初中物理实验教案实用版.docx
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初中物理实验教案实用版
一、测量平均速度
【提出问题】:
在物理学中,用什么物理量描述物体运动的快慢?
在匀速直线运动中,速度的大小等于什么?
速度的计算公式和速度的单位是什么?
如何计算一个做变速运动的物体中时间t内的平均速度?
学生正确回答后,教师引出课题,这节课我们练习测量物体运动时的平均速度。
【设计实验】
1.实验原理;
2.测量平均速度需要测量哪些物理量?
3.测量路程需要什么仪器?
测量时间需要什么仪器?
【进行实验】
1.实验介绍
(1)明确实验目的,实验原理。
实验目的:
是练习用刻度尺和秒表测变速运动物体的平均速度;实验原理:
t/s=v,需要测量的是小车通过的路程和通过这段路所用的时间。
(2)了解实验仪器,学习使用秒表
提问:
使用刻度尺时应注意什么?
学生观察:
秒表的最小刻度,量程和零刻线。
练习使用秒表。
(3)介绍实验步骤
(4)①先把金属片固定在斜面的下端的一个整刻度处,再在斜面的上端选一个合适的整刻度作为每次小车的起点,并用刻度尺量出起点到终点的距离S1;
②让小车的前端与斜面的起点对齐,用秒表测出小车从起点到终点所用时间t1;
③再将金属片向上移动一段距离并重新固定,量出起点到新终点的距离S2;
④用秒表测出小车从起点到新终点所用时间t2;注意每次都让小车由静止自由滑下。
2.学生实验,教师巡视
【评估与交流】
(1)将几组学生填写好的实验表格(投影片)展示出来,对比每组数据,计算出的V1,V2,V3是否相等。
(2)物体作变速运动,在两段路中的速度分别是v1,v2.有位同学认为,这个物体整个路程的平均速度v=v1+v2/2,空虚计算方法是否正确?
说说你的意见。
二、温度计测量水的温度(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/min
0
1
2
3
4
5
…
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①达到沸点和②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?
三、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
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
AO
BO
CO
DO
EO
FO
【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?
四、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
A
B
C
2、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?
五、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
1
2
3
4
5
6
7
物体到凸透镜的距离(cm)
50.0
35.0
22.5
20.0
18.0
15.0
12.0
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)
u>2f
倒立
缩小
实像
F照相机
U=2f
倒立
等大
实像
V=2f
F
倒立
放大
实像
v>2f
投影仪
U=f
不成像
0
正立
放大
虚像
v>u
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?
六、用天平测量物体的质量
【实验目的】学习使用托盘天平测量固体和液体的质量,熟悉使用天平的步骤和规则。
【实验器材】托盘天平和砝码、体积相同的长方形木块、铝块、铁块、墨水瓶和水
【实验步骤】
1、把天平放在水平平台上,观察天平的最大称量以及游码标尺上的最小刻度值。
2、把游码放在标尺的零刻度处,调节横梁右端的螺母,使横梁平衡。
(空调平衡)
3、把长方形木块(铝块、铁块)放在左盘里,向右盘里加砝码,并移动游码,直到横梁恢复平衡。
4、计算出右盘中砝码的总质量再加上游码所对的刻度值,得出被测物体的质量,填入记录表中。
每称量完一个物体,都要把砝码放回盒中。
5、用天平称出一墨水瓶水的质量:
(1)先称出空墨水瓶的质量;
(2)墨水瓶装满水后,称出墨水瓶和水的总质量;
(3)用瓶和水的总质量减去空瓶的质量就得到一墨水瓶水的质量;
(4)将以上测量得到的质量数据分别填入记录表中,再把砝码放回盒中。
【实验记录】
被称物体名称
木块
铝块
铁块
空墨水瓶
装满水的墨水瓶
墨水瓶中的水
物体的质量m/g
【实验思考题】
1、用天平能直接称量1cm棉线的质量吗?
怎样才能称出1cm棉线的质量?
答:
拿20-30根同样是1cm的棉线放到天平上去称量,称出的质量除以1cm棉线的根数,就得出了1cm棉线的质量。
(这叫累积法)
2、所称量的铝块、铁块体积相同,但质量却不同,铁块的质量较大。
3、在称量时,若天平的指针在轻微地摆动,你如何判断天平是否平衡?
答:
看指针在分度盘上左右摆动,如果左右摆动的格数相同,则天平就是平衡的。
4、地球上质量为1kg的物体在宇宙飞船中还是1kg吗?
宇航员在飞船中可以用天平称量这个物体的质量吗?
答:
是1kg,但在飞船中不能用天平称量,因为物体处于失重状态。
七、测量物质的密度
【提出问题】
1、体积相同的铁块和铝块的质量相同吗?
2、体积不同的铁块的质量相同吗?
3、同种物质的质量与体积的关系如何?
4、如何测定固体和液体的密度?
【猜想或假设】
1、体积相同的不同物质的质量不同。
2、体积不同的同种物质的质量不同。
3、同种物质的质量与体积的比值一定。
【设计实验】
1、取两个体积相同的铁块和铝块,分别测出它们的质量,并比较它们质量的大小。
2、取三个体积不同的铝块,分别测出它们的质量和体积,并分别计算它们的质量和体积的比值,再进行比较。
所需器材:
天平和砝码、量筒、石块、玻璃杯、水、盐水、细线
【进行实验】
1、测定体积相同的铁块和铝块的质量
名称
质量(m/g)
铁块
铝块
2、取三个体积不同的铝块,分别用天平测出它们的质量,用直尺测出边长后计算出它们的体积,并列出表来,然后以体积V为横坐标、以质量m为纵坐标。
在方格纸上描点,再把这些点连起来。
m/g
V/cm
铝块1
铝块2
铝块3
3、测石块的密度
(1)用天平测出小石块的质量。
(2)在量筒中倒入适量的水,记下水的体积。
(3)用细棉线系好小石块放入量筒的水中,记下水上升的体积。
(4)把实验记录的数据填入下表,并计算出石块的密度。
物理量
M石/g
水的体积V1/cm3
放入石块后水的体积V2/cm3
石块的体积
V石=(V2-V1)/cm3
石块的密度ρ/(gcm-3)
数据
4、测食盐水的密度
(1)测出玻璃杯和食盐水的总质量。
(2)把一部分食盐水倒入量筒中记下体积。
(3)测出剩余的食盐水和杯的总质量。
(4)把实验记录的数据填入下表,并计算出食盐水的密度。
物理量
食盐水的质量m1/g
剩余盐水和杯的质量m2/g
盐水的质量m/g
盐水的体积
V/cm3
盐水的密度ρ/(gcm-3)
数据
【分析和论证】
1、分析实验1得出的结论是:
。
2、分析实验2得出的结论是:
。
【评估与交流】
讨论测量液体密度应注意什么?
八、使用弹簧测力计测量力
【实验目的】
学习正确使用弹簧测力计的方法。
【实验器材】
弹簧测力计、木块、长木板、头发丝
【实验步骤】
1、观弹簧测力计的量程(最大刻度),认清每一小格表示多少牛。
检查弹簧测力计不受力时,指针时否指在零刻度处。
2、用手拉弹簧测力计的挂钩,使指针指到1N、5N、10N等处,感受一下1N、5N、10N的力有多大。
3、在弹簧测力计的挂钩上挂一个质量已知(约1kg)的物体,读出拉力的大小填入记录表中。
察
4、在水平放置的长木板上,用弹簧测力计拉木块匀速前进,读出拉力的大小填入记录表中。
5、在倾斜放置的长木块上,用弹簧测力计拉着木块沿木板匀速上升,读出拉力的大小填入记录表中。
6、把一根头发拴在弹簧测力计的挂钩上,用手拉头发,逐渐加大拉力,读出头发被拉断时拉力的大小,填入记录表中。
【实验记录】
弹簧测力计的使用情况
挂质量约1kg的物体
拉木块水平匀速前进
拉木块沿倾斜木板匀速上升
挂钩上拴一根头发,当头发被拉断时
拉力F/N
【评估与交流】
能否用弹力橡皮筋制作测力计?
为什么?
九、重力的大小跟什么因素有关
【提出问题】
重力的大小与什么因素有关?
【猜想或假设】
重力的大小与物体的质量有关。
【设计实验与进行实验】
1、照图23-1那样,把钩码逐个挂在弹簧测力计上,分别测出它们受到的重力,记录在下面的表格中。
质量m/kg
重力G/N
2、在图23-2中,以质量为横坐标、重力为纵坐标描点。
连接这些点,你发现它们落在一条什么样的曲线或直线上?
你认为重力与质量之间有什么关系?
所需器材:
弹簧测力计、钩码若干、坐标纸
【分析和论证】
1、通过实验得出结论:
物体所受的重力跟它的质量成正比。
2、重力与质量的比值大约是9.8N/kg。
如果用g表示这个比值,重力与质量的关系可以写成G=mg
十、摩擦力的大小跟什么因素有关
【提出问题】
1、滑动摩擦力的大小与哪些因素有关?
2、如何增大有益摩擦,减小有害摩擦?
【猜想或假设】
1、滑动摩擦力的大小可能与压力大小和接触面粗糙程度有关。
2、滑动摩擦力的大小可能与接触面的大小有关。
【设计实验】
1、取一方木块及长方形的长木板、毛巾、玻璃板,用弹簧称拉着方木块在三种表面上做匀速直线运动,测出拉力的大小即为摩擦力的大小,并比较摩擦力的大小。
2、把木块放在木板上,加上砝码,再拉着木块在木板上做匀速直线运动,测出拉力的大小即为摩擦力的大小,并与第一次实验比较。
3、把木块侧放在木板上,再拉着木块在木板上做匀速直线运动,测出拉力的大小即为摩擦力的大小,并与第一次实验比较。
所需器材:
弹簧测力计、长方体方木块、长木板、毛巾、玻璃板、砝码、细线
【进行实验】
1、分别测出木块在长木板、毛巾、玻璃板上做匀速直线运动时的摩擦力大小,将结果记入表格。
2、在木块上另上砝码后,再测出木块在木板上做匀速直线运动时的摩擦力大小,将结果记入表格。
3、把木块侧放在木板上,再测出木块做匀速直线运动时的摩擦力大小,并将结果记入表格。
次数
压力大小
接触面
摩擦力大小(N)
1
木块重
木板
2
木块重
毛巾
3
木块重
玻璃板
4
木块加砝码重
木板
5
木块重(侧放)
木板
【分析和论证】
1、分析比较实验1、2、3可得:
。
2、分析比较实验1、4可得:
。
3、分析比较实验1、5可得:
。
4、归纳得出滑动摩擦力的大小与有关,与无关。
【评估与交流】
1、在测量滑动摩擦力大小时必须注意什么?
当速度不一样时摩擦力大小有没有变化?
2、如何测滑动摩擦力的大小?
十一、阿基米德原理
【提出问题】
1、同样大小的石块和木块,投入水中,石块下沉,木块上浮,哪个受到的浮力大?
铁块投入水中会下沉,而铁做成船之后,却能浮在水面上,为什么?
2、浮力的大小与哪些因素有关?
【猜想或假设】
1、浮力的大小可能与物质的种类有关。
2、浮力的大小可能与物质的体积有关。
3、浮力的大小可能与物质浸入的深度有关。
4、浮力的大小可能与排开液体所受的重力有关,也就是与V排和ρ液有关。
【设计实验与进行实验】
1、选择体积相同的实心铁块和铝块,比较铁块和铝块浸没水中所受浮力的大小,来验证猜想1是否正确。
实验步骤:
(1)
(2)
(3)
……
2、取一些橡皮泥,先揉成团,测出其浸入水中的浮力,然后展开做成盒形,测出其所受的浮力并把两次测得的浮力大小与橡皮泥的重量相比较,验证猜想2是否正确。
实验步骤:
(1)
(2)
(3)
……
3、取一铁块测出其浸入水中不同深度所受的浮力并比较浮力的大小,验证猜想3是否正确。
实验步骤:
(1)
(2)
(3)
……
4、测出浸没入水中的石块所受的浮力跟它排开的水重有什么关系。
实验步骤:
(1)
(2)
(3)
……
5、测出浮在水面上的木块所受的浮力跟它排开的水重的关系。
实验步骤:
(1)
(2)
(3)
……
以上4、5实验验证猜想4是否正确。
所需器材:
弹簧测力计、大烧杯、接水小桶、自来水、盐水、体积相同的实心铁块和铝块、金属牙膏皮(或橡皮泥)、细线
【分析和论证】
由以上实验得出的结论是:
1、
2、
3、
4、
【评估与交流】
1、由实验得出的结论能普遍适用吗?
如何评估实验的准确性?
2、做以上实验要注意什么?
只在水中做行吗?
3、你在实验中遇到什么困难?
如何减少实验误差?
4、阿基米德定律适用于气体中物体所受浮力大小的计算吗?
表达式如何?
【探究拓展】
1、弹簧秤法测浮力大小——适用于ρ物>ρ液
(1)测出物体在空气中的重为G1
(2)测出物体在水中的重为G2
F浮=G1-G2
2、平衡力法——适用于ρ物≤ρ液
(1)当物体悬浮或漂浮在液体中时,受重力和浮力作用。
(2)因为物体静止所受的重力和浮力是一对平衡力,则有F浮=G物
3、压力差法
F浮=F向上-F向下
形状规则的正方体物块浸入密度为ρ的液体中,如图26-1所示。
上表面距液面为h,正方体边长为l。
上表面所受压强:
P=ρgh
上表面所受压力:
F=PS=ρghl2
下表面所受压强:
P’=ρg(h+l)
下表面所受压力:
F’=P’S=ρg(h+l)l2
F浮=F’-F=ρg(h+l)l2-ρghl2=ρgl3
又因为V排=l3,所以F浮=ρgl3=ρgV排
即为阿基米德原理求出的浮力。
十二、研究杠杆的平衡条件
【提出问题】