中學生實驗創新設計手冊 內容簡介
在中學物理教學和知識結構中，實驗的教學和操作是一個具有不可替代的獨立地位卻又在現實中由於種種原因並未受到應有重視的領域。這種缺憾帶來的有人才素質的差異和被動，特別是在中外教學比較的背景下，顯得十分突出，是所有科學家希望改變的。實驗能力是從事自然科學的人的基本工作和學習能力，是其綜合素質的一種集中表現，它可以說是一個人對本學科的基本概念範疇、理論體系、運思方略、學科結構、探索求真、設計改進和創造發展等等水平的綜合表達。也就是說一個人的實驗能力反映著一個人在本學科領域內的成就程度。所以，在一個自覺和成熟進步的現代教學體系中，實驗能力和實驗的操作學習具有突出的地位，甚至有以實驗為中心的教學教材體系。近年來高考中的實驗試題和實驗能力考查的比重越來越大，說明了我國學校教學對此問題的重視和自覺。
實驗的規範操作是實驗學習和實驗能力培養與訓練的根本保障。自覺成熟和有成效的學習必須是規範的學習。規範是實驗和理論兩方面的有效和成熟的概括和總結，是合乎本學科的本質規律和人的學習心理過程的嚴格的科學程式，只有規範的實驗操作才能真正把握物質運動的規律及其真實過程，才能形成真正的實驗能力，得到真實的實驗結果，避免實驗中的失誤差錯甚至傷害。
由於實驗中主觀、客觀等種種原因和條件的限制，目前在我國中學教學中，能夠將所有的實驗完全按照教材中提供的方法和設計方式演示和操作是十分困難的，甚至是不可能的，這樣就形成了黑板上講實驗和課堂外背實驗的惡性循環，導致了學生實驗能力的虛假現象，嚴重阻礙了學生學習和創造智慧的發展。為了克服這一現象，我國廣大中學物理教師和教學科研人員竭盡智慧，針對具體條件和同一實驗，改進設計了多種實驗方式和操作方法，並總結了不同的改進實驗設計的方法、程式和規律，保證了實驗教學的正常和有效的進行，為中學物理教學作出十分重要的貢獻。
本書組織近百位專家、學者和一些中學物理教師、實驗教師，按照規範、實用和操作化的理論和程式，收集整理了整箇中學物理學科中的幾乎所有的有關實驗的不同改進設計方案上千種，集中了近幾十年尤其是新時期近二十年來的有關成果、智慧、精華，成為中學物理實驗教學的科學性和有效性的保證，實驗教師的有力助手。
本書在編撰過程中，引證了許多優秀教師的案例，在此一併致以誠摯的感謝。
《中學生物理實驗創新設計》編委會
二○○○年十二月
中學生實驗創新設計手冊 本書目錄
實驗手段、材料的改進和儀器的運用實驗手段強化物理概念和規律教學
中學物理實驗小技巧
簡便易行的課堂實驗
國中物理實驗小竅門十例
加強常用儀器使用教學
物理實驗的普通儀器手段難以分類的問題投影片夾的製作
如何延長投影儀燈泡壽命
附：3自製教具成果展示
物理實驗演示多用架
投影氣桌實驗裝置
TyQ―2型6＂投影儀分析與改進
高中物理教學要努力設計、推廣和發展“模擬實驗”軟體
微電腦在物理實驗中的套用研究電源的輸出功率
F16―4型放映機特殊故障
L―390教學錄音機直流供電故障的修理
2X―1型鏇片式真空泵電機的維修
自製電磁搶答器
電學實驗
穩恆電流輔助實驗示教板的製作與使用
巧用手電筒做課外實驗
適合農村國中的兩件物理實驗儀器
音樂集成塊在中學物理實驗中的套用
以米尺為測量工具作實驗
一個多用實驗電路
自製教具學具 加強實驗教學
用電子琴作的物理實驗
聲能玩具
勻速射流的兩個實驗
幾個有趣的高中物理小實驗
幾則小實驗
用微型電機做演示實驗
用竹筒做的小實驗兩則
改進物理實驗幾例
幾則物理小實驗經驗
介紹一組用硬幣做的實驗
改制儀器作好物理實驗
巧用易拉罐演示的小實驗
利用人體演示的物理現象
空酒瓶可以做許多物理實驗
飲料瓶在中學物理實驗中的套用
巧用可樂瓶做物理實驗(一)
巧用可樂瓶做物理實驗(二)
用暖水瓶鋁蓋做物理實驗
用打火機做有趣的物理實驗
建議多用橡皮泥
一種簡易教具的製作與使用
用廢舊燈泡做的電學實驗
測定氣體恆量、基本電荷、地磁場的磁感應強度
用煙盒鋁箔做物理小實驗
乾簧管在物理實驗中的套用
試電筆妙用10例
蠟燭在物理實驗中套用
鉛筆在物理實驗中的套用
利用鉛筆做物理小實驗
鉛筆芯在物理實驗中的巧用
打點計時器的使用
用兩片載玻片，做三個小實驗
鋼鋸條做物理實驗五例
可用紙來做的物理小實驗
一組運用圖線的實驗
以“靜”代“動”改進實驗
用一個裝置 做一串實驗 連一片知識
就地取材做好課堂小實驗
巧用桌球五例
海綿在物理教學中的套用
雪碧瓶系列實驗
一塊薄鐵片做五個實驗
巧用注射器27例
注射器的妙用
塑膠袋的多用
可用塑膠瓶做的物理實驗
泡沫塑膠在演示實驗中的套用
利用醫用輸液器做的幾個小實驗
用音頻信號發生器做的一組實驗
附：物理活動課內容選編
熱
聲
電
磁
開展家庭物理實驗
課外電學小實驗
初三物理實驗的引申
巧判液柱移動方向
水銀柱的全部溢出
光學小實驗
光導纖維套用演示器的製作與實驗
天空光現象模擬小實驗
“研究彈性碰撞”實驗裝置的改革
測定物質的密度
附：伽利略的理想實驗告訴我們什麼
兩力平衡實驗中“硬紙板”選用問題
車輛翻車
一種識別串、並聯電路的方法
動能與慣性實驗
附：動腦設計方案動手進行實驗
中學生實驗創新設計手冊 文章節選
實驗手段強化物理概念和規律教學
十幾年前我從《遼寧教育》讀過一篇題為《改革物理教學方法要抓住三個問題》一文，內容是根據雷樹人同志在東北三省中學物理教學方法研究會上的講話整理的，文中提出的第一個問題就是“抓好物理實驗”，其中講到：物理實驗在中學物理教學中的重要意義，至少有以下三點：(1)它是我們獲得中學物理知識的基礎。沒有實驗，沒有對現象的觀察，沒有實驗數據，物理現象的認識、感受是不深刻的。(2)通過物理實驗可以培養學生的實驗技能。這是“看實驗”辦不到的，“背實驗”更辦不到，必須讓學生親自做實驗，才能培養出來。(3)實驗對學生素質的培養具有重要作用。這能夠培養學生一絲不苟、認真細緻的作風和實事求是的精神。講話還提到：實驗不要受大綱和課文的限制，可以做大綱和課本沒有安排的實驗，讓學生回家做一些實驗，或把演示實驗改為學生實驗，也可多研究，多創造一些新的實驗。
浙江省寧波市萬里國際學校阮建勇老師在教學中堅持以實驗為基礎，綜合啟發為原則，引導學生積極主動、生動活潑地獲取知識，大綱要求的演示和分組實驗必做外，結合課本內容，如《誤差》、《槓桿》、《大氣的壓強》、《牛頓第一定律》、《牛頓第二定律》、《電功率》、《反衝運動》、《密度》、《電磁感應現象》等，設計了一些取材容易、製作方便、構思巧妙、操作簡單的演示實驗、分組實驗、課外小製作、小實驗和實驗競賽等，通過用多種實驗手段加深學生學習物理概念的理解和規律的認識，培養了學生動手和創造能力，取得了一定的成效。
現列舉幾例以供參考。
1.用“橡筋槓桿”認識槓桿的力臂
《槓桿》一節的力臂是國中學生較難掌握的一個概念，能不能從實驗出發，使學生感受到“力臂”，理解“槓桿的平衡條件”呢?在教學中設計了：橡筋槓桿(每人一套)。
引導，包括口頭語言引導與設計實驗進行引導)：“星期六回家你是否可做一個模擬實驗，把你的眼鏡放到冰櫃冷藏室里，半小時後拿出來，應該會產生跟香港機場同樣的現象，通過實驗的觀察、研究、請你自己得出結論。”
星期一，柳堅同學見到我高興地說：“通過實驗和看書，總算找到了答案，從飛機上下來或從冰櫃里里取出來的鏡片溫度較低，周圍空氣中水蒸汽遇冷就在鏡片上凝結成大量的小水滴，也就是露水。”多好的實驗結論。後來，我在上課中表揚了柳堅同學，這件事對其他同學也是一次非常好的教育。
■中學物理實驗小技巧
物理實驗是物理教學的一個重要環節。實驗是否成功與實驗操作關係很大。四川賀承德丁娟老師介紹了一些在物理實驗操作中行之有效的小經驗：
①演示毛細現象若沒有毛細玻璃時，可取兩塊乾淨的玻璃片重疊起來，兩塊玻璃片間的縫隙相當於若干條並排的毛細管，當放入著色的水或媒油中後，在玻片後放一張白紙，可以明顯看到色液沿毛細管上升的情況。
②如果學校沒有“平行光源”，做實驗時可用聚光好的手電筒代替，或直接利用太陽光演示。為了顯示光在空氣中的光路，可在光路附近處放置一盤點燃的蚊香；為了顯示光在水中的光路，可在水中滴幾滴肥皂水或紅汞藥水，這樣光路便顯示得十分清楚。
③沒有玻璃磚時若要作測玻璃折射率的實驗，可將若干塊小長方形玻片重疊(之間用少量萬能膠粘合)，即可代替玻璃磚。
④靜電帶電體的特點是“電壓高、電量少”，故做靜電實驗的關鍵，一要注意帶電體及周圍環境的乾燥；二要注意清潔(也包括操作人員的手)。作靜電實驗前請您先用衛生紙將所用儀器用力擦淨，再放入烘箱中烘乾，這時再做靜電實驗，您會感到效果極佳。
⑤用單擺演示阻尼振動時，擺球選用一個全生鏽的鋼球其效果比用一個同樣的光亮鋼球效果要好得多。
⑥電池夾上的螺鏇彈簧用久了容易生鏽，您可找一根廢而不用的不鏽鋼彈簧錶帶，用其不鏽鋼彎曲成螺鏇彈簧，這種彈簧經久耐用，抗腐蝕力強，其效果非常好。
⑦做圓孔衍射實驗時，需要圓孔板。製作圓孔板最好用廢牙膏皮(薄鋁皮)。在打孔時，針要鏇轉鑽孔，這樣小孔不但圓，而且孔緣無毛邊。倘若用紙板做孔板，為了避免打出的針孔起毛邊，孔打好後，用針沾少量膠水，放入針孔內，再鏇轉幾圈，即可使邊上起的毛粘在孔沿上，使小孔光滑。
⑧做演示實驗，有時需要給油液著色(如媒油、汽油)，您可在需著色的油里加少量印油，或彩色油漆，這樣便可得到您所需用的顏色油液了。
⑨因水銀密度大，當存放水銀的容器承受壓力太大時易出現破碎，這個情況不可忽視，故應將容器放在一個托盤(可用一個大瓷碗)內，以防容器破碎出現水銀泄漏。另外還要注意，存放水銀的容器最好用玻璃或陶瓷做成，不要用金屬材料容器。因為幾乎所有的金屬(鉑、鐵除外)水銀都是它們的溶劑，在常溫下與水銀形成合金(叫汞劑)。
實驗中若不慎把水銀撒在地板上了，為了避免水銀蒸汽中毒，必須減少空氣中水銀蒸汽的濃度，這時可打開窗戶，還可在地上撒些硫磺粉末。
��10��用注射器作“密封氣缸”時，注射器活塞外應塗少量黃油或凡士林，這樣既能加強密封，又能減少摩擦，可提高演示效果。
��11��演示晶體傳熱各向異性的實驗，常運用雲母片來作傳熱晶體片。要注意，如從電烙鐵、電熨斗等中取出的晶體片儘管很薄，但也不一定是一單片晶體，可能會使實驗失敗(上邊蠟層熔化後不會成橢圓形)，因此必須對這種晶體片進行處理，方法是：將晶體片放入開水中煮。幾分鐘後取出，即可分離成十分薄的單片晶體，再做實驗會得到好的效果。
��12��做“光電效應”演示實驗時要注意兩點：一是鋅板面積要適當取大，s＞100
cm��2，實驗前用砂紙將鋅板表面(光要照射的一面)磨光；二是在鋅板附近放一塊絕緣起電板，實驗前給起電板帶正電荷，使空間有靜電場分布；以清除空氣中的帶電離子，促使鋅板光電效應發生。以上是做好實驗的關鍵。
��13��“鈉的吸收光譜”實驗的關鍵是要有足夠強的鈉火焰將所通過的白光中的“
明線”吸收(但要注意鈉焰也不能過強)，故可用大號酒精燈(或雙酒精燈)對浸有食鹽
(或硝酸鈉)深液的石棉布烘燒，並注意調節鈉焰的強度。��
