1、初中物理实验教案初中物理实验教案黄洋小学胡江 何正兴一、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
2、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
3、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
4、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？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
5、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
6、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2、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
7、、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？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
8、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
9、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。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
10、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？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
11、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
12、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
13、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，
14、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投影仪U=f不 成 像0uu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。
15、【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？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
16、、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
17、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，比较得出结论是：3、分析实验3中的数据发现：六、水的沸腾【提出问题】1、你认真观察过水的沸腾吗？水在沸腾时有什么特征？2、水沸腾后继续加热，温度是不是会越来越高？3、水的沸点是否是个定值？【猜想或假设】1、水沸腾时，伴随着大量气泡上升。2、水沸腾前温度一直上升，水沸腾时
18、温度可能保持不变。3、水的沸点可能与大气压强有关系。【设计实验】为了证实上述猜想1、2，设计如图6-1研究水沸腾的实验装置（一）；图6-2所示的实验装置（二）是为了验证猜想3而设计的。所需器材：烧杯、水、温度计、铁架台、石棉网、酒精灯、火柴、中心有小孔的纸板、钟表【进行实验】1、用实验装置（一）把烧杯中的水加热至沸腾。从90开始，每隔一分钟记录一次温度，并把它填入下表中，然后在方格纸上作出温度和时间关系的曲线，如图6-3。时间/min012345水的温度/2、用实验装置（二）甲把水加热至沸腾时，温度计的示数T1= ；移走酒精灯，观测到水停止沸腾后，再换上如图乙设备。拉伸活塞，立刻又观测到烧瓶中
19、的水发生沸腾。【分析和论证】1、水在沸腾时可以观察到有气泡上升，并且气泡在上升的过程中逐渐变大，到达水面破裂，里面的水蒸气散发到空气中。2、水在沸腾时，虽然继续给它加热，但是水的温度始终保持不变。3、汽化存在两种方式： 和 。4、液体沸腾的条件是 达到沸点 和 继续吸热 。5、液体的沸点还与液体上方的气体压强有关。【评估与交流】1、如何缩短水加热至沸点温度的时间？2、水沸腾时和沸腾前气泡上升过程中有什么区别？为什么沸腾前气泡少且上升变小，沸腾时大量气泡上升且变大了？3、水沸腾时，为何烧杯口出现大量的白气？是否为水蒸气？4、气压对水的沸点影响关系是什么？七、串联电路中各点的电流有什么关系【提出问
20、题】在图7-1中，两个灯泡是串联起来接到电源上的。流过A、B、C各点的电流之间可能有什么关系？作出猜测。分三次把电流表接入，分别测量流过A、B、C各点的电流。你的猜测正确吗？通过这个实验，你能否回答：串联电路中各点的电流之间有什么关系？【猜想或假设】串联电路中各点的电流之间是相等关系。【设计实验】分别把图7-1中A、B、C各点断开，把电流表接入，测量流过的电流，看看它们之间有什么关系。换上另外两个小灯泡，再次测量三点的电流，看看是否还有相同的关系。下面分别是测量A、B、C三点电流的电路图。如图7-2所需器材：干电池两节、小灯泡两只、开关、电流表、导线【进行实验】把测量数据记在下面表中，还可以把
21、操作中出现的问题扼要地写下来。A点的电流IAB点的电流IBC点的电流IC第一次测量第二次测量【分析和论证】在串联电路中，电路中的电流处处相等。【评估与交流】实验中电流表是分三次接入电路中的，为什么没有选用3块电流表直接测量？八、并联电路中电流的规律【提出问题】如图8-1并联电路中干路的电流（流过C点的电流）和各支路的电流（流过A、B两点的电流）之间有什么关系？【猜想或假设】可能满足并联干路中电流等于各支路的电流之和。【设计实验】分别把电路中A、B、C各点断开，把电流表接入，测量流过的电流，看看它们之间有什么关系。换上另外两个小灯泡，再次测量三点的电流，看看是否还有相同的关系。分别画出测量A、B
22、、C三点电流的电路图8-2。所需器材：干电池两节、小灯泡两只、开关、电流表、导线【进行实验】实验次数A点的电流IAB点的电流IBC点的电流IC第一次测量第二次测量【分析和论证】在并联电路中，流过A点的电流与流过B点的电流 、 ；流过C点的电流与流过上述两点的电流之间的关系是： 。【评估与交流】1、实验中电流表是分三次接入电路中的，为什么没有选用3块电流表直接测量？2、当电路中两个灯泡不一样大小时，电路中干路的电流和各支路的电流之间有什么关系？九、串联电路各点电压的关系【提出问题】如图9-1所示，两个小灯泡串联起来接到电源上。图9-11、AB之间、BC之间、AC之间的电压可能有什么关系？2、串联
23、电路中各部分电路的电压与总电压之间有什么关系？【猜想或假设】1、串联电路中的电流是各处相等的，电压是产生电流的原因，是否电压也会与电流有相同的规律呢？2、串联的两个小灯泡能同时发光，说明各部分电路也一定有电压来维持，它们的电压之和是否与电源的电压相等？【设计实验】根据猜想与假设，需要对电路中的AB、BC、AC间的电压进行测量。可以分三次把电压表并联在AB之间、BC之间、AC之间，分别测量这三个电压，比较三个电压值，得出它们之间的关系。换上另外两个小灯泡，继续用上述实验方法实验，通过多次测量，看看是否有同样的关系。把三次测量的电路（图9-2）分别画在下面：所需器材：干电池两节（或学生电源）、小灯
24、泡两只、开关、电压表、导线【进行实验】1、观察实验器材，特别是所使用的电压表的量程及对应的分度值。2、按照图9-1所示电路图连接好串联电路。将电压表并联在AB之间，经检查无误后，闭合开关，测出AB之间的电压U1。将电压值填在实验表格中；再将电压表先后改接在BC之间和AC之间，分别测出BC之间电压U2和AC之间的电压U3，填在实验表格中。3、换上另外两个小灯泡，用同样的方法进行第二次测量。实验数据的记录表格：实验次数AB间的电压U1/VBC间的电压U2/VAC间的电压U3/V第一次测量第二次测量【分析和论证】通过对实际测量结果的分析回答：1、测量结果说明了什么？得出了什么样的结论？2、串联电路中
25、的电压规律是：串联电路的总电压等于各部分电路的电压之和，即U3= U1+U2。串联电路有分压作用。3、将你得出的最后结论与串联电路中的电压规律进行比较，发现有什么不同，为什么？【评估与交流】对自己的探究活动进行回顾分析，并思考在探究过程中，实验设计有无不合理的地方，操作过程有无失误，测量结果是否可靠。交流应贯穿于整个探究活动中，可以以小组为单位进行交流，也可全班交流。实验注意事项：1、在连接电路时，开关应断开；2、应按一定顺序连接电路；3、连接好电路后，先用开关试触电压表的最大测量值为15V的量程，观察电压表指针偏转情况；4、确认连接无误后再闭合开关，观察示数，如电路电压不超过3V，可改为3V
26、的量程进行测量。5、要采用更换小灯泡的方法，进行多次测量。为什么？十、并联电路中电压的规律【提出问题】如图10-1所示，将L1和L2两个小灯泡并联起来接到电源上。1、L1两端的电压和L2两端的电压之间可能有什么关系？2、并联电路两端的总电压与各个支路两端的电压之间有什么关系？【设计实验】根据猜想与假设，需要对电路中L1两端的电压、L2两端的电压及总电路两端的电压进行测量。可以分三次把电压表并联在L1两端、L2两端及总电路两端，分别测量这三个电压，比较三个电压值，得出它们之间的关系。换上另外两个小灯泡，继续用上述实验方法实验，通过多次测量，看看是否有同样的关系。把三次测量的电路（图10-2）分别
27、画在下面：所需器材：干电池两节（或学生电源）、小灯泡两只、开关、电压表、导线【进行实验】1、按照图10-1所示电路图连接好并联电路。将电压表并联在L1两端，经检查无误后，闭合开关，测出L1两端的电压U1。将电压值填在实验表格中；再将电压表先后改接在L2两端和总电路两端，分别测出L2两端电压U2和总电压U，填在实验表格中。2、换上另外两个小灯泡，用同样的方法进行第二次测量。实验次数L1两端的电压U1/VL2两端的电压U2/V总电压U/V第一次测量第二次测量【分析和论证】通过实验可以得出并联电路中电压的规律是：并联电路中各支路两端的电压都相等，即U1= U2。十一、怎样用变阻器改变灯泡的亮度【提出
28、问题】怎样用变阻器改变灯泡的亮度？【猜想或假设】1、滑动变阻器为什么能改变连入电路中的电阻？2、要使灯泡和变阻器中的电流大小相同，变阻器应与灯泡串联还是并联？3、要能控制电流的大小，应试使用变阻器上的哪两个接线柱？4、如图11-1所示，当滑片向A端滑动时，灯泡的亮度如何变化？【设计实验】实验要求利用滑动变阻器改变灯泡的亮度，因此我们应对滑动变阻器的结构有所了解。在实验之前，观察滑动变阻器的结构，完成下面的问题：1、滑动变阻器主要由几部分组成？2、变阻器滑片上的小金属片上的两数据的含义？3、电阻丝什么位置的绝缘漆被刮去了？4、哪两个接线柱之间的电阻是不变的？5、哪两个接线柱之间的电阻最大？哪两个接线柱之间的电阻最小，几乎为零？6、移动滑片时，哪两个接线柱之间的电阻随着改变？朝哪个方向移动时电阻变大？分析：1、构造：滑动变阻器是由瓷筒、套在瓷筒上表面涂了绝缘漆的电阻丝绕成的线圈、瓷筒上方架在绝缘架上的金属杠、以及套在金属杠上的滑片组成。2、原理：靠改变连入电路的电阻丝长度来改变电阻。
