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教具设计的意义，基本思想及改进要 目 录 第 一 篇 教具设计的意义，基本思想及改进要求 一．教具的设计意义…………………………………… 1 二．教具设计的基本思想……………………………… 2 三、设计与改进要求…………………………………… 4 第二 篇 一．热学部分教具设计与制作 （一）固体热胀冷缩演示仪………………………… 10 （二）橡皮条热机…………………………………… 12 二．电学部分教具设计与制作 （一）静电演示装置制作…………………………… 15 静电单摆……………………………………………… 16 静电双摆……………………………………………… 16 跳球…………………………………………………… 17 滚球、滚环、滚筒…………………………………… 17 避雷针………………………………………………… 17 电风轮………………………………………………… 18 （二）多功能电路示教版的设计制作……………… 23 （三）洛仑磁力演示装置的制作…………………… 24 第三 篇 一.热学实验与制作 小制作一 自制空气温度计…………………………30 小制作二 自制量热器………………………………30 实验一 研究蒸发…………………………………31 实验二 简易制冷 实验三 研究沸点、沸点与压强的关系…………32 实验四 冰使水沸腾………………………………33 实验五 研究露的形成……………………………34 实验六 模拟降雨…………………………………34 实验七 观察茶的升华……………………………35 实验八 固体分子引力实验………………………35 实验九 液体分子引力实验………………………35 小制作三 改变物体内能演示装置………………… 36 小制作四 自制气体膨胀做功温度降低装置（一）…… 37 小制作五 自制气体膨胀做功温度降低装置………… 38 实验十 热和功的转化（之一）…………………… 38 实验十一 热和功的转化（之二）……………………38 小制作四 汽油机工作原理实验装置…………………39 二．电磁、原子物理实验与制作 实验一 绝缘体可以变为导体……………………… 40 小制作一 自制伏打电池………………………………40 小制作二 自制盐水电池………………………………41 小制作三 自制单刀双掷开关…………………………41 小制作四 自制检流计…………………………………42 小制作五 自制滑动复阻器……………………………42 实验二 研究电动与哪些因素有关………………… 43 小制作六 自制电铃……………………………………44 小制作七 自制小电动机………………………………45 三．热电磁综合实验与制作 小制作一 水塔控制电路模拟装置…………………46 小制作二 温度报警装置……………………………46 小实验一 利用电视机做几个实验…………………47 小制作三 厕所灯的自动开闭………………………49 小制作四 磁控小台灯………………………………50 第 一 篇 教具设计的意义、基本思想及改进要求 一、教具设计的意义 物理教具是指在物理教学活动中所使用的专门用具。它能够展示物理现象揭示事物变化的规律，便于教师教学，也便于学生学习。如果在物理教学活动中不用这种教具，有些问题教师就说不清楚，学生也听不明白，从而会感到物理难学，失去对学习物理的信心，使物理教学很难获得成功。 物理仪器也属于教具范围，是教具中较为复杂、高级的部分。我国虽然有不少教学仪器的生产厂家，但在各种特定的教学环境中有的仪器不一定完全适用，而有些仪器若能略有改进，就会具有更多更好的教学功能。物理教师在教学的第一线，有着使用仪器的切身体会，只有我们才能完成好上述任务。物理教师在长年的教学活动中，对物理知识的理解及其教学活动中的表现形式，会有其自身特有的体会，为了提高教学的效果，实现自己在教学中的创造活动，我们会自觉地设计和制作教具，把改进和制作教具作为自已份内的事。能动手制作教具是中学物理教师的基本功，是一个优秀物理教师的必备条件。 从国内许多物理教学改革的成功经验来看，师生都参加物理教具的设计与制作是动手动脑的一项创造性活动，是搞好物理教学的好形式，它有利于学生智力和能力的增长，有利于学生劳动观点和创造精神的培养，学生在物理教具的制作过程中实际上为自己建立一个身临其境的学习环境，有利于把课堂知识与真实的世界联系起来，从而取得良好的学习效果。 我国还是一个比较穷的国家，每个中学都期望由国家配备或筹资购置仪器是不可能的，师生自制教具解决了教学中的困难，发扬勤俭办学的优良传统，所以师生自制教具不仅是可行的，而且是必要的。 当前，我国大力推行素质教育，素质教育不是一个空的东西，不仅仅是一个理念层面的东西，自制教具就是我们教师在岗位上搞素质教育一个非常重要的领域和载体，用创新精神和实践能力的理念培养指导我们开发自制教具，就是搞素质教育，要通过自制教具活动来进一步提高我们教师队伍的素质，来提高我们教师队伍的水平，提高教育质量。 自制教具不是可有可无，而是不可缺少必须坚持，自制教具也是不可替代的。自制教具来源于实践，构思巧妙，制作容易，节省经费，方便使用。更重要的是有利于教师和学生创新精神、创新能力以及实践能力的培养，作品的形成本身就是一个不断创新过程和师生不断地培养他们好奇心，探究精神的创作过程。要把自制教具活动作为我们全面推进素质教育，培养创新精神和实践能力的一个重要载体，并要建立完善的机制来推进这一项工作进一步拓展。 二、设计的基本思想 教具的设计首先是为教学内容服务的，设计的教具应作为辅助教学的工具，它能够准确地形象地展示现象或揭示规律。例如在讲到超重、失重现象时。学生就比较抽象费解，因此必须配合演示仪器习能使学生更好地认识和理解这一现象。 在以前的教学中，我们往往用普通弹簧秤演示这一现象，由于在演示时需要用手提着整个系统急剧上升或下降，弹簧秤上的示数也不断变化，很难观察清楚实际上起不到演示超重、失重的作用。而一种自制超重失重示仪，效果明显，加深发学生对这一现象的理解；且造价低廉，一般中学生都可以自己制作。 又如在中学物理课本中，在讲到焦耳定律时，都是直接给出定量的结论，回避了定量的实验。其原因是传统的实验装置中发热器的供热少而慢，实验用的时间太长，散热过多，造成的误差过大，这样的实验既费时，效果又不好。改进这一实验的关键，必须使发散器在较短的时间内产生足够多的热，并使操作尽量简便，以缩短实验所需的时间，从而减少热量的散失。按照这一思想设计并制作的焦耳定律实验仪，结构简单，操作方便，实验效果好，一般学校都能制作，并取得较好的实验效果。 引导学生制作简单的物理教具或学具，我们一般称作科技小制作，也可紧密结合教材内容，如游标卡尺、小天平、杆秤、弹簧秤、望远镜、电子门铃、小电机、无线电收发机等，还可以应用所学的知识制作航模、车模、船模等等。 其次，教具的设计必须切实可行。根据学校的实际情况，能提供多少财力和物力，量力而行，最好是就地取材，因陋就简。如用分光镜观察氢原子光谱的实验，一般中学很少有较好的教室遮光设备，因而往往干扰的光束入射到分光镜上，观察到的氢原子特征光谱衬上了淡淡的连续光谱的背景，学生看到的是彩虹一样的一片，什么色都有，这显然不能达到教学的目的。如要重新设计制作一个实验，谈何容易，一般情况是做不到的。若都要改善教室的遮光设备，可能也脱离目前中学的实际。教师如按照仪器的形状制作一个稍大一点的箱子，其上作一个观察孔，让箱子把三棱镜和平行光管部分全罩起来，便会获得较好的观察效果。这种制作是谁都可以做得到的。 再其次，教具的设计还要考虑趣味性。中学生正处在青少年时期，他们对周围的世界有着广泛的兴趣。物理教学中本来就有许多有趣的东西，如果我们能在教学中把这些有趣的东西结合起来，就会引发学生们学习热情，从而收到良好的教学效果。 运用教学中的物理，知识制作了许多教具，其中有一部分可以用气功、魔术来进行表演。例如他用软塑的饮料瓶，做的沉浮子，选择一个同学用“发放外气”来煞有介事地表演，令在场的观众惊讶不己他把多个这样的“节目”制成录像带用于教学，引起了学生们的极大兴趣，大大激起了学生学习物理的积极性。 为了让学生们更好地理解反冲现象，设计制作了水火箭。用的材料仍是软塑的饮料瓶，瓶的周围对称地粘上四片叶子，瓶口紧塞橡皮塞子，塞子中心插入一个气门针，瓶里灌上水，再使整个“火箭”倒置在一个固定的支架上，用一般气管由瓶口向瓶内充气，当瓶内的压力达到一定量值时，水即冲开瓶塞，“火箭”可上升30—40米，真是出入意外，令人惊奇。也留给了学生们对这一物理现象的深深思考 教师在引导学生做小制作中，例如制作小风轮，说明空气受热密度减少引成了对流；用纸盒烧开水，说明开水的温度恒低于纸的燃点温度，这些有趣的物理现象的展示和解说，激发了同学们的兴趣，学到了知识，真可谓“寓教于趣”、 “寓学于玩”。 三、设计与改进要求 教具设计与改进的要求，大致有以下几条。 1、教具能正确地说明物理问题，能揭示事物的本质。 例如，某一旋转式磁 场发电机是这样设计的， 图1是一个木制的框架， 其上支撑着一个用导线绕 制的线圈，ab是线圈导线 的二端头；B是一个木盒 子，里面放着数根条形磁棒，模拟一个强的条形磁铁，盒子用一个钉子支着，盒子上方再跟摇柄相连，摇柄便可带动“强条形磁铁”旋转。这就是一台“旋转磁铁场式发电机”。 把线圈的两端ab接于大型电流计上，便可在课堂上作演示实验。 这个教具，突出地显示了发电机的组成和基本原理。当摇柄摇动时，接于ab的大型电流机指针明显地偏转，表明了感生电流的产生和发电的原理；摇柄转动一周时，可见到电流计的指针向左和向右各偏转一次，这说明感生电流是交流电；摇柄转动速度加快时，电流计指针偏转的速度也加快，偏角也变大，形象地说明了交流频率与磁场频率一致，也说明感生电动势大小与切割磁力线的速度有关。 此教具演示方便，原理清楚，近于赤裸裸的揭示了事物的本质，不失为自制的一个好教具。 2、结构简单，使用方便。物理实验用的教具，以结构简单为好，要让学生一眼就能看清教具的各个部分，能直接看出教具所揭示的物理内容。不要用复杂的部件，以致掩盖了所要展示的事物的本质使教具成了个黑匣子，就不会起到好的教学效果。图2表示的一台旋转磁场演示仪。它是这样设计的：A是一个用木板支起的框架，B是一块蹄形磁铁，c是用一段粗铁丝弯成的摇柄。在蹄形磁铁的两极间，立一枚缝衣针，再找一个日光灯触发器的铝外壳，支于针上。 这就做成了一个结构简单、效果又了的旋转磁场演示仪。只要摇动摇柄，“旋转磁场”的概念，就会非常直观地展示地学生面前。 3、自制的教具必须有较好的稳定性，实验的成功率高。如果教具在实验的过程中很难操作，数据读不准确，得不出实验所要求的结果，或者实验的成功率极低，这样的教具给学生演示，学生会愈看愈糊涂。他们会感到物理难学，产生学习物理的消极情绪，会给物理教学带来负效应。 高中物理牛顿第三定律“研究作用力与反作用力”的演示实验，作如下改进，就会使操作简单，得到很好的实验效果。 演示装置如 图3，它是由一 只透明有机玻璃 槽和8根截短的 玻璃管组成(尺 寸如图)。有机 玻璃的厚度为2 -3毫米，槽内玻璃管直径为6毫米，长为20毫米。 演示时把有机玻璃槽平放在书写投影仪上，8根玻璃管均匀地放在槽内，再用J240条形磁铁一对(其中一根去磁，并涂上其他颜色作为铁条)，平放在玻璃管上，先用手压住，使两磁铁中间相隔5厘米左右。当松开后，就可以观察到磁铁和铁条相互吸引的现象。表明两个物体间的作用总是相互的。 如果槽内放一对条形磁铁，又可演示初中物理中的“同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引”的演示实验。 又如在初中和高中物理中都有磁场对电流的作用演示实验，一般不易成功，其原因是：（1）选材不合理，滚动部分导体的质量太大；（2）马蹄形磁铁磁性减弱；(3)制作工艺粗糙，导轨高低不平；(4)电源选用不当，电流不够大；(5)滚动部分导体与导轨之间，导电性能不可靠。下面介绍一台自制的教具，动作灵敏，准确无误，制作调试简单，成功率高。 底座①是一块长25厘米、宽为l 5厘米、厚l厘米的木板。在 扳上钻四个直径5毫米的孔，再用长2厘米直径5毫米的螺丝拧紧在孔中以固定导轨。同时让头朝下，成为垫脚。孔间距离分别为9厘米，2l厘米。 导轨②用直径2毫米以上的铜丝加工成“”形状，长2l厘米。分别焊在四颗螺丝上，使底座表面与导轨间的高度大致为马蹄形磁铁外口径高度的二分之一，调整两导轨在一个水平面上。 滚动部分导体③采用长11厘米直径l毫米以下的铝丝。 力求质量小、平直。 马蹄形磁铁④尽量采用磁性强的磁体，它不用固定，以便于改变磁场方向。 电源线⑤焊接在事先装在螺丝上的焊片⑧上，通过小型双刀双掷开关⑦引出与电池组连接。电键兼作转换电源方向之用，固定在底座上。电源切勿用学生电 源。电池组电压保留到 9伏。整个装置如图4 所示。 演示时，打开电 键，连接电源，用细砂 布把导轨、铝丝打磨光亮，这时要特别注意，铝氧化膜，把铝包裹起来，会严重影响电路连接处的导电性能。所以，图4这一程序是演示成败的关键。然后把铝丝放在两磁极外的导轨上。在闭合电键的瞬间，由于两导轨被铝丝连成一个通路，通电铝丝立即在磁场中受力的作用丽滚动。由于铝丝质量极小，即使导轨放置稍不水平，铝丝也不会因存在下滑的趋势而自行滚动或于脆不滚动。改变磁场方向或者电流方向，通电铝丝的受力方向也随之改变，说明通电导体在磁场中的受力方向分别与磁场方向、电流方向有关，可用左手定则检测出来。 每次演示时，仍要用细砂布把导轨、铝丝打磨光亮才能保证演示的成功。 4、记录数据准确，实验效果好。例如在初中物理中讲压强这个概念时，一般用小木桌倒放在沙上做演示。这个演示这能粗略地说明问题，表示压力产生的效果不仅跟压力的大小有关系，而且跟受力面积的大小也有关。但这个实验不能给出压强的计算公式，如在教学中就按上述的演示实验结果，生硬地提出压强公式，这使学生难以理解和接受。若用木板作一方形容器，里面装满于面粉，再用相同的两块长方形的铁块，分别竖放、横放、叠放在于面粉上，欲陷．入面粉的铁块，先沾水，再甩掉水滴，这样每次都可以测量出铁块陷入面粉的深度，再比较出各次陷入铁块曲面积和压力，即可得到压强公式。这个实验的制作和准备都很简单，但数据的记录准确实验效果好，在教学中能起到较好的作用。 5、要有足够的可见度。好的演示仪器要有明显的效果，足够的可见度，演示时要尽量能让最后一排同学都能看清楚。例如在演示惯性实验时，由于原来的惯性’演示仪及钢球都太小，演示时班上大多数学生都看不清，某位老师进行了改装，将一玻璃管固定在铁架上，用装有细沙的乒乓球代替钢球，因为乒乓球是白的，用黑板作为衬托，色彩对比明显，可见度大大提高。 又例如真实的晶体管太小用来观察和演示都不方便，可以把它加工放大。用一个真实的二极管封入一段长约20厘米的纸筒内，使引线从筒的两端引出来并接长，筒外涂上颜色，画上标记，如图5所示，活似一个特大号的晶体二级管。用大型 欧姆表演示二极管的特性，便会真实鲜明地反映二极管的单向导电性。 用同样的方法，也可以把很晶体三极管加工成“特大号的晶体三极管”。 又如，制作一气体温度计，可以增大温度 显示的可见度，如图6所示用橡皮管c将一支小试管B和u形管A连接起来， 即是简易的气体温计，有它来演示，有较好的可见度，而且温度的显示比较灵敏。若用此温度演示比热的实验，容器D中的液体直接用酒精灯加热，效果非常明显。 6、尽量使一个教具具有多种功能。 如演示起动器和镇流器在日光灯上的作用，按制成两块演示电路板。其中T为8w目光灯管，sL分别为起动器(采用塑料外壳的，以便于观察起辉和断辉的情况)和镇流器L1和L2分别为白炽灯氖泡(其中辉电 压高于70伏)。再取一条连接 电路用的导线便可微成如下组合实验。 图7 (1)在Ac间接交流220V电源，再以导线连接1.2，可以看出日光灯正常发光的过程。 (2)取下起动器s，接通日光灯电源，拨动开关K，可以发现起动器s仅起着自动开关的作用。 (3)用导线连接4、3，将220V交源改接干BC间，白炽灯正常发光若导线改为连接2、3，可见白炽灯变暗。说明镇流器L通上交流电时，起着降压限流的作用。 (4)在CD间连接一节电池，在接通和断开是时， 分别观察氖管都不起辉；或用接能5、6。CD间的干电池再做接通和断开的动作，即能发现，断开电源时，氖管起辉。前后比较，说明镇流器在断电时有升高电压的作用。实际上，在这个电路里，断电时镇流器L把氖管两端的电压提高到70伏以上。 教具的组合使用，潜力很大，只要教师在教学中多实践、多动脑，肯定会发现许多巧妙的组合，使有限的教具在教学中发挥更大的作用。 7、自制教具要就地取材，因陋就简。自制的教具只要能说明问题，要在教学中起到作用就达到了目的，不一定非要有多么特殊材料，多么好的工作条件。要能就地取材，利用废旧物品。就这些土教具，能顺利地完成物理上的所有实验。按照这样的想法和做法，条件再差的学校也能自制教具。 8、设计教具应注意使用安全和保管方便。在制作电学教具时，有时就要用220伏电源，则接头处必须注意绝缘好，以防触电。所有教具设计时还要考虑到它的使用和存放的方便。演示用的教具，还应考虑携带和在桌面上的摆放，以及演示操作和讲解的方便. 第二编 一、热学部分教具设计与制作 (一)固体热胀冷缩演示器 一般物体都在温度升高的时候膨胀，在温度降低的时候收缩。条件相同时，固体膨胀最少，液体膨胀得较大，气体膨胀最大。如何把固体较小的热胀冷缩现象显示出来，这一节制做一种双金属片热胀冷缩演示器，来达到这一目的。 设计思想与方案 常用的固体热胀冷缩演示仪有以下几种。 一、固体线胀仪如图1所示。 用线胀仪演示金属热胀、冷缩并比较铁、铜、铝棒的伸 长情况，为了便于观察应用框杆将微小伸长进行放大。 二、热膨胀球如图2所示。 在加热前铜球能穿过铁环，将铜球 在酒精灯上加热后，体积胀大， 不能穿过铁环。 三、双金属棒如图3所示。 长度相同的黄铜片和铁片，铆合 在一起组成双金属棒，加热时因膨胀 不同而发生弯曲。 四、热胀冷缩演示器如图4所示。 将重铁棒的一端钻孔，另一端加工成螺纹，放入特制的铁支座凹槽内。将铸钢销钉插入铁棒一端小孔内，另一端用大螺母拧紧，然后用加热器将铁棒加热并进一步拧紧大螺母，再将整个装置放入水中冷却，铁棒遇冷收缩，使铸钢销断裂，显示巨大应力。 以上几种演示仪虽都观察2到固体热胀冷缩的特性，但有的可见度较小，有的趣味性较差，下面我们制作一种既能明显观察到固体热胀冷缩特性，又能说明热胀、冷缩在实际生活中应用的装置。整体结构如图5所示。 材料与工具 铝片(或铜片)铁片、木条，木板，有机玻璃杆，灯泡．插座，插头、导线。 制作方法与步骤 一般常用工具。 本装置主要器件是双金属片，其制做方法是用长22厘米。宽2厘米的铝片(或铜片)和同样大的铁皮铆合在一起请参阅有关资料。铆合时铁片都铆在下面，铆钉可用铝丝自制。其方法是将铝丝垂直夹持在虎钳上，端头露出钳口，用手锤锤击外露部分，使其镦粗型成帽；再取下铝丝，按所需铆钉长度截断铝丝。铆接时先在铝片和铁皮上钻孔，将铆钉插入孔内，再用手锤锤击，使铆钉镦粗，两端形成帽，以此将部件固连。双金属片就制成了。 用螺钉制成两个触点。触点1固定在木条上，触点2固定在绝缘支架(用有机玻璃制成)上，双金属片和木条的左端固定在带弹性铁片的木块上，以便使双金属片在支架上任意升降。下面接220伏，60—100瓦的白炽灯泡，灯泡与触点1和2串联，这样的装置中触点1和触点2就成了一个由双金属片控制的开关了。 为了保证安全，本装置的双金属片并未串联在220伏的电路中，触点1和触点2的金属部分应加保护罩，以防触电。触点间距离的调节，要在接通电源前进行为好。又因1和2的触头处容易氧化，往往因接触电阻大而影响效果，使用前要用沙纸擦净触头。 调整与使用 使用时先调节一下触点1位置，使它碰到触关2并稍压紧一些，然后将插头接到220伏交流电源上，使灯泡对双金属片加热。约隔l-2分钟，由于双金属片伸长并向下弯曲，两触点断开，灯泡熄灭；再经 片刻，双金属片冷却，又使触点接触，电路自动接通，灯泡又亮起来对它加热。就这样双金属片随温度的变化，不断地弯曲伸长，伸直缩短，控制灯泡的亮熄。 学生看到灯泡忽亮忽暗的现象，是很感兴趣的。但更重要的是应用它来做自动控制温度的恒温箱，只在用废继电器的触点焊在1和2上，并把以上装置效在一个箱里即成。木箱顶插入一支温度计，如果要使恒温箱控制在某一温度，例如80℃时，可以先使1接触2并接通电源(调节旋钮可装在木箱外面)，点亮电灯。这时从温度上可以看到木箱内的温度在不断上升，当温度计示出80℃时，立即调节使1刚刚接触2，则电灯仍亮而温度继续升高，结果双金属片伸长而弯曲，就自动切断电源，木箱内温度将开始下降而使双金属片恢复原状。这样忽亮忽暗，就可以自动保持箱内的温度控制在80℃左右。如果把恒温箱控制在三十凡度时，就可以利用它孵化小鸡。 (二)橡皮条热机 一般物体具有熟胀、冷缩特性，但个别物体却是在温度升高时收缩。本节我们要制做的橡皮热机就用来观察橡胶受热收缩的装置，用本装置还可以说明热机、热辐射等物理概念。 设计思想与方案 目前用来观察橡皮条热缩冷胀现象 的较简单的实验装置如图6所示。把下端系有重物的橡胶管悬挂起来，外面套上紫钢管。将紫钢管加热，热量 逐渐传递到橡胶管，重物不断上移，说明 橡胶收缩。 另一种方法是橡胶带发动机如图7所示。本 装置主要由自行车轴、金属圈、橡胶带、红外线灯、 反射镜、支架组成。将橡胶带制成辐条，用这些辐条 把车轴和金属圈连接起来，制成一个重要均匀分布的 车轮，并把它安装在支架上。打开红外线灯，并安放 好反射镜，集中照射车轮斜下方的局部区城。这个区 城内的橡胶带受热收缩导致整个车轮的重心向斜上方偏移，弓I起车轮转动。随着车轮转动，缩短的橡胶带离开高温区，又恢复原来长度。这时又有新的橡胶辐条转入高温区，它们同样受热收缩，使车轮转动。这样就使车轮连续不断地转动起来。 前面介绍两种装置演示橡胶条的热特性，虽然现象都很明显，特别是第二种还具有趣味性，但是较笨重，还得用反光镜和专用红外线灯。下面我们设计制做一种取材容易，灵巧美观，而且现象明显有趣的装置。 装置结构如图8所示。主要由转轮、支架和热源构成。 材料与工具 橡胶条(皮筋)70条、直径3．5毫米的铁丝、厚度3毫米的有机玻璃板、 凹坑有圆头的螺杆两个、钢针1个，聚光灯泡、灯口．导线、插头、万用铁支架。， 一般常用工具。 制作方法与步骤 一、转轮的制作 用600毫米长、3。5毫米粗的铁丝，把两端点蘑成同样倾角的斜遄，弯成半径84毫米的圆圈，交接处斜面对斜面用细铁丝拧紧。再把铁圈锤平让整个环都处在同一平面内。 用3毫米厚有机玻璃板(或塑料板)做成半移25毫米的圆盘， 在离外缘5毫米的圆周上间隔约1.5毫米均匀占65个1毫米孔径的小孔。在圆盘中心也钻出1毫米左右的小孔，找一较粗的钢针将穿线端也磨尖，插入塑料圆盘的中心孔内，再用502胶粘紧。 这个钢针是转轮的轴，要求必须垂直转轮平面并处在转轮的质量中心。否则会影响转轮的灵敏度。 转轮用的橡胶条是很容易买到的女孩扎小辫用的较粗的皮筋儿。将65根皮筋均匀地环套在铁丝圆圈上，另一端挂在用订书钉做成的钩子上。订书钉的另一头插入塑料圆盘边缘的小孔内，这样整个转轮就制成了。 二、支架的制作 用3毫米厚的有机玻璃板做成长110毫米、宽35毫米的直板， 板的一端中部锯出长10毫米、宽5毫米的槽孔，将端面有凹坑的螺杆(充当转轮转轴的轴承)紧固在槽孔内。将两个相同的直板相距45毫米粘在用有机玻璃(或塑料)做成的底板中央，装置的支架就做成了。 三、热源 这部分可根据本单位的条件组装成如图2-2一l7所示的高度可调的灯座架。灯口内装上40—l00瓦聚光灯泡。 调整与使用 将做好的转轮装在支架上，调整支架上的轴承(螺杆)左右位置，让转轴在轴承内松紧合适，使转轮转动灵活。调整轴承上下位置，使转轮平面垂直水平面。前两项调了后再调整个转轮的重心使其处在转轴上。调整方法是移动被拉紧的橡胶条之同的间距或在转轮边缘上粘些橡皮泥，尽量使转轮在慢慢转动时能够停留在任意位置上。 演示时将热源移近转轮，灯光照在转轮一侧的橡胶条上，橡胶条受热收缩拉动铁圈使转轮重心向另一侧，转轮所受重力对转轴产生力矩，转轮开始转动。将热源放在另一侧，转轮向相反方向转动。有趣地说明橡胶受热收缩的特性。 上述实验过程中，光照转轮一侧为高温热源，其余部分为低温热源(室温)。转轮处在两种热源下的转动即为热机的工作过程。若将灯光均匀照射整个转轮，轮子不会转动，这就说踞了热力学第二定律。 上述实验若用同样功率的红外线灯代替聚光照射转轮，轮子转动的稍快一些，这说明红外线灯的热效应比一般白炽灯要大． 思考与习作 本节制做的装置，关键之处是哪部分?如何将关键部位调整好? 二、电学部分教具设计与制作 (一)静电演示装置的制作 静电学的内容比较抽象，很需要做一些直观的演示。静电实验的范围广泛、内容丰富。它包括：静电的产生和检验、静电的分布、电力线、电容器和静电的应用等。若没有足够的静电演示实验，会给学生学习这部分内容带来巨大的困难。 我们要制作的静电演示装置是：静电单摆、静电双撰、跳球、避雷针模型、电风轮等。分别用于演示静电感应与静电力、尖端放电及其应用等。这些装置结构简单、造价低廉、便于制作和推广；而其演示效果显著、生动有趣。 设计思想与方案 传统的静电演示装置种类繁多，用途单一。近年来，具有多种综合功能的静电仪器问世，圣口DJ-4型多功能静电演示仪。但其价格昂贵，近期难以普及。如何吸取原有仪器的精华，利用身边的材料研制性能可靠而便于推广普及的教具，是物理教师的一项重要任务。我们以易拉罐为主要材料设计和制作了静电单摆、静电双摆、跳球，避雷针模型和电风轮等。下面分别作详细介绍： 一、静电单摆：如图9所示。两罐之底相对，相距约8cm水平放置的易拉罐(1)，用塑料腋带固定在绝缘底座(4)上。绝缘支架(2)(有机玻璃或其他塑料杆均可)用丝线或尼龙线吊起的导电乒乓球(3)位于两罐底之间，但要稍偏向一侧。易拉罐顶端分别感应起电机的两极相连(用带鳄鱼夹的通过导线夹住罐的顶端)。摇动起电机，导电乒乓球上的左右两侧带上异种电荷。它首先与它所偏向的一侧的罐底相碰，进行电荷交换? 使球带上与该罐所带的同种电荷，然后被排斥而摆至另一罐底。如此周而复始，不停地摆动起来，敲击罐底，嘭嘭作响，形象地演示静电感应与静电力的相互作用。 二、静电双摆：如图10所示。 (一)易拉罐3个。 (二)左右易拉罐金属架。 (三)用丝线或尼龙线悬挂的导电乒乓球或不金属球。 (四)有机玻璃杆或其它塑料杆。 (五)中易拉罐支柱。 (六)绝缘底座。 原理同前。 三、跳球：用于演示静电力的相互作用。如图11所示。 (一)上易拉罐。 (二)下易拉罐。 (三)透明绝缘筒。用投影胶片或剪开的塑料瓶 卷在上下两易拉罐上，并用透明塑料腋带固定。 (四)导电球。两罐底相对，相距约8m。 (五)上下罐各接起电机的一个极。摇动超电机， 小球上下74，撞击上下相对的罐底。 以上是单球跳的装置。著采用串并措施可组成双 球跳的装置。如图12所示。两球的大小不同，其跳动 的速度也不同。 四、滚球、滚环、滚筒 (一)滚球：在图11的 基础上，用导电乒乓球或其他金属小球取代原绝缘筒内的小球，整个装置水平放置于绝缘板上。如图12所示。 (二)滚环：在图13(a) 的基础上，用铝环(可以是跳环实验中的铝环．可以是用易拉罐剪成的铝环)取代绝缘筒和导电乒乓球。或如图13(b)所示。 (三)滚筒：如图13(c)所示，用整个易拉罐或其他金属小筒取代图ll中的铝环。 五、避雷针模型 (一)在图11所示装置的基础上，用插有小金属球的钉子和另一只钉子取代跳球。如图14所示。 如图15所示。罐1、8的 上端和罐2、4的下端各用一只鳄鱼夹夹住，分别与起电机两极相接。其演示效果同图14。 (二)把易拉罐剪开、展平，去掉棱角和毛刺，可以制成传统式的避雷针模型，如图16(a)所示。易拉罐最好用铁制的。 若用玻璃罐头瓶取代图中的底座和板2，用与瓶盖等面积的另一金属板取代扳1，则构成如图16(b)所示的避雷针模型。 六、电风轮 如图17所示，这是用易拉罐剪成的最简单的电风轮(也称富兰克林电轮)。由于尖端放电，产生反冲作用，故使风轮向针尖的反方向转动。 材料与工具 易拉罐9只、铅丝(直径1.5mm、长90cm)平行板电容器支座3个、乒乓球2个、尼龙线、普通胶水(或浆糊)、502胶、硬泡沫塑料、铝箔(二个香烟盒中的内包装)、投影胶片2张(或雪碧汽水透明塑料瓶2只)、铁钉2个、带小孔的小金属球1个、薄铁片(或铜片)、有机玻璃(或其他塑料)板1块、木杆1根(1.5cm x l.5cm×1.5cm) (或塑料杆宽1．5cm、长l.5cm)、M4x2。螺钉2个、焊锡、透明胶带、铝环1个、子母扣1个、韦氏起电机(或感应圈及18—20KV高压硅堆4只)、锷鱼夹、导线、细铅丝。 制作方法与步骤 一、乒乓球导电层的制作方法 (一)用铝箔按图18所示的形状和尺寸剪成梭 腹相连的12片(取12cm×6cm铝箔一片，将其折成 12等份，每份宽为1cm，剪成梭形)，在每片铝箔的纸面上均匀地涂一层胶水(或浆糊)，按顺序贴于乒乓球的外表面。 (二)也可用金楼或石墨粉(于电池中的碳棒或电机上的碳刷制成粉末一石墨粉)与胶水均匀混合，涂于乒乓球上。再用502胶将一根尼龙线的一端粘于导电乒乓球上， 待干后则成为可以摆动的导电乒乓球。 二、导电跳球的制作：取一块硬泡沫塑料用剪刀反复修剪出一个直径约2cm的圆球(因材料所限，球表面不可能十分光滑)， 用铝箔包好粘牢。或外涂一层墨汁凉干或烘干即成。 三、取l 5cm×1.5cm×1．5cm的木杆一根，作为静电摆的横粱，在距其右端1cm处钻一竖孔(Ф4)；在距杆的左端lem处钻一横孔(Ф1.5)。取平行板电容器的带绝缘 立柱的底座作为静电摆的支座(见图19(a))。 四、取直径l。5mm长90cm的铅丝一段，穿过横粱横孔，将铅丝分成左右各半，按图19(b)所示数据弯折。两圆环各沿纵轴 转90°而相对，分别套住左右易拉罐。 五、将横粱固定于绝缘立拄上。调节两罐共线。横粱孔与铅丝胶固。 六、取一根同样粗细的铅丝，一端弯折成直径7cm的圆圈， 套住中易拉罐；另一端固定于另一个底座上绝缘立柱的顶端。 七、按图10组装成静电双摆。 八、避雷针模型 (一)取长度分别为5cm和4cm的铁钉各一个．每一钉帽各与一直径约2cm的圆铁片(或铜片)的中心垂直焊接在一起。 (二)在钉帽周围焊上锡团，打磨光滑。 (三)较短的铁钉尖穿入直径约1.5cm的带孔的光滑金属球。二钉倒立于平面上，使长钉尖与球顶等高。 (四)将二钉放进跳球装置以取代跳球。 九、电风轮 (一)剪一块易拉罐皮，其大小为10cm×6cm。 (二)把它剪成如图1 7所示的形状。 (三)过其重心穿一小孔。在孔的上方用502胶粘上一枚子母扣的母扣，作为金属支承轴的支点。 (四．)若无现成的支承轴，可取一钢针倒插于一木块上代替。 调整与使用 一、静电双摆： (一)调整三个罐位于同一条直线上，使中罐位于左右罐的正中间。 (二)调整导电乒乓球稍偏向一侧的易拉罐(这有利于摆球的起动)。 (三)起电机的两极分别接在金属固定架的中部和与中易拉罐相连的铅丝上。 (四)接通电源，调节电压，两球则能同时左右摆动。 (五)将中易拉罐改换成倒扣在其支柱顶端的罐头筒或量热器中的金属小捅，并适当调整左右易拉罐与中间桶的距离，通电后，双球摆动，撞击罐和桶，则会发出悦耳的复合铃声。 二、静电单摆 (一)根据“设计思想与方案”“二”中的说明进行调整和使用． (二)注意摇动起电机的速度不宜过快，否则易引起球罐之间的火花放电，影响演示效果。当停止摆动后，由于莱顿瓶内仍有大量电荷，所以还会使球继续往复运动，只是摆速逐渐减小，持续一段时间后，方可停下来。但此时两极间仍有较高的电压，切勿用手去接触电极和 使其放电后，才可用手接触之。 (三)．在图9的基础上，保持两罐之间的距离不变，改换成如图20(a)所示的摆放方式，重复上述实验，导电乒乓球仍能摆动。尤其如图20(b)所示的情况 有时会摆至罐的前方或后方，与罐的侧面相撞摆动，别有一番风趣。 三、跳球 (一)两罐底相对，相距约8cm，导电球位于二者之间。 (二)上下两罐各接起电机的一个极。摇动趟电机，小球上下跳动，撞击上下相对的罐底。 (三)若两罐是铁制的，撞击声会更响。著两罐底间的距离适当缩短。在小球跳动的同时，还会产生火花放电现象。 (四)通过实验发现，用绿色的雪碧汽水塑料瓶制作的绝缘筒其实验效果要比用胶片制作的更好。 (五)注意导电球的体积不可过大，只有它受的电场力大于其重力时，才能使它跳起来。 (六)以上是单球跳的装置。若采用串并措施可组成双球跳球的装置。如图12所示。两球的大小不同，其跳动的速度也不同。 四、滚球、滚环、滚筒。 图13中各装置的调整方法相同。均需调整左右两罐之间的距离， 并使两罐之间的球、环、筒与某一侧的罐相接触(或靠近)左右罐分别接起电机的两电极，摇动起电机试之。若球、环、筒能左右往返滚动，则调试结束。 五、避雷针模型 (一)适当调节两罐底闻距离，当钉尖与上罐底间产生火花放电而小球不放电时，则说明避雷针装置应用的是尖端放电的原理。如图14所示。 (二)如图1 5所示。罐1、8的上端和罐2、4的下端各用一只 鳄鱼夹夹住，分别与起电机两电极相接。其演示效果同图14。 六、电风轮 (一)若有韦氏起电机作电源，将其中一个电极接于支承轴即可。 (二)．若用感应圈作电源，则必须对其输出电压进行整流，并将其中一极接支承轴，而与另一极的引线端靠近。 为保证静电实验的成功。高压电源工作的稳定性是重要关键之一。传统的电源是韦氏起电机。但它在湿度大的环境很难正常工作，甚至根本就不能起电。而感应圈作为小功率高压电源可直接用于静电除尘、静电植绒和避雷针等演示实验之中，它工作可靠，可以作到全天候。然而对于静电摆、跳球、滚球、滚环、滚筒和电风轮等实验，感应圈的输出电压必须经高压硅堆的整流后方可使用。具体接法如图2l所示。对于J1206型感应圈，可用两只黑白电视机上的18～20KV的高压硅堆串联使用；而对于 J1206—1型电子开关式感应圈， 可用4只这样的硅堆串联使用。在使用感应圈做上述实验时应尽量利用低档输出电压。当用于演示电风轮时，电源两极的引线端一定要靠得较近些，否则风轮难以正常转动。 总之，经过半波整流的感应圈可以完全取代韦氏超电机，且可提高静电实验的成功率。 附：J1206—1型感应圈各档输出电压范围 档数 1 2 3 4 5 6 7 8 电压（10KV） 2-—4 3-—5 4-—6 5-—8 7-—10 9-—11 10-—12﹥-—12 (二)多功能电路示教板的设计与制作 用示教板进行演示，具有如下优点：第一，把被观察对象固定于示教板上，示教板竖直地面对学生，便于观察，提高了可见度；第二，操作方便，节省时闾；第三，对所用元件较多的复杂装置，可以化整为零，做成若干小单元组合插件。便于分析的综合。 我们要做的是多功能电路示教板，在电学实验中，线路元件的认识、电路的连接、电源、电压与电阻的测量、电学中有关定律的验证 和应用等内容都可以用多功能电路示教板进行演示。 设计思想与方案 尼龙搭扣由钩件和绒件组成，具有“粘合”与分离都比较便的特点，把它移植到线路示教板上，可制成一板多用的尼龙搭扣式线路示教板。该示教板主要由附钩板和一些附绒电路元件组成。附钩板是一块60cm x 45cm的三合板，下有三角形支座支承。把一定数量的尼龙搭扣的钩件按照合理的布局胶合于板面上。附绒的电路元件是将电学实验中常用的附有底座和接线柱等元件，如小灯泡、固定电阻、小型变压器、电键等，在其底座上(若无底座可用小木板自行配置)胶合适量的尼龙搭扣的绒件。大型演示电表和万用变压器等不能直接装到示教板上，可用符号板代替(同附绒电路元件)。关于连接各电路元件的导线，可用较粗的单股铝线或铜 线，以便随意弯曲定型而使电路臻于工 整、规范。在具体使用此示教板时，可将所需元件“粘合”在附钩板的适当位置上，电表等可用符号板代替，然后再用导线通过接线柱将各元件连接起来。演示时，再把摆在讲桌上的演示电表等用软导线接入对应的符号板上，如图22所示，为用伏安法测量电阻的元件布局。 材料与工具 60cm×45cm的三合板一块，尼龙搭扣、铁片（0.8—1.0mm厚）、螺钉、螺母、电阻、小型滑线变阴器、电池、电池夹、开关、硬纸片、单股铝线或铜线（较粗）、导线、502胶、鳄鱼夹、木条（横截面25mm×15mm）、小木板、接线柱。 制作方法与步骤 一、取600mm×．450mm的三合板一块，背面的四周胶粘宽25mm、厚15mm的木条，起加固定型作用。 二、按图23所示尺寸，用铁剪裁制三角形支座2个。 三、在面板的对应位置钻孔，安装支座。 四、将尼龙搭扣的钩件剪成条状，用502胶把钩件粘贴在面板的相应位置。 五、在面板上钻孔固定接线柱。 六、制作附绒电路元件和符号板。 七、用附绒电路元件和符号板组装成测量电阻(伏安法_)的电路。 注意接线要牢靠，保证接点接触良好。 调整与使用 一、根据实验需要，在示教板上组好电路之后，把摆在桌面上的电流表和电压表用软导线接入对应的符号板上。为节省接线时间，可在课前将鳄鱼夹与导线焊接在一起。 二、按用伏安法测电阻的步骤，测数据并计算之。 三、拆掉原电路，组成其他形式的电路。 (三)洛仑兹力演示装置的制作 我们把在磁场中运动的带电粒子所受的磁场作用力称为洛仑兹力。表示为： F=qu×B 式中q、u和B分别为带电粒子的电量．运动速度和磁场的磁感应强度。洛仑兹力演示装置可以用来演示运动的带电粒子在磁场中的运动规律。这种规律也是各种不同的电真空仪器(示波管、电子显微镜、带电粒子加速器和电视机中的显像管等等)的基本工作原理。它进一步说明了载流导体在磁场中受力的原因，通过演示，便于学生进一步掌握洛仑兹力的概念及判断洛仑兹力的方向，也可以加深对通电在磁场中运动规律的认识。 设计思想与方案 有关磁场对于运动电荷的作用力的演示方法多种多样；最初使用的是阴极射线管的两极之间加一直流高压，阴极接电源的负极，阳极接电源的正极，从阴极发射出来的电子束在高电压的作用下，轰击到荧屏上激发出荧光，于是便可看到电子束的运动径迹。实验表明，在无外磁场时，电子束是沿直线前进的。若将阴极射线管放于蹄形磁铁的两极间，使磁场方向与电子的运动方向垂直，则可从荧光屏上看到电子束运动的径迹发生了弯曲，这表明运动电荷确实受到了磁场的作用力。见图22。 随着电子技术的发展，用电子示波器和黑自电视机也可以演示溶仑兹力。根据电子束在荧光屏上的光点(或扫描线，在磁场作用下的位置变化进行演示(若用黑白电视机演示，必须先将行扫描电压去掉)。而新型的洛仑兹力演示仪功能更加齐全，它不仅能在三维空间显示电子在磁场作用下的运动的轨迹，而且还能显示电子束在电场作用下的偏转轨迹以及测量电子荷质比e／m。只是由于该仪器结构复杂、价格昂贵，一般中学难以配备。 我们希望能制作一种结构简单、取材方便、制作客易而演示效果 明显的洛仑兹力演示装置，这就是硫酸铜电解槽洛仑兹力演示装置。这是一个有机玻璃或其他塑料圆捅作为电解槽。其中心和内壁分别装一个中心电极和环电极。槽中装有硫酸铜溶液。其工作原理是，接通直流电源，槽内溶液中的Cu十+离子和(s04)一离子因受辐射状电场力的作用，便沿径向朝相反的方向运动。运动着的正负离子受到磁场 对它们的作用力一洛仑兹力(见图23)，由判断法则可 知，同一半径上的正、负离子所受的洛仑兹力都沿同 一方向。因此正、负两子开始作同一旋转方向的曲线 运动，扶而带动电解液作环状运动，而浮在溶液表面 的小蜡烛片或下端浸在溶液中的 形框也随之转动 起来。由宏观物体的运动表征微观粒子的运动是本演示实验装置巧妙之处。磁场可以靠通电线圈产生，也可以由永久磁铁提供。 本装置的结构如图24所示。1.电解槽，2.中心 电极，3．环状电极，4．支架，5、形框。其中中心电极穿过容器底。可将条形磁铁的一个磁极对准容器的外底面。 材料与工具 直径10cm左右的空塑料瓶2．紫铜扳l(35cmx0.5cm)，钢圆拄1(直径1cm，也可用铜接线柱代替)、易拉罐铝片1、缝衣针1、 橡皮1、直流电源1、硫酸铜溶液(浓度为20％）、条形磁铁2—3、铁片1、导线、沙土。 制作方法与步骤 一、取一只直径为l0cm左右的圆塑料桶(如装饮料的空塑料瓶)，将距其底部2.5cm．以上部分剪去，剩余部分作为电解槽。 二、制作中心电极：将一直径lcm左右，高3cm的金属圆柱(如铜圆柱)沿纵轴线钻孔。在电解槽底部的中心处也钻同样大小的孔。用一只螺栓从圆柱的孔中穿过，在螺栓上套一个橡皮垫后，再穿过容器底部的孔。在容器下底面用螺母拧紧，便做成了中心电极。 (也可用接线柱的铜螺丝代替)。 三、制作支架：把一极缝衣针插在一个小塑料块上(或一块橡皮上)，并用粘合剂粘在中心电极的正上方。 四、制作环状电极：测出容器内径，计算环状电极所需铜片的长度。按其长度和2cm的宽度剪下一条铜片，并焊接一根导线 五、制作门形框：取一块易拉罐的铝片，其宽度为4mm，总长度为一个横边与两个竖边之和。框的横逍长应比容器直径短1.5cm左右，两竖边的长度以使框边支起后，不触及容器底部而又能浸入液体中为宜。门形框边的中央用铁钉向上冲出一个小凹坑，作为支架的支撑点。 六、取一只与前面同样的塑料瓶，根据条形磁铁的长度，截去瓶子的上部，使桶的深度与磁铁长度相等。 调整与使用 一、把2—3根条形磁铁的同名极放在同一端，用细绳捆紧， 立插入装有沙土的高塑料桶内，桶口平放一块铁板。 二、将电解槽放于铁板上，将浓度为20％的硫酸溶液注入容器，两极与6—8V的直流电源接通。观察方形框被液体带动旋转的情况。 三、改变电流方向，观察框的转向。 四、改变磁极的方向，观察框的转向。 五、改变电流的大小，观察框的转速变化。 注意事项： 电解槽两极间的电压不宜加得过高，否则电极易腐蚀。若框的转速不够大，可增加条形磁铁的根数。实验完毕，将电极清洗干净。为增强演示效果，可在方形框的两个竖边上贴上彩纸。 思考与习作 一、洛仑兹力演示(1) 1、器材：感应起电机(或感应圈)、铁架台、大蹄 形磁铁、玻璃漏斗、喷灯、橡皮管、水槽、导线。 2、方法：用喷灯将玻璃漏斗下端拉细。蹄形磁铁 放在其下端3cm处， 导线一端连起电机小球，另一端放于漏斗内，再往漏斗内注水，可看到有较细的水流穿过蹄形磁铁流入水槽，转动超电机手炳，可看到水流发生螺旋运动。说明感应起电机使水带电，水自由下落， 通过蹄形磁铁产生的磁场时受到洛仑兹力；改变磁铁极性或改变电荷的极性，可看到水流的旋转方向与原来相反。如图25。 二、洛仑兹力演示(2) 实验材料：医用输液橡皮管，青霉素药瓶上的软瓶盖，圆珠笔头(除去笔头滚珠)，起电机或感应圈，蹄形磁铁。 制作方法：取15cⅡl输液橡皮管，用细线将一端扎紧；另一端插入去掉滚珠的圆珠笔头(笔头朝外)后扎紧，然后将笔头穿入钦瓶盖，见图26。 演示过程：首先将圆珠笔头对准水龙头插入，此时，瓶盖将水龙头嘴封住，打开水龙头，利用水的压力将水压入输液管内，管内水约有一半时，将笔头封住，将其固定在木架台上，笔头接起电机(或感应圈)，打开封口!有一细水流竖直向上射出；加蹄形磁铁可看到细水流的偏转，改变磁场极性则偏转方向相反。 三、洛仑兹力演示(3) 材料：薄有机玻璃板50cm×2.5cm和14cmx 14cm各1块、 薄紫铜板3lcmx 2cm和6cm×6cm各1块。0.4—0.5mm漆包线250m、接线柱4只、直流电源、蜡烛、硫酸铜溶液(浓度20％)粘舍剂。 制作：按图27所标数据制作。用有机玻璃板做一个直径约140mm的带线圈骨架的圆形电解槽，骨架上用直径0.4mm的漆包线分层密绕50匝。槽的圆心处装一个圆柱电极，再在槽内放一个直径为96mm、高为20mm的环形铜电极，中心电极的制作方法是：剪取6cm×6cm铜片一块，卷成直径约1.5cm、高6cm的圆筒，用细铜线扎紧，下端剪7—8个叉口，翻出、放平于槽内中心处。 第三编 一、热学实验与制作 小制作一 自制空气温度计 材料：容积为1毫升的废药液瓶，四季含喉片空药瓶及塞，红色的水、硬纸板、空圆珠笔心、温度计、小砂轮。 制作方法：1、用砂轮沿小瓶颈划痕取齐瓶口，并能健笔心插入小瓶软木塞，悬提时瓶不坠落(注意：笔心与瓶壁并不完全密合)。 2、把事前用502胶接的三节空圆珠笔心，先垂直穿过 塞，再括到装满红水的小瓶底部，最后把它放入舍喉片瓶中，塞紧瓶塞使笔心中液面升到管的1／3处。 3、把它和温度计一起放入温度较低的冷水中，刻记管 中水面降到的c处：把它和温度计一起放入正在加热的水中，当管中液面升到管顶的D点时，刻记并停止加热，用刻度尺量出CD闾距离，CD长除以两次温度差，得到对应1℃的长度，按照此值在纸板一画好好标度，然后把它对应标度固定在纸板上(图3—1) 处。 使用方法：把它和温度计一起放在阳光下，检查它的准确程度。 想一想： 1、空气温度计有什么优点和缺点? 2、能不能采用自制酒精温度计的方法自制空气温度计? 小制作二 自制量热器 材料：易拉罐、塑料瓶盖(或泡沫塑料块)、麦乳、精筒及盖、青霉素瓶塞、直径为1．5毫米长约25厘米的铜(或铁)丝。 制作方法： 1、截去易拉罐上部、做成高(10—12)厘米的小筒，当做量热器小筒麦乳精简做量热器大筒。 2、在麦乳精筒盖上开大、小两个圆孔：大孔恰能安上青霉素瓶 塞，塞中穿孔插入温度计；小孔直径略大于铜(或铁)丝直径，将盖的背面衬垫同大的塑片，以胶贴紧，做为量热器盖。 3、用铜(或铁)丝做成搅拌器。 4、用合适的塑料瓶盖(或泡沫塑料块)做量热器大、小筒阁酶 垫圈。 量热器大筒也可用500毫升的瓷缸代替；盖用木片做， 直径比缸径略大，背面刻上同缸径一祥大的圆槽，以便紧盖在瓮缸上，盖上开孔要求同上。 实验：用容器量出体积相等的水两份，一份倒入量热器的小筒内，并测出其温度，一份加热至某一温度时迅速倒入量热器与之混合，盖 好盖并使用搅拌器搅动，测出混合温度，检验一下混合温度是否接受 两者混合前温度的平均值。 想一想： 1、这种自制量热器在实践效果上具有哪些优点? 2、若质量不相等的冷热水相混合，混合温度还接近它们混合前 温度的平均值吗? 实验一 研究蒸发 器材：玻璃块两片、温度计两支、纱布条、扇子。 步骤：1、观察下列情形下哪块玻璃片上的水先于： (1)两片玻璃上各滴水一滴，分别放在阳光下阴凉处； (2)两片玻璃上各滴水一滴，用钢笔杆把其中的一滴水尽可能地摊 开，再把它们放在无风处； (3)用湿纱布在两片玻璃上画上相同的湿痕，然后用扇子只向一 片玻璃扇风； (4)在玻璃片上滴一滴水和一滴酒精，在相同条件下，看看哪个先干。 从以上观察中能得出什么结论? 观察与思考：l。干旱地区推广地膜种植，为什么可以使农作物增产? 2．从游泳池上来，不及时更衣容易感冒，为什么? 3．夏日，炼钢炉前使用水帘以防止操作工人中暑，是何道理? *注：地膜种植——用塑料薄膜先把要种植作物的畦陇覆盖起来然后按照需要戳破薄膜栽种作物。 实验二 简易致冷 器材：碎冰块400克、食盐200％、保温杯、温度计。 步骤：1、取碎冰块在保温杯的底部，冰上放一层盐，盐上再放 一层冰，冰盐的总比例为2：l。 2、将温度计插至碎冰块中，观察温度计示数如何变化?是否能 降到O℃以下? 3、另取一空的小药瓶，装入一定数量的水，放入自制的致冷剂 中，将温度计插入瓶内的水中。 4、每隔一分钟记录温度计的示数，直至水全部凝固后温度计示 数不再下降为止，并绘出相应的图线。 观察与思考：怎样利用这个装置来研究水的反常膨胀特点?动手 做一做。 实验三 研究沸点、沸点与压强的关系 器材：烧瓶、铁架台、夹子、橡胶塞、橡胶管、石棉网、酒精灯、注射器、温度计、玻璃管、水。 步骤：1、把装有适量水的烧瓶固定在支架上，瓶口用插有温度计和玻璃管的橡胶塞塞紧，玻璃管上端连接一段橡胶管如图3—2所示。 2、用酒精灯给烧瓶加热，到水沸腾时，记下温度计的示数。 3、经过1分钟后，再观察瓶中水沸腾的情形，并记下温度计的示数，步骤2与3的实验结果，说明了什么问题。 4、用夹子夹住橡胶管时，瓶内压强怎样变化?水为什么不沸腾? 同时观察温度计的示数有何变化?打开夹子，观察水为什么沸腾?温度计示数有何变化，为什么? 5、撤去酒精灯，水不沸腾，此时把注射器与橡胶管连接，然后 慢慢向外抽气，则会见到烧瓶中水又会沸腾，观察温度计的示数有何 变化? 从步骤4、5的实验结果，可以得出什么结论? 观察与思考：高压锅做饭熟得快的原因是什么? *注：为避免因烧瓶内压强过大，引起烧瓶炸裂发生危险，要注 意做到以下两点： 1、夹子夹住胶管的时间不要超过10秒。 2、在烧瓶和观察者之间放一透明隔板。 实验四 冰使水沸腾 器材：烧瓶、铁架台、石棉网，橡胶塞。酒精灯、碎冰块。 步骤：1.取烧瓶一个，在瓶内装半瓶水放在支架上，用酒精灯加热至沸腾，如图3—3(a)所示。 2.水沸腾后，将烧瓶从支架上取下，用胶塞把瓶口塞紧，把烧瓶口朝下固定在支架上，注意：烧瓶倒置过程中一定要慢慢倒置。 3.将准备好的冰块放在烧瓶底部，如图3—3(b)所示，可以看到烧瓶里的水会重新沸腾起来。 观察与思考：你能用液体的沸点与液面上的气体压强的关系解释这个实验现象吗?如果用冷水浸过的毛巾代替冰块做这个实验行吗? 你知道烧瓶倒置过程中为什么一定要慢吗? 实验五 研究露的形式 器材：1．硝酸铵50克、易拉罐、筷子、水。 步骤：1．截去易拉罐上部做成铝筒，倒入与室温相同的水多半筒。 2.把硝酸铵徐徐倒入筒中，用筷子搅动，使之均匀溶解，由于硝酸铵溶解于水需要吸收大量热量，水温降得较低，在此过程中铝筒外壁会出现大量水珠。 这些小水珠是从哪里来的?你能说明露的成因吗? 观察与思考：l.古谚有“础润而雨”的说法，这有什么科学道理? 2.从冰箱里拿出的一瓶汽水，放在桌子上，过一会瓶的四周便会出现水珠，为什么? 实验六 模拟降雨 器材：碎冰1000克、直径为20厘米左右的铝盘、铁架台、三角架、铁丝网、酒精灯、烧瓶、橡胶塞、玻璃管、水。 步骤：1.将上述器材按图3—4所示装置，铝盘距盆约40厘米。 2.用酒精灯对盛水瓶加热，当烧瓶中水剧烈沸腾后，将蒸气喷嘴斜对铝盘底，水蒸气遇到盛冰铝盘便凝结戍水珠；随着水珠的增大，它们就会像下雨一样落到盆里。 观察与思考：根据模拟降雨实验你能说明雨的成因吗? 实验七 观察萘的升华 器材：废白炽灯泡、樟脑丸、蜡烛 步骤：1．把废灯泡的金属口取下，碾碎一枚樟脑丸，装入灯泡里。 2．点燃蜡烛，把装上樟脑粉的灯泡放在蜡烛上方缓缓加热，过一会儿可以看到泡内出现白色的雾气；随后有少量的白色微粒附着灯泡内壁。停止加热数分钟后，便会看到灯泡内壁晶粒闪烁，而悬挂灯丝的金属线上，好像结满了白霜。 观察与思考：你能说明实验中观察到的现象产生原因吗? 实验八 固体分子引力实验 器材：锡质的废牙膏皮两个、直刃小刀、线、钩码(或其他质量不太大的挂重)。 步骤：1．去掉牙膏皮的薄筒部分，将剩余部分打孔、系线(图4)。 2.用直刃刀与膏皮端口垂直，沿其表面朝一个方面轻刮几次，除去氧化层。 3．把两牙膏皮端口对准，用力转动挤压。压紧后将其一端挂在支架上，在另一端轻轻挂上钩码，逐渐增加挂重，一般情况下，可以挂重10一20牛(图5)，如果装置压挤得较紧，还可挂重更大。 此实验装置也可以用焊锡丝或粗保险丝取代。用焊锡或保险丝先扭结成两个小圆圈，然后将两圆压接的边对齐，用刀刮去该部位的氧化层后，用平口钳钳紧(见图6)，即可使用，效果不逊于牙膏皮的实验。 观察与思考：挤压在一起的膏皮端口可以承受一定的拉力，这是不是大气压作用的结果呢?牙膏皮端口截面约为0．35厘米2(你还可以实地测算一下)，根据实验所挂重物的数值算后，来回答这个问题。 实验九 液体分子引力实验 器材：长40厘米铁丝、钢针、肥皂、浅盘、废输液管。 步骤：1.用把皂制取一些皂液盛于浅盘中。 2．截取一段长5厘米铁丝，用剩余铁丝再制作一个长8厘米宽，宽3厘米的带把的框。 3．把铁丝框浸在皂液中后取出，框上便绷有 一张肥皂膜，将其平放，然后把5厘米长的铁丝 浸上皂液，放在框膜中间(如图7(a))。 4．用钢针蘸些酒精刺破膜的一边，铁丝立即被未刺破的膜拉到另一边去(如图7(b))。 如果把废输液管上的三通管截取下来，将其中两个管口蘸上皂液从第三个管口吹气，蘸皂液的两管口便会产生两个大小不等的 泡，停止吹气，并用手指堵紧吹气口，则立即见到小泡渐小，大泡渐大(如图8)。 观察与思考：以上实验说明了什么?你能说明水滴、油滴在下滴 过程中都呈球状的原因吗? 小制作三 改变物体内能演示装置 材料：大试管、橡胶塞、橡胶管、玻璃管、木板、红色水。 制作方法：1．用木板做成支架(底板：20厘米x 30厘米×0.5厘米；支柱：上部直径2厘米长1.5厘米，下部6厘米×3.5厘米×1.5厘米，两个)，支柱上端为标尺(5厘米×40厘米×l.5厘米)。 2．把试管固定在支架上，其他材料的制作和连接如图示，（图3-9中支架，2试管，3橡胶塞，4橡胶管，5玻璃管，6红色水柱，7是标尺)。装置中的试管为改变能的物体。 使用方法：l.热传递改变试管内能。用手握试管由于手上的热传递给试管，试管内能增多，温度升高引起管内空气体积膨胀，推动水柱向右移动，手移开，试管散热内能减少温度降低，引起管内空气体积收缩，带动水柱向左移动。 2.做功改变试管内能，用细绳缠绕试管一图，两手执绳端来回拉绳犀擦试管，由于对试管做功，试管内能增多温度升高，引起管内空 气体积膨胀，推动水柱向右移动。 实验说明改变物体内能的两种方法的效果是 。 小制作四 自制气体膨胀做功温度降低装置(一) 材料：容积为200毫升的广口瓶及瓶口口径匹配的橡胶塞、直径l厘米的小试管及与管径匹配的橡胶塞、内径为5毫米左右的玻璃管、酒精、打气筒。 制作方法：1．截去试管底部，留下上端约长6厘米的管待用。 2.在大橡胶塞上开直径略小于1厘米和0.5厘米的两个孔，分别把去底试管和玻璃管插入，并将此塞紧固在瓶口上，如图3—10所示。 使用方法：l.通过去底试管向瓶内注入酒精5毫升，并随即把塞子塞住试管口(不能太紧)。 2．把打气筒的活塞提到最高位置后，再把打气筒胶管与瓶塞上的玻璃管连接起来。 3．迅速按下打气筒活塞，瓶内气体压缩，压强增大，试管塞被压缩气体弹出(气体膨胀做功)，嘣然有声，可上升几米高，与此同时， 可以看到瓶内出现酒精蒸气液化形成的白雾。 小制作五 自制气体膨胀做功温度降低装置(二) 材料：医用输液及塞、自行车胎上的气门装置、打气筒、酒精。 制作方法：安装气门(构造如图3—11)，在瓶塞上穿孔，插入气门柱，用螺母固定，然后把安了橡胶管的气门嘴放入气门柱里，用压气箍拧进。 使用方法：向瓶中注入酒精约5毫升，然后用安了气门装置的塞子塞紧瓶口，用打气筒通过气门装置给瓶子打气(1-2)次速度不可太快)。 突然拨掉瓶塞，瓶内压缩气体骤然膨胀，与发出啪的巨响同时，瓶中酒精蒸气立刻形成白雾，并从瓶口冲出达十几厘米高。 观察与思考：实验中气体对外膨胀做功时，瓶中均有白雾生成， 根据这一现象说明膨胀气体温度是怎样变化的? 实验十 热和功的转化(之一) 器材：一段钢据条(或小刀)、石片、两块细瓷器片(3x 3厘米3 左右)。 2．两手分别捏紧细瓷器片，用一瓷片的边锋去快速摩击另一瓷片的边锋时，便会有火花飞溅，为什么? 3．在石头上磨刀时，总是沾些水去磨，为什么? 实验十一 热和功的转化(之二) 器材：玩具电动机、小砂轮或钟表的废齿轮、火石(打火机用)、导线、干电池。 步骤：l.把小砂轮(或钟表上的废齿轮)固定在玩具电动机的轴上，用导线把电池和电动机的接线柱连接(图3—12)，电动机便会转动。 2.用一颗火石靠近轮的边缘与轻轻摩擦，便会看到一束火星沿着轮的切线方向飞出，这些火星是怎样产生的? 观察与思考：1．自行车爆胎，往往是发生在夏天骑自行车行驶了 一段路程之后，为什么?2．流星曳着长长的光带划过夜空，你能解释它的成因吗? 小制作六 汽油机工作原理实验装置 材料：直径为2.5厘米的玻璃管、日光灯起辉器、直径为7厘米的废香脂盒、直径为2毫米的铁丝、直径为1毫米的铜丝、多股铜丝绞合的花线、橡胶塞、薄木板。 制作方法：用薄木板做成约为20厘米×15厘米的底和高约为30厘米的倒T形支架，竖板上端锯成12厘米×10厘米的缺口。 2.截取*玻璃管长约12厘米(亦可用同径废试管截制)做为缸筒，把它固定在竖板上。 3.把长20厘米的铁丝弯成凹形，一端穿过金属盒圆心，焊牢，构成曲曲和飞轮，然后安装在支架上。 4.用起辉器铝壳做成活塞，用一段长约6厘米的铁丝，一端与铝壳相连，另端与曲轴连接，组成活塞和连杆。 5.取一段长10厘米的铜丝，于一端的3毫米处弯成直角，并把该端部砸扁成方片，在橡胶塞上锥两个孔，把该铜丝和多股绞合锏线分孔穿过塞，构成火花塞。整个装置如图3—13所示。 使用：1.取下火花塞，只让多股绞合的铜线中的一根铜丝与铜片点接触，并于接触处堆少许鞭炮药，然后小心地将橡胶塞塞紧管口。 2.从玻璃管上口，沿内壁滴入三、四滴气油。 3.转动飞轮，使活塞、连杆和曲柄转过上死点。 4.接能由4节干电池串接的火花塞电路，汽油即可引爆。 注意：活塞与管壁间约有(1—l.5)毫米的间隙，不可太小或过太， 以免引起管的爆裂或实验效果欠佳。 *注：截取较粗玻璃管的方法1.用玻璃刀或三角锉刀，先在管上 划痕(深约0.5毫米)，将松香酒精焊液沿痕滴几滴，使之分布一周， 然后用45w的电烙铁沿痕点烙，管即会在点烙处沿痕炸裂，只要点烙几处管便断掉，稍加打磨，断口即平滑。 2.先在管上用墨笔画上截取的标记，然后把管放在高速飞转的砂 轮上沿标记打磨，数秒钟便可将管截断。 注意：在截断灯泡尾部或日光灯管前，一定要将它们曲抽气管用尖嘴钳夹破，以免发生爆管事故。 二、电磁、原子物理实验与制作 实验一 绝缘体可以变为导体 器材：干电池两节、塑料皮软导线、2.5伏小灯泡、废白炽灯泡 酒精灯。 步骤：1.把废白炽灯泡敲去玻璃泡，取其带有导线的玻璃心柱， 2.连接好小灯泡尾部的引线。 3．把干电池、小灯泡、废灯泡的玻璃心柱做如图图3一14所示连接，此时，小灯泡不亮。 4.点燃酒精灯对玻璃心柱加热，初则灯泡不亮，至玻璃烧到微红时，灯泡微亮，继续加热，灯的亮度逐渐增强。 实验说明玻璃的导电性能发生了怎样的变化? 小制作一 自制伏打电池 材料：3厘米×7厘米的薄铅铜片(可取废螺口灯座中的铜螺母圈， 剪开代用)、锌片(用废干电池的锌筒洗净，剪制)各一片，玻璃杯、浓硫酸、蒸馏水、导线、l。2伏的小灯泡。 制作方法：1。用浓硫酸、蒸馏水按l：20配制成稀硫酸210毫升，盛于玻璃杯中。 用浓硫酸配制成稀硫酸时特别注意的是用浓硫酸慢慢向清水里沿容器边沿倒入，切勿将水向硫酸中倾倒。 2.将灯泡尾部引线焊好，并分别与铜片、锌片连接(如图3—15)。 使用方法：使用前，铜片应放在酒精灯焰上 烘烤，使表面氧化，放入硫酸溶液中时，两极 保持(2—3)厘米的距离，浸没深度约为片的2／3， 小灯泡可亮(2—3)分种。 使用后，两片必须拿出，铜片必须在清水中洗净、擦干，再用时仍按此法办理。 小制作二 自制盐水电池 材料：废干电池外壳3个、废电池碳棒3个、发光二极管、黄泥盐水浆500克、直径为0.5毫米左右的漆包线约1米。 制作方法：取三个废干电池，除去其中碳粉，留下外壳和碳棒， 用食盐水调和黄泥浆装在锌壳里，将碳棒播在中间，盖好原来电池的 盖子。 用导线把电池和发光二极管按图3一16连接好，锌壳是电池的负极，碳棒为正极。 小制作三 自制单刀双掷开关 材料：底座与图3—17小灯座的底座材料和尺寸相同，竹条的长度也与小灯座中的竹条尺寸相同，直径(0.5一1)毫米的铜丝三段长度各为l0厘米左右。 制作方法：先将竹条粘在底板的中间，按图4中的尺寸于竹条两侧用锥子在木板上扎六个小孔，将三条铜丝分别穿过小孔后，拧紧固定，最后用钳子弯成如图17中的形状。 使用方法：图中A、B、c是三个接线端，a和b钩住在AB接通。a和c钩住后A、c接通。 使用前应注意把接线端和接触点处铜丝上的绝缘漆和氧化层刮干净。 小制作四 自制检流计(一) 材料：小条形磁铁(可用一段长3厘米的钢锯条磁化代替)、直径0．3毫米左右漆包线长7米、8厘米×12厘米×1厘米小木板、硬纸板或硬纸、按扣两副。 制作方法：在磁铁中部用502胶粘一段铁丝作轴 (可从回形别针上剪一段)，在铁丝中部再粘一垂 直于轴的铁丝做指针用如图3一18(a)如图18(b)所示。 用硬纸做一4厘米× 4厘米× 3厘米框架，其内部可容磁铁铁绕轴转动，外部漆包线密 绕40圈，为防止线圈松脱。在线圈绕好后，其外部用502胶点涂几滴。 线圈两端各焊一只按扣，将框架平放在木板上，用502胶固定框架和接扣，然后将磁铁平放在框架内。 在框架后部，用硬纸板做一6厘米×6厘米指示板，标出刻度，整个装置如图3—18(c)。 通电检验：线圈通入电流后，指针偏转。若电流以自右方接线柱 流入线图，而指针向右偏转，如将磁铁南北极位置对换重新架在框上 可改变指针偏转方向。 小制作五 自制滑线变阻器 材料：500瓦的电炉丝、8厘米长的铁丝(直径3毫米左右)一段、 胶木板(面积2．5厘米×3．5厘米)、两块面积为O。5厘米x 4厘米的铜片(或铁片)、按扣一副、直径(3—4)毫米长约7厘米织毛衣针(或用竹子制作)。 制作方法：1．在薄胶木板上钻两个孔，孔径略小于铁丝直径，如图3～19(a)所示。 2.在织毛衣竹针的两端，沿直径各切一深数毫米的小口，把竹棍穿入电炉丝内部，将电炉丝的一端嵌入切口中，沿顺时针方向转动电炉丝，直至电炉丝在竹棍上不松动为止(各圈之间不能接触)，将电炉丝的另一端嵌入另一端的切口中，如图3一19(b)所示。 3.铜片中部弯曲成如图6的形状，弯曲的圆环与铁丝配合恰能套在铁丝上。 4．按图3—19(c)装置成滑动变阻器，胶木板与铁丝、 竹棍的连接处，可用502胶粘合。 5.电炉丝的两端各接按扣一个(两个为一副)，并用502胶把按扣 粘在胶木板上。 实验二 研究电功与哪些因素有关 器材：Rl=2.5欧、R2=5欧、直径为0.55毫米的漆包线l米、 塑料皮软导线、开关、干电池两节、30×200毫米的试管(亦可用墨水瓶、废灯泡取代)两只、橡胶塞两个、橡胶管、玻璃管、硬纸板、红色水。 步骤：1．用试管、橡胶塞、橡胶管、细玻璃管(按图示要求装置)，红色水，按图装制成空气温度计；在一块25厘米×40厘米的纸板中间适当位置画上标度，把两只气温计对称地固定在纸板上(如图3—20)。 2.把Rl、R2焊接好漆包引线．然后分别放于试管底部，引线由管口与塞之间拉出，实验前把气温计各邵分紧密连接，并调节两只气温计使水柱初始位置相同． 3．把Rl、R2、开关、两节于电池，用导线连接，组成串联电路 (见图)，闭合开关S，使通电时间为l0秒钟，记录两只气温计中的水柱变化。 水柱位置的变化与电能转化为热能(电流做功)，有什么关系?R2两端的电压是Rl两端电压——倍。从实验可知，电流及通电时间相同，经过R2的电流所做的功比经Rl做的功 。 4．把Rl与R2并联后，顺次与开关、电池用导线组成电路，闭合开关s，使通电时间为10秒种，记录两只气温计水柱的变化值： 此次实验中，流经Rl的电流是R2中的电流的——倍，从实验可知，在电压及通电时间相同条件下，经过Rl的电流所做的功比经R2 做的功 。 另外，从实验知道，电功与通电时间关系是 ，写出本实验铁结论。 小制作六 自制电铃 材料：直径8毫米左右的软铁棒、直径0.2毫米左右的漆包线约4米、有弹性的薄铁片、白铁片、螺钉、螺帽、牛皮纸、薄木板、带炳小锤、接线柱2个、铃。 制作方法：l、把铁棒放在炉中烧红，让其慢慢冷却退去钢性，然后变成U形。 2、在u形铁上卷几层牛皮纸，并用漆包线在牛皮纸上各绕200匣(注意线匝绕向能使u形电磁铁两端形成异种磁极)。 3、用弹性铁片剪成宽0.7厘米、长12厘米的片做为弹簧片，用长略大于u型铁端距的白铁皮，在弹簧片中段包卷两层作为衔铁，在弹簧片的一端铆接锤柄及小锤。 4、把上述器件及螺钉等如图21所示固定在15厘米×20厘米的薄板上，在图3—21中：1为线圈、2为U形铁棒、3为铁片(弹簧片)、4为螺钉、5为衔铁、6为铃、7为小锤，A、B为电铃电路的接线柱。 使用方法：在AB接线柱间串联两节干电池和开关，适当调节螺钉与弹簧片的接触，电铃即可正常工作。 小制作七 自制小电动机 材料：木板(10厘米×5厘米x l厘米)、2寸铁丁4个、 软木塞(直径2厘米、高2厘米)。直径(0.3—4.7)毫米的漆包线长5米、磷铜丝 2段(长8厘米)、六神丸药瓶、铁钉、干电池、磷铜片。 制作方法：l.木板做电动机底座，在木板中心钻个小孔，钉入一 根大铁钉，尖端向上作为电动机转子的转轴。 2.在软木塞上横向钻透一 将一根铁钉穿过去，如图3—22在铁钉两边用漆包线各绕50圈线的方向并引出两个长5厘米的线头。 3.在软木塞中央挖个圆槽，把“六神丸”瓶底部紧插入软木塞孔 中，以备套在转轴上。 4.在瓶口端绕上几圈胶布(或胶带纸)。把两片铜片弯成半圆弧 形，包在胶布卷的外面，两个铜片要留有缝隙，不能接触，把漆包线 的两个线头，去漆后分别压在两个铜片的底下，用细线把铜片两头扎 紧。 注意：磁铁铁钉与转子铁钉的相对位置应如图3—22(b)所示。 5.在两个大铁钉上用漆包线各绕100圈，作为定子， 把两个定子按图9中位置钉在底座上。 6.在转子两侧的底座上钉下两个小铁钉，把磷钢丝一头绕在钉子 上焊牢，另一头作电刷与换向片接触，把定子下端的线头分别与电刷 小铁钉端连接，定子的另两个线端为电源引线，用4.5伏电源(3节 干电池)接通，转子即可旋转了。 三、热电磁综合实验与制作 小制作一水塔控制电路模拟装置 材料：电磁继电器、电池、开关、浮子、容器、水、小电动机、抽水机。 方案一： 1、制作方法：把上面材料按照图3-23所示，固定在板面上，图中电动机电路及抽水机安装从略。 2、工作原理如下：图中表示水塔水位降至下限B，由于浮于M重力，把控制电路的闸刀开关s打开，继电器断电，电磁铁解放衔接，在弹簧的作用下电动机电路接通，使电动机工作把水抽入水塔，当塔中水位升到A处由于浮子的浮力作用，把开关s闭合，继电器通电，吸引衔铁，断开电动机电路，水位处于由A到B的下降过程，电动机不工作。 方案二： 1、制作方法：把有关材料按照图3—24所示安置在木板上，图中电动机电路及抽水机从略。 2、工作原理如下 A、B、c为三块电极，s1s2是自锁开关触头，当水位高达B处，电流从正极斗电极斗c→B→继电器→负极完成回路，继电器动作，切断抽水电路，同时接通了自锁开关s1S2。当水位下降离开B时，由于自锁开关闭合，电流通过电极C→A→s1S2→继电器完成回路，将电路锁住。直到水位低于A时，继电器断开，在弹簧作用下接通电动机电路，抽水入塔。 小制作二 温度报警装置 材料：薄木板、小烧瓶(或大试管)、橡胶管、直玻璃管、u形 玻璃管、线径为0.7毫米的漆包线、电铃或喇叭、铁脚架、导线。 制作方法：1、用薄木板做成30厘米×40厘米的板块安上支架直立。 2、给烧瓶塞打孔，孔中插入长10厘米的玻璃管，用它塞紧烧瓶口，后把烧瓶固定在木板左边。 3、把两段各长20厘米的漆包线端1厘米左右的漆刮去；在其一端镀层焊锡，给u形管的塞打孔，镀锡的两根线头穿过u形管塞后，线端平行而不接触。 4、将u形管固定在木板中间，u形管内注入适量盐水，盐水与两根导线距离适当，喇叭及其电路固定在板的右违。用橡胶管把烧瓶与u形左管连接起来；塞住u形管右口(但不要塞得过紧，让空气可以从右管流出或流入)，并把两漆包线串联于喇叭电路中，整个装置如图3—25所示。 使用：把装置放在需要温度报警的地方，当温度达到预定温度时，瓶中气体受热膨胀，使U形管右臂中波面升高，接通喇叭电路，喇叭发声，从而达到报警的目的。 实验一 利用电视机做几个实验 一、畸形图像 器材：蹄形磁铁 步骤：在黑白电视机的荧光屏上方，用一块蹄形磁铁由上而下接近荧光屏，屏幕上原来正常的图像会出现奇异的变化，在靠近磁铁的图像出现凸起的峰(图3—26(a))， 或下凹的谷(图3—26(b))，现象说明：磁体的周围存在着……一，而且它是有…是它对电视机显像管作用的结果，磁体距显像管(自上而下) 越近作用越显著。 做做看在屏上方磁体左右移动对图形变异，有没有影响? 二、带电的荧光屏 器材：泡沫塑料、细线。 步骤：用泡沫塑料做个小球，系好线悬吊起来，去靠近开启的彩色电视机屏幕时，会发生屏对小球先吸后斥现象。 三、电视机和电火花 器材：玩具电动机 步骤：把转动的玩具电动机靠近开启着的电视机，屏幕上便立刻出现黑、白的麻点，条纹会变得稀疏。这一现象是电动机电刷产生的 电火花对电视机的干扰，而不是电视机的故障，电火花的频率很高， 这种干扰称为高频干扰，产生高频干扰的物源很多，比如汽车发动机 的火花塞、电钻、电吹风等。 四、戴有色眼镜看彩色电视 器材：红色透明玻璃片(或红色透明纸)。 步骤：用红色透明玻璃片覆盖双目，观看屏幕上已调整好的彩条， 彩条中红色变淡了，蓝色变黑了，而其他颜色的彩条都变得面目金非， 你能解释这种现象吗? 那么，戴有色眼镜去看电视，那会出现怎样的结果呢? 五、静止的转盘和千手观音 器材：纸圆盘，手 步骤：把电视机频道选择开关拨在没有节目的频道上，增加亮度，减少对比度，使荧光屏看上去似乎始终亮着的，但实际上它每秒的亮暗变化有50次。 l、用硬纸剪成一个直径为10厘米的圆盘，过圆心画三条直线， 把圆等分为6份，大头针当轴，把圆盘钉在木棒上，成为转盘，手持 木棒，让盘面正对着屏，拨动盘使盘快速转动，便会看到盘上扇形： 有时向前缓慢移动，有时静止不动，有时竟然反转。 2、伸展手指，在屏前左右晃动，便会看到很多掌和手指。你燹 成了千手观音了，这是怎么回事呢?原来频闪光照在运动着的手上， 每一次闪光都在视觉神经上留下运动着手的像，由于视觉暂留，便出 现．上面的情景。 小制作三 厕所灯的自动开闭 人来灯亮，人走灯灭是日常生活中节约用电的理想方法，但是在一些地方，女厕所人走后忘记关灯是常有的事，能否做一个简单的装置来完成来人灯亮，人走灯灭呢，下面这个装置即可完成这个功能。 材料：粗细与开关拉线相同长约60厘米细绳一根、橡皮筋（4-5）个或松紧带一条、铁钉两个。 制作方法：如图3—27所示，先将厕所灯的拉线开关设法安厕所门的门框上，在开关的下方约45厘米处钉一个钉子，把细绳拴在拉线中间部位，细绳的另一端接一段橡皮筋或松紧带，最后在门的拉手一边C处再钉一个钉子，将橡皮筋拴在这个钉子上，这个装置就算做成了。 调试：你可以试着开一下门，门拉开再关闭时，开关是否会“咔 哒”响一声，如不响可再将胶皮筋拉紧一些，或再增加一条像皮，如 果门不能全开，则需要橡皮筋加长，这样，这个装置每开门，关门一 次开关就动作一次，人进去时门开灯开，人出来时门开灯灭。 安装时应注意，开关要安装在与开门方向相反的门框上，而且要 安装在靠近安装合页的一侧。 小制作四 磁控小台灯 材料：磁铁(水果糖块大小)、磷铜片、铁片、硬铜线、三合板、 台灯、灯罩、导线、动物玩具。 制作方法：l.制作磁控开关：取三块铜片，分别剪成开关的支架、接触定片、接触动片。尺寸如图3—28所示，单位毫米，下同，将铁片剪成10×10的正 紧在接触动片的左边，并按图示组装磁控开关取一块小磁铁，安装在一个小动物玩具下面，当移动小动物玩具位置时（磁铁随其一起移动），就可以控制开关断开(图3—29(a))，接通(图3—29(b)9)。 2.制作台灯： 用胶合板做一个方圆底座，尺寸如图 3—30所示，内装磁控开关，电池等。支杆用硬铜线，同时它又是灯的导线，灯罩可以按自己喜欢的样子设计，接线如图3—31所示。 小制作五 集热箱制作 材料：木板、白铁皮、玻璃板、玻璃镜、铰链、撑铁、元宝螺丝、墨漆、泡沫塑料。 制作方法：1、外套箱：用(1—1.5)厘米厚的木板制成，底面长60厘米，宽50厘米，后壁高22厘米，前壁高16厘米(图3—32(a))。 2、内套箱：白铁皮铆合、焊接制成、底面长50厘米，宽40厘米、后壁高19厘米，前壁高13厘米，籍内用墨漆和烟墨调和漆成。 3．内外箱间塞满泡沫塑料： 4．玻璃板面盖三层，玻璃板四边加木框，层间阐距约1厘米。 5．图3—32(b)中两块平面镜四迎加木框用铰链连接并固定在外箱后壁上，其反射光线角度通过撑铁和元宝螺丝可以调节，其图中1为集热箱，2、6为铰链，3、5为撑铁与元宝螺丝，4、7为嵌有外 框的平面镜。 此集热箱夏日使用，不用反射镜，箱内温度可达120℃， 可用于蒸米饭、烘馒头、使水升温等，如使用反射镜，一年四季有阳光时均可用来做饭和热水，做饭时，供一人食量绰绰有余。 庐 江 二 中 束 义 福 编 著 二O O一年十一月 |
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