物理教具制作Word文档格式.docx

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一块、厚木板一块、封口夹两只、白纸、粘胶等。

　　先将两胶卷盒去盖，中间各钻一小孔，正好使软管插入，用粘胶密封连接处。

再把两盒底部用粘胶粘连，剪一宽条铁皮把连接处固定起来，并与粗铁丝固定，粗铁丝作为手持的柄，如图6-26所示。

　　把12×

30cm2的木板与厚木板钉起来，白纸粘贴在大木板上，将软管弯成两个“U”形并行排列，并在两“U”形管中心画出刻度线。

两软管各经过一只小三通管与胶卷盒引出的两软管相接，三通管的另一个出口为排气用。

实验时，用注射器在双U形管中注入同样量的红色水，使双U形管

中的液面相平。

在两胶卷盒口上各绷一块气球膜，口面要绷平。

等膜绷好之后，用两只封口夹将三通管的排气口夹紧，不可漏气。

手持粗铁丝，缓缓将胶卷盒插入水中，如图6-27所示，两U形管中

的液面不会在同一高度，记下双U形管管底各至液面的高度差。

与下面胶卷盒相通的U形管中，液面的高度差要大得多，把这个水柱压强减去与上面胶卷盒相通的U形管水柱压强，所得的差即是两胶卷盒上下表面的压强之差。

将这个压强差乘以胶卷盒口的面积就能计算出胶卷盒所受的浮力。

三、自制密度计

【实验原理】当轮船在长江里航行时，如果记住轮船的“吃水线”，在轮船驶入

海洋后，你会发现此时“吃水线”已经在水面的上方了。

同一物体，浮在不同液体表面上时，所受液体的浮力相等。

由于液

体的密度不一样，物体排开液体的体积也就不相同。

反过来，如果同一物体在不同液体中排开液体的体积不相同，那么液体的密度一定不一样。

根据这个道理，我们可以制成测密度的装置——密度计。

【制作方法】材料：

大号有盖无破损的废牙膏皮一支、蜡烛一只、白纸、透明胶

带等。

　　将牙膏皮尾部打开，取下盖，用圆棍把牙膏皮从里面撑开鼓圆，成为一个长圆筒，将里面的剩余牙膏冲洗干净。

　　拧上牙膏皮盖，点燃蜡烛，从尾部滴几滴蜡到牙膏皮里。

滴入的蜡一是防漏水，二是保证牙膏皮竖直放在液面上时重心在下，比较稳定。

在牙膏皮筒上竖直粘贴一小纸条，然后放入水中，记下水面刻度线。

再依次将牙膏皮放入汽油、煤油与氯仿中，记下刻度线。

　　在密度表中查出不同液体的密度，分别在每个刻度线上，标明它们的密度值。

密度值全标定之后，在纸条面上贴一透明胶布既可以清晰地读数，也可以保护有刻度的纸不再打湿。

你现在可以把自制的“密度计”放入各种液体中，粗略地测定这种

液体的密度。

（郭生杰提供）

四、空气也有浮力

【实验原理】图6-28

不仅浸没在液体中的物体受到浮力作用，处于空气包围下的物体也

　　受到浮力作用。

如图6-28所示，左边是密闭的金属容器，开一孔与气球相连，右边是配重使横梁保持平衡。

如果用酒精灯烘烤金属容器底部，里面的空气受热膨胀会使气球鼓起来。

此时横梁会逐渐倾斜，配重物体下降。

这是因为金属容器与气球总重量虽然没有变，体积却增大了。

它的

体积增大，排开气体的体积增大，气体对它的浮力增加，从而破坏了平衡。

【制作方法】材料；

易拉罐一个、气球一只、废圆珠笔芯一支、粗铁丝一根、木

板两块、配重物。

　　将木板钉成如图所示的支架。

从粗铁丝上剪下4cm长一段，在砂轮上把2cm长一段打磨成“△”，把这段铁丝尖端向上固定在支架上部，使尖端成为横梁的支承点。

　　易拉罐最好是未打开的，用干净铁钉在上表面中央钻一孔，插入吸管喝完里面的饮料。

将空罐洗干净，倒出里面的水，剪3cm长的废圆珠笔芯插在孔上并用粘胶密封。

等胶干后，把气球（先检查气球不能漏气）用细线扎紧。

用钳子把粗铁丝剪下40cm长一段，两端各弯一个钩形。

为了加强效果，配重最好比易拉罐重几倍，这样在开始平衡时，横

梁就不是一个等臂杠杆。

【实验方法】将铁丝一端挂在易拉罐拉环上，一端挂有配重物。

双手持铁丝寻找

平衡的支承点后松手，再点燃酒精灯，移到易拉罐底部使其加热。

不一会儿，气球就会充气鼓起来，由于空气的浮力增加，使横梁的平衡遭到破坏。

（易诗学提供）

§

6.5电学实验的几个教具制作

一、玻璃导电

【实验原理】能导电的物体叫导体，不能导电的物体叫绝缘体。

　　导体之所以能导电，是因为导体中有能够自由移动的电子。

在绝缘体中，电荷几乎都束缚在原子的范围之内，不能自由地移动，所以绝缘体不能导电。

　　但是导体和绝缘体没有绝对的界线，当外界条件发生改变时，可以破坏原子内部的稳定结构，使原被束缚的电荷发生移动，在外电场作用下导电。

　　如图6-29所示，一只坏灯泡与一只好灯泡串联接在电路，坏灯泡的两根导线在玻璃柱内并不互相接触，此时好灯泡不会发光，加热坏灯泡的玻璃柱，当玻璃达到红炽状态时，它就逐渐变成导线，好灯泡逐渐由暗变亮，最后正常发光。

【制作方法】

“220V，40W”好灯泡一只、坏灯泡一只、两个灯座、12×

20cm2

木板两块、导线若干、电源插头一个。

把两木板互相垂直钉成上图所示的形状。

将两灯座串联起来安装，

由插头接220V电源。

轻轻敲碎坏灯泡的玻璃泡，剪去玻璃柱上伸出的铜

丝，与好灯泡一起插入灯座。

【实验方法】

1.将插头插入电源插座，此时好灯泡不发光。

2.把酒精灯放在坏灯泡玻璃柱下，点燃酒精烧玻璃柱。

　　3.开始好灯泡不亮，略过一分钟后，好灯泡灯丝逐渐发红，并迅速明亮起来。

二、水位自动报警器

【实验原理】学习了串联与并联电路，给合以前学过的浮力部分知识，可以自己

设计一个水位自动报警装置。

　　如图6-30所示，当水位上长，浮子上浮，与A端接触，浮子上的导线与绿灯组成串联电路，绿灯亮，表示水位已达高水位线；

当水位下降，浮子下降与B端接触，浮子上的导线与红灯组成串联电路，红灯亮，表示水位达低水位线。

如果高楼上的供水池装上这么一个报警装置，电工师傅就知道什么时候应该打开水泵抽水，什么时候应该关闭水泵停止抽水。

高橙饮料瓶两个、10ml口服液瓶一个、圆珠笔芯一支、18×

30（cm2）三夹板一块、2号电池一对、红，绿小电珠各一颗、导线若干、橡皮塞、粘胶、铁丝等。

先做浮子。

去掉圆珠笔芯头，将圆珠笔竖直插在口服液小瓶上，用

粘胶固牢。

等胶干后，找一个适合饮料瓶口的橡皮塞，在中央钻一个略比圆珠笔芯粗的小孔，把圆珠笔芯穿过去，在顶端粘接一小块焊有细导线的金属片。

如图6-31所示。

　　其次制作报警显示板。

如图6-32所示，先在三夹板中央下部钻两个小孔，再在板上并联装两个回路，回路中各有红灯与绿灯。

绿灯终端高于红灯终端，其都固定一块金属片（金属片是为了与浮子上的金属片接触时组成回路），电池引出的一端接一个接线柱，留待组装时连接浮子上的细导线。

　　再用两只饮料瓶做一个连通器。

方法是将两个饮料瓶下部各钻一个孔，用一根一次性注射塑料软管把二者连接起来，中间套一箝流开关。

最后进行组装。

把浮子装入一个饮料瓶中，将橡皮塞塞紧，浮子上方的金属片处于红、绿灯终端的金属片之间，再用铁丝通过两个小孔从饮料瓶颈环绕过来并拧紧，即把三夹板牢牢固定在瓶颈上。

浮子上的细

导线螺旋状绕几圈后与电池一端的接线柱相连，接触要良好。

　　1.在连通的另一饮料瓶中注水，打开箝流开关，浮子下方的水位将上升。

2.浮子上升到顶端的金属片与绿灯相连的金属片相接触时，绿灯

亮，表示水位已到达高水位。

　　3.手持连通的饮料瓶低于三夹板下的饮料瓶时，水位将下降，浮子下降到顶端的金属片与红灯终端金属片相接触时，红灯亮，表明水位已下降至低水位了。

4.停止浮子工作时，可让浮子处于中间（既不接触上端，也不接触下

端），关闭箝流开关。

三、测电笔

【实验原理】

　　如图6-33所示，试电笔内主要是由电阻与氖管串联起来。

当A、B两端电势差小时，氖管中的氖气不发光。

由此我们可用它来辨别火线和零线：

手持B端，用A端去测试导线，如果氖管发光，说明A端接触的是火线；

如果氖管不发光，则说明A端接触的是零线。

一次性注射器、起辉器中氖泡一个、1.5MΩ电阻一个、橡皮塞一个、废2号电池一个、垫片两个、铁钉一颗。

　　一次性注射器是透明塑料制成的，有它作为测电笔主体比较合适。

去掉注射器的推筒，将铁钉从管中放入，从注射口推出。

铁钉要略大一点，能刚刚好塞满注射管而不至左右晃动。

　　氖泡有两根引出线，每根均接一个垫片，其中一个垫片压在铁钉上，另一个垫片与电阻相接，碳棒上的铜帽作为手持端的金属体。

为了不使碳棒左右晃动，在橡皮塞上钻一个碳棒粗细的孔，然后塞紧在注射器筒端。

如图6-34进行组装。

　　注意：

①碳棒不可太长，刚好能把氖泡，电阻塞紧后使铜帽露出筒端，必要时可将碳棒锯掉一部分；

②氖泡的两根引出线一定要绝缘，不

然氖泡两导线接触之后，即使测试火线，氖泡也不发光。

测电笔做好之后去检测一次——与买的测电笔一样好用！

（梁继好提供）

四、模拟跨步电压与高压电弧触电

【实验原理】在“安全用电”的知识中介绍了跨步电压与高压电弧触电的概念，

但这两种触电现象在日常生活里并不常见，有必要进行生动的模拟实验，给同学们提供感性认识的条件和揭示这两种触电的机理。

　　跨步电压触电：

由于掉落在地上的高压输电线在地面产生了一个电场，这个电场以落地点为中心有一个范围，当人处于这个范围内时，两脚之间有跨步电压时，电流通过人体，造成跨步电压触电。

　　高压电弧触电：

如果人体与高压带电体距离很小时，高压带电体会通过人体发生放电现象。

这时，电流通过人体，造成高压电弧触电。

　　我们可以用感应圈产生的高压电场模拟高压带电体，用装在一个人体模型上的氖泡来显示跨步电压。

硬纸盒一个，起辉器氖泡一个，导线等。

做一个人体模型：

用硬纸盒按人体的轮廓制成，人体的手臂和腿都

可以自由活动。

在人体胸部装一只日光灯起辉器的氖泡，氖泡的一个极

各接一根导线到手和脚，另一极也各接一根导线到另一只手和另一只脚。

导线除端点外均应有胶线绝缘。

1.跨步电压触电的实验，如图6-35所示。

图6－35

（1）用一张旧报纸铺在桌上，四周用图钉固定

（2）将抹布在水中浸湿后把报纸表面擦潮。

（3）用导线将感应圈高压输出的一端夹接在报纸的一边缘上，将另一

端由铁架杆上端挂下夹接报纸的另一端。

　　（4）把人体模型的一只脚用图钉固定，脚上的导线裸露部分同时被图钉固定在纸上。

另一只脚可以在纸上移动作跨步状。

　　（5）先将两脚并拢立于纸面上，接通电源使感应圈工作，此时人体上氖泡不发光。

说明此时两脚之间无跨步电压。

　　（6）手持活动腿部（不要接触胶皮导线），使两腿逐渐张开，可以看出氖泡逐渐发光。

两脚之间距离最大时，氖泡最亮。

说明此时两脚之间有跨步电压且较大。

感应圈工作电流不要太大，否则实验者的手及模型人体的腿移动时会有感应。

2.高压电弧触电实验。

如图6-36所示。

（1）同前步骤1。

（2）同前步骤2。

（3）有导线将感应圈高压输出的一端夹接在报纸的一边缘上，将另一

端由人体模型上方挂接在铁架杆上。

（4）把人体模型的一只脚用图钉固定，一只手搭在感应圈的高压输电

线上（注意这只手与脚必须是通过氖泡之后相接的，不能是氖泡同一极上的引出线）；

另外的手与脚上导线由绝缘胶布包起来。

　　（5）接通电源使感应圈工作，随着人体模型的手与高压输出线之间的放电，氖泡也随之发光。

说明此时发生了高压电弧触电现象。

6.6研究电磁现象及其应用的教具制作

一、磁力闪光灯

　　图6-37如图6-37所示，ab、cd是两块薄铁片。

当用线吊着的磁铁在水平面内转动时，小灯泡可以一闪一闪地发光。

这是因为当磁铁旋转到与薄铁片平行的时候，两块薄铁片同时被不同程度地磁化，上方的薄铁片磁化较强；

下方的薄铁片磁化较弱，被磁化的两块薄铁片将克服弹力相互吸引。

两薄铁片接触的时候，电路导通，小灯发光。

当磁铁旋转到与两薄铁片垂直的位置时，两薄铁片没有被磁化，薄铁片在弹力的作用下又会分开而脱离接触，小灯此时不发光。

　　在磁铁不断旋转的时候，薄铁片也不断地接触与断开。

这样小灯就一闪一闪地发光。

条形磁铁一块、长木条一根、薄铁片两块（15cm长）、1号电池一对、3V小电珠一个、电珠灯座一个、导线、木螺钉等。

薄铁片可以从旧包装箱上面剪下，先去锈，用砂纸擦亮之后，最好

用油涂抹一下。

在长木条上一边钉一短木条，一边高一点，一边低一点（参看图）。

将薄铁片端点打一小孔，后用木螺钉穿过小孔固定薄铁片，同时，把导线也绕在木螺钉上与铁片固定接触。

两薄铁片应该相互交叠，仅隔一个很小距离，铁片交叠处无锈。

　　1.用手捏住两薄铁片，看电路是否导通。

若灯泡不发光，应先检查故障并排除。

2.把磁铁沿一个方向旋转，使吊着的细线拧紧，然后把支架移近薄

铁片，使细线垂直处于薄铁片上方。

3.放开手，使磁铁自由旋转起来，小灯泡将一闪一闪地发光。

二、磁悬浮

【实验原理】磁极之间存在着相互作用，同极磁体相互排斥，异极磁体相互吸引。

如果把两个磁体的同极端相对竖直放起来，由于磁性斥会使上面的

磁体悬浮起来。

8cm×

5cm厚木板一块、2cm×

25cm木板一块、动圈式扬声器上的圆形磁铁两块、15cm长铜管一根、铝片（6cm长）两块、橡皮塞一个、木螺钉等。

如图6-38所示，先把木板支架钉好。

把橡皮塞塞入一圆形磁铁的圆孔中，塞紧后去掉露出在上下表面的

橡皮。

在橡皮塞中央钻一略小于铜管直径的孔，把铜管慢慢穿进去。

把两块铝片弯成“L”形，各钻两个孔（用于固定在竖直木板上），再

在伸出边各钻一个略大于铜管直径的孔（用于约束铜管）。

用木螺钉将两

铝片相隔10cm固定在竖直木板上，将铜管穿入两铝片的小孔中，把另一圆形磁铁放在下面的铝片上。

1.把两磁铁同极相对放置。

　　2.用手压着上面的磁铁使其与下面磁铁相靠近。

突然放手，上面的磁铁会在磁力作用下弹上去。

　　3.用手使上面的磁铁旋转起来。

由于悬浮的磁铁受到的摩擦力很小，将旋转较长时间才停下来。

（可以在铜管与小孔间上一点机油，使摩擦更小。

）

三、电铃模型

【实验原理】电铃是利用电磁铁工作的。

　　图6-39如图6-39所示，这是个简易电铃模型。

图中1是电磁铁，2是簧片，3是动片，4是静片，5是锤头，6是铃铛，7是灯泡。

　　当电路接通电源时，电磁铁通电，对簧片产生吸引力，簧片向磁铁运动时，锤头敲击电铃发出声音，与此同时，动片和静片接触，电流不再经过电磁铁，直接通过电泡7形成回路。

电磁铁不通电流时，簧片不受吸引力，会在弹力作用下自动弹回原

处，动片与静片脱离接触，电流重新经过电磁铁流向灯泡再形成回路。

电磁铁又开始工作吸引簧片，锤头再次敲击铃铛。

周而复始，电铃不断地被敲响。

自绕电磁铁一个、36cm长弹性铁皮（包装箱外的包装铁皮弹性不错、做簧片比较适合）、废自行车铃铛一只、“6.3V、0.15A”小灯泡

及灯泡座各一只、小螺丝、铁丝若干、导线若干、20×

28cm2木板一块。

制作中，电磁铁的线圈绕制与簧片调节是关键。

电磁铁绕线轴可以用120胶卷轴，在胶卷轴里插入长螺杆作为铁芯，

漆包线选用0.55mm，在轴上密绕800匝。

线圈绕好后，在轴的端头焊接一块铜片做静触片，电磁铁一端将接在动触片上，另一端直接与灯泡相连，静触片也应接在这一端。

簧片按图6-40加工。

簧片头上钻一个小孔，固定一个大螺丝作为锤

头。

用铁皮紧紧固定一块铜片在簧片下端作为静触片，它将随簧片上下运动而与静触片接触。

图6-40

　　按图6-39组装起来。

装簧片时，在图6-40所示“×

”处钉上铁钉，调节簧片至电磁铁的距离，使得电磁铁通电时，足以克服簧片的弹力而吸住簧片；

当电磁铁断电时，簧片要刚好弹回原处。

此外，动触片与静触片也要能在簧片被电磁铁吸住时刚好接触，簧片弹回时脱离接触。

动触片引出导线接电源。

安装铃铛，要使电磁铁吸住簧片时锤头刚好敲击铃铛。

电磁铁要用铁皮（或包装带）固定在三夹板上，能经受振动与撞击。

接6V直流电源，电铃将工作起来，灯泡一闪一闪地发光。

四、光控电路

【实验原理】学习光敏电阻，电磁继电器知识，现在综合起来运用。

　　如图6-41所示，L是控制电路光源灯泡，R是分压电阻，R是光敏电阻，J是电磁继电器，L是指示灯，M是电动机。

光敏电阻R不受光照时，阻值大于2KΩ，受到光照时，电阻降至100

—200Ω。

设计制作这个教具时就考虑到由于R的变化，引起回路中电流变化，使继电器两端的电压变化，继电器就可以正常工作或停止工作。

因此，电路中没有三极管放大电路。

25cm×

40cm三夹板一块、光敏电阻一个、JRXB-1型继电器一个、3V小电机一个、“2.2V，0.25A”聚光灯泡两个、“30Ω，0.5A”电阻一个等。

选择小聚光灯泡做光源，是因为光敏电阻受光照部分很小，相距10

—15cm，光强不够，因此不聚光不行。

光源L1与光敏电阻R在安装时，

要认真调节好二者之间距离，使光照时继电器正好启动。

用书和纸在L1

与Ra之间遮光，继电器立即停止工作。

受控电路电源是3V，可以用1.5V1号电池一对串联使用。

1.将K1、Ka均合上，L1与Ra之间无遮光物体，电动机正常运转。

2.用手挡住L与R之间，电机停止工作，指示灯发光。

3.抽回手使Ra受光，电机重新正常工作，指示灯熄灭。

这个实验不能在强烈阳光直接照射的室外做，由于光敏电阻受散射光照射的作用，La会失去作用。

6.7电子元件电路的教具制作

一、与门电路

【实验原理】与门电路是基本逻辑门电路之一，与门的“与”在逻辑上就是共同

的意思，即当全部条件共同具备时，才能产生一定的结果。

例如：

图6-42就是一个例子，两个开关都断开，灯泡当然不会发亮。

但K1、K2中任何一个开关闭合，灯泡也不会发亮，只有当两个开关全部

闭合时，灯泡才会发亮。

最简单的与门电路如图6-43所示。

这个二极管与门电路由两个二极

管D1、D2和一个电阻组成，电路的两个输入端作为条件，只要A、B任一

端为低电位，则输出端Y的电位为二极管的正向压降（约0.7V），即Y端也是低电位。

如果两个输入端都接高电位（例如5V），则二极管全部截止，输出Y端为高电位。

　　倘若在输出端接用电器，如图6-44所示，只有当开关K、K全部断开时，A、B才同时是高电位，用电器才能工作。

2CK二极管两只、510Ω电阻一只、发光二极管一只、电源、开关等。

发光二极管作为用电器，当二极管正常发光时，表明用电器工作，

与门电路连接如图6-43所示。

如果不用发光二极管，用与电源电压相符的灯泡也行。

与门电路用于生活中，大有潜力。

二、非门电路

【实验原理】非门电路也是基本逻辑门电路之一。

“非”在逻辑上是否定的意思，在逻辑关系上就是输出的状态与输

入状态相反。

　　非门电路实际是一个倒相器，它只有一个输入端。

如图6-45所示，就是一个最简单的三极管非门电路。

当输入端为高电位时，输出端Y为低电位；

输入端为低电位时，输出端Y为高电位。

　　倘若在输出端接用电器，如图6-46所示，只有当A与低电位之间的开关接通时，输入端是低电位，输出端是高电位，用电器开始工作。

断开开关，输入端是高电位，输出端是低电位，用电器停止工作。

10K、1.1K电阻各一只、3DK4A发光二极管一只、开关一个、电源、导线等。

　　这里，发光二极管相当于用电器，开关闭合时，输入端是低电位，输出端Y是高电位，发光二极管可以发光；

断开开关，输出端Y是低电位，发光二极管两端都是低电位则不能发光。

　　开关还可以用水位涨落来实验：

在盐水杯底部放一导线，杯口放一导线，水位升高后两导线连通，使发光二极管工作。

实际应用中能进行水位报警。

三、与非门电路

【实验原理】把与门电路和非门电路合起来，与门电路的输出端接非门电路的输

入端，就组成了一个最简单的与非门电路。

如图6-47所示。

图6-47

　　与非门电路具有两个输入端与一个输出端。

当输入端A、B任意一端为低电位时，输出端为高电位；

如果A、B两端全部为高电位时，输出端是低电位。

　　有趣的是，倘若与非门输入端A、B只用一端，另一端不用，这个与非门电路就可以作非门电路了。

另外，在与非门电路后面再接一个非门电路，就成为一个与门电路。

第七章高中物理实验教具制作

　　本章按照高中新教材，并结合《高中物理实验教学研究》的课程开设，选择了部分高中物理教学中的教具制作，分成力学、运动学、电学、电磁感应现象、光学、振动与波六个部分。

这里有一部分教具在制作中看虽简单，但是往往有一定的难度。

7.1力学实验教具制作

一、物体受力时产生微小形变

【实验原理】物体的变形总是伴随着弹性力而产生。

用手压弹簧，用手拉橡皮筋，

物体受力而产生的变形显而易见，但是坚硬的物体受到力的作用呢？

我