔一分钟记录一次温度，并把相应的数据记录在下表中：时间/min012345…海波的温度/℃海波的状态时间/min012345…蜡的温度/℃蜡的状态【分析和论证】1、分析实验1中的数据，得出结论是：2、分析实验2中的图像，比