书城教材教辅校园科普类活动指导手册
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第15章 学生小试验小制作指导(1)

声学小实验小制作

气球会传声

取一只大小适当的气球,把它吹大到直径25厘米左右。用细绳把气球吊在竹竿上,并使细绳能在竹竿上移动。

在竹竿的一边挂一个闹钟,让闹钟的正面对着气球一边的中心。你站在气球的另一边,距离应当是使你正好听不清闹钟的“滴答”声。

移动气球位置,或调整你所站的位置,原来听不清楚的声音突然变得清楚了。

这是球内的气体把声音会聚到你耳边的缘故,只要把比空气密度大的气体充入气球,都能起到这种作用。我们这只气球里充入的就是你吹出来的二氧化碳气体。

米花的舞蹈

在衣架上系十来条细线,间隔约5毫米,在每根线的另一端挂一粒爆米花,把衣架挂起来。

找一根弹性较好的橡皮筋,用嘴咬住一起,用左手拉紧另一端,靠近米花的下部,用右手指去拨动橡皮筋。由于橡皮筋的中部振动最强,所以中间的一些米花首先摆起来。橡皮筋振动得越剧烈,米花摆动越大。橡皮筋停止振动,米花也就停止摆动。

由于橡皮筋振动,引起周围空气的振动,就使米花摆动起来。这个游戏也可以用来说明声音是怎样传播的,若这种振动的频率在200赫兹至20000赫兹之间,传到人耳的鼓膜上,就听到了声音。

水中的振动

由于振动而发出的声音,可以在固体和气体中传播,声音能在液体中传播吗?用细线系好三把旧钥匙,放入盛水的大饮料瓶内并上下抖动细绳,你听到了什么?可以听到碰撞声从水中传出来。仔细听又会发现,钥匙在空气中碰撞和在水中碰撞发声是不一样的。学生经过亲手做、亲眼看的实验过程,将会对声音的传播有了比较深刻的认识,并可以激发学生继续去探究新的知识。

不同的声响

将两个饮料瓶都剪去底部并做成喇叭状,用细线系在瓶口的瓶盖上,再用细绳的中间部分系住一把钢勺。将两个喇叭口罩住两只耳朵并贴紧耳根,并用钢勺去撞击桌子等物品时,你能听到什么?

可以请几位学生上台试试,并谈谈自己的感受。通过课堂参与的小活动,可以激发学生的兴趣,调动其求知的积极性。继续让一个学生手提着细线并用钢勺碰撞课桌,再谈谈手上的感受。通过刚才的小实验可以让学生了解到,振动能够发出声音来,并且可以通过细绳等物体向外传播。同一个声音从空气传到耳朵和从细线等传入耳朵,其感受却是不同的。

自制频率计

声音的产生,其音调有高有低。我们可以将饮料瓶剪去底部,瓶壁剪成齿状,瓶盖钻孔后用筷子紧紧插入,做成频率计。用右手捻转筷子,同时用齿去碰纸片,当快转或慢转时,你听到的声音有什么不同呢?在实际操作中,可以培养学生动手和动脑的能力,加深对频率概念的理解。

水哨的制作

取一吸管,用剪刀在吸管中央开一个小口,不要剪断,让吸管一端插入装满水的饮料瓶中。将吸管弯成直角,用嘴连续吹气,同时调节吸管插入水的深度,能听到悦耳的哨声。

原来,水哨的声音是由插入水中吸管内的空气柱受振动而产生的,并且空气柱长时音调低,空气柱短时音调高。通过自制水哨,创设情境,可以培养学生的创新思维能力。

利用饮料瓶还可以制作很多声学小实验,比如利用两个相同的饮料瓶听共鸣声,利用剪掉底部的瓶子当喊话器使用,等等。作为教师,应积极设计和选用一些简单的材料做小实验,光靠说实验是不行的,而应该去做。只有在做中,才会有新的发现,提出新的问题,并努力探究,去想办法解决它。

磁学小实验小制作

寻找磁铁棒

选两根完全相同的小铁棒,缝衣针也可以,其中一根在强磁铁的一个极上擦几下,使小铁棒也带磁性。另一根则没有磁性。对于这样两根外表一样的小铁棒,你能不借用其他东西的帮助,把那根带磁性的小铁棒找出来吗?

办法是有的,拿一根小铁棒的一端去接触另一根小铁棒的中间。

如果端部吸引另一根小铁棒,那么你拿着的那一根是有磁性的。

如果互相不吸引,那么你拿着的那根是没有磁性的。因为任何磁铁的磁性都集中在靠两端的地方,而中间几乎没有磁性。

奇怪的磁画

在一块书本大小的硬纸板上,画上一个脸谱,然后把细导线沿着脸谱的轮廓布设在上面,并用透明胶纸把它粘住,不使它松动。

再用一块同样大小的薄硬纸板,合在上面,用胶纸把两张纸粘牢。在薄纸上面撒上细铁屑。把细导线的一端串联一个2~3欧姆的电阻后和电池的一个极相接,导线的另一端和电池的另一个极相接。

轻轻地敲打硬纸板,纸板上就会魔术般地出现一张人脸。如果你能把导线和电池隐藏起来,并用隐蔽的开关控制电流,那就能让观看的人目瞪口呆。

这是因为电流通过导线时会在导线周围产生电磁场。当你敲下硬纸板时,靠近导线的细铁屑受磁场作用而聚集起来,形成画像。

自制指南针

指南针能够指示方向,能够帮助我们在迷失方向的时候找到出路。人类运用指南针的历史已有上千年了。其实指南针的工作原理也是相当简单的,现在就让我们来亲手制作一个简易的指南针吧!

先准备一块磁铁,一根针,一把剪刀,一碗水和一张扑克牌。然后开始做实验:

把扑克牌剪成像缝衣针大小的一个圆。用针的粗头在磁铁的一端摩擦50下。注意,摩擦的时候要保持在同一个方向摩擦。

用针的细头在磁铁的另一端也摩擦50下。注意,摩擦保持在同一个方向。

把扑克牌轻轻放在水面上。把针轻轻放在扑克牌上,试着转动扑克牌。当碗里的扑克牌静止后,看看扑克牌上的针的两端分别向哪两个方向。哈哈!针的两端正好分别指向南北两个方向。再来几次,结果都是一样。

原来,地球本身是一个大磁场,有它的南北两极。而针在磁铁上摩擦后,也有了自己的磁场,自己的南北两极,因此,针在静止后分别指向南北两个方向。

转动的铜丝

准备如下材料:1号电池,纽扣状小磁铁,较硬铜丝。

实验方法:

将磁铁吸在电池负极上。把铜丝弯成环形,在中间部分弯出一个尖。用尖顶在电池正极上,铜丝两端接触小磁铁。将电池正上负下放置。

注意:铜丝做的要像心形,但要把心形底部尽量做平,现在可以发现,心形在绕着电池轴线转动。

原理:导线中的电流受铜丝磁场力的作用旋转,可用左手定则判断受力方向。

拾音器的制作

制作前,首先准备直径0.1毫米的漆包线若干,可从废旧收音机里的输出或输入变压器上拆取;长方形磁铁一块、厚度10毫米,直径50毫米左右的废雪花膏盒一个,小刀一把、砂纸一小片。然后开始做实验:

用漆包线按顺时针方向在小磁铁上绕圈,绕80匝至120匝,然后在外头粘一层黑胶带。

用小刀刮去漆包线两根线头表面的绝缘漆,用胶布粘牢。

把绕好的线圈装进小铁盒子里去,就是装雪花膏的废盒子,在它的边缘开了一个小洞,这个小洞就是音频线的入口。

把漆包线两根线头接上耳机插头,把它插到收音机的耳机插孔里去,找开收音机,电台美妙的播音声就会从小铁盒子里传出来。

电学小实验小制作

转动的铅笔

把一支铅笔放在地毯上。你能不用手触及铅笔,而使铅笔按一定方向转动吗?

其实这很容易,只要光着脚在地毯上蹭几下就可以了,当然只有在干燥的日子才有效,然后伸出一只手指去接近铅笔,铅笔就会跟着你的手指转动。因为你用脚在地毯上摩擦的时候产生了静电,因而手指上也带上了静电荷,静电吸引使铅笔转动。

静电喷泉

在桌子上面放一块塑料板,板上再放一只装满水的白铁皮桶。取一根尖嘴玻璃管,尖嘴直径约0.3毫米,平的一端插入橡皮管中。将橡皮管灌满水后,橡皮管的另一头放入白铁皮桶内的水中,利用虹吸现象,一股水流即从玻璃尖分中射出。

再用导线将白铁皮桶连接到感应起电机的一个电极上。接着,摇动感应起电动。

这时就可以看到从玻璃管的尖嘴外射出一股美丽的“喷泉”,这就是“静电喷泉”。这时,如用灯光照射,效果会更好。

如果你不停地摇动感应起电机,并请别人用一支点燃的蜡烛火焰去烧尖嘴前的水流时,“喷泉”顿时消失而又成为一股细水流;当点燃的蜡烛从水流旁移开时,水流就又变成“喷泉”了!这是怎么一回事呢?

原来,由于静电感应,使桶和桶内的水都带上了大量电荷,当水由尖嘴中射出时,由于同性电荷互相排斥,水滴流也会排斥,这样就形成了向四周散开的喷泉。

火焰会把空气电离成许多正离子,再与水中的电荷相互中,“静电喷泉”便随之消失。

自制导电纸

描绘静电场中的等势线时,需要用到导电纸,自制的导电纸一样好用。

方法一

自制导电纸需要的材料有废干电池、胶水、废报纸等。

先把废干电池中的碳棒取出,捣碎后放入容器中用水湿润,逐渐加入胶水并不断搅拌,使其成为油漆状粘稠状态,再用纱布过滤。将这种导电涂料均匀涂刷在纸上,待晒干或烘干后便可使用。

方法二

准备一张普通白纸和一瓶碳素墨水。在普通白纸下垫一薄膜,用板刷均匀刷上一层书写碳素墨水,待晒干或烘干后再刷一次,干后即可使用。

方法三

准备糊精、白纸、石墨粉或废干电碳棒细末若干。加少量清水到糊精里搅拌匀,再涂抹在白纸上,用两层棉纱包着石墨粉在纸上筛洒,待干后即可使用。

静电除烟

准备带塑料盖的空水果罐头瓶一个,4.5×9厘米的铁皮两块,6厘米长2号铁丝两根。用砂纸打磨两铁皮、铁丝、用大功率电铬铁焊接,先用盐酸处理一下焊接处更好。

在罐头瓶塑料盖上钻两个小孔,两孔相距20毫米,然后把铁丝从盖内穿至盖外,盖在瓶上。实验时,先把感应起电机两电极分开,各用一根导线接在两铁丝上。

然后打开瓶盖,抽一口香烟向瓶里喷去,或把瓶口向下放在点燃的蚊香上方1~2分钟,立即盖上瓶盖,这时瓶中充满烟气。摇动感应起电机,瓶内烟气马上成一缕缕的,然后立即全部消失干净。瓶内烟雾为何会消失呢?

简易空气清洁原理装置是由容器与平行放置的两块金属板制成,假定A板接高压电源正极,B板接高压电源负极,这时AB极板间就会产生很强的静电场。

当容器内充满烟气时,在强大的静电场内,空气分子将会电离成电子与正离子。正离子跑到B板得到电子又重新变成空气分子。电子则在奔向A板的过程中,遇到烟气分子并使之带负电被吸到A极板上,经过很短的时间,容器内的烟气分子就会消失,而清洁空气则充满容器。

力学小实验小制作

有趣的“啄木鸟”

在一根金属棒或铅丝上松松地穿上一个小木杯,在木杯上安一个弹簧,弹簧的另一端固定一只“啄木鸟”。金属棒的顶部固定一个小球,底端固定在一个较重的木座或金属座上。

用手拨一下“啄木鸟”,让它作上下摆动,这时,木杯的倾斜度会改变,小木环连同“啄木鸟”靠自身的重力,会沿着金属棒徐徐下落,并会引起“啄木鸟”作上下振动,真像“啄木鸟”在啄着树干,非常有趣。

神奇的喷泉

在两个大烧瓶的橡皮塞上各打两个小孔,一把一个长管玻璃漏斗穿过一个孔并接近瓶底,漏斗下接皮管也可以,瓶里盛一些水。把一根尖嘴玻璃管插进另一个盛满水的大烧瓶。

两个塞子的另两个小孔各插一短玻璃管,相互用皮管连接,接口处必须密封好,只要往漏斗里灌水,尖嘴玻璃管就喷水。漏斗内的水漏完时,那边的喷泉也停止。如果把喷口弯一个角度,使喷出的水正好喷入漏斗,喷泉就能持续进下去。

原来,漏斗里的水进入烧瓶后,瓶内的空气受压,因为两瓶是相通的。另一瓶的气压也相应增大,于是就把水从尖嘴压出,形成喷泉。

微型潜水器

科学家探索海洋深处的秘密,靠的是潜水器。虽然一些潜水器带有压缩空气瓶,但通常还要通过泵从地面往下输送空气。

我们有可能利用一个倒置的杯子来构成一个微型潜水器。

首先,将手帕搓成一个球,紧紧塞进杯底,杯子颠倒过来后,要使手帕不至于掉出来。将杯子垂直放入水中,用手按住,以免杯子往上翻。

从水中取出杯子,整理好手帕。手帕竟一点也没有被水浸湿。原来奥妙在于杯子在放进水时,留在杯中的空气将水阻住,使它不能完全进入杯里。

受力实验

准备一个椭圆截面的大墨瓶、一根内径很细的长玻璃管、一个橡皮塞、一块5×15厘米的小三夹板、铁丝等。

这个实验成功和要点在于制作内径很细的长玻璃管。把一根普通玻璃管放在酒精喷灯上加工,把它拉成所需要的玻璃管。在橡皮塞中央开一个小孔,孔的粗细视玻璃管的粗细而定,三夹板上贴一张画有刻度的纸,并在三夹板下端开两个小孔,用铁丝将三夹板固定在墨水瓶的瓶颈上。

把玻璃管插入橡皮塞,在墨水瓶中灌满深色的水后,将橡皮塞塞紧在墨水瓶上。

然后,沿墨水瓶椭圆截面短轴方向向里挤压瓶子,细玻璃管内液柱将明显上升。这是因为玻璃瓶受力变形,使瓶内体积减小的缘故。

沿墨水瓶椭圆截面长轴方向向里挤压瓶子,细玻璃管内液柱将会明显下降。这是因为玻璃瓶受力变形,使瓶内体积增大的缘故。

超重和失重

找来一支废牙膏皮,拧下盖,打开后面卷着部分,用圆木棍把它鼓起来,洗净里面的残存牙膏。

用针在牙膏皮靠近盖帽的圆筒两对边各钻一小孔,盖好盖。小孔不要过大,把牙膏皮装满水后,水刚好能射出为宜。

实验时,用一个桶接大半桶水放在牙膏皮运动的正下方。

先将牙膏皮装满水,手持牙膏皮上端不动,可以看到水从小孔里射出。