創新實驗裝置圖

1. 流體壓強與流速的關系創新實驗

一、實驗名稱：流體壓強與流速的關系
二、實驗設計思路：實驗用具有漏斗和乒乓球，要求在倒置的漏斗里放一個乒乓球，用手指托住乒乓球。然後從漏鬥口向下用力吹氣，並將手指移開。觀察乒乓球會下落嗎？
三、實驗目的：探究流體壓強與流速的關系。
四、實驗所涉及的科學道理：這個實驗利用的實驗原理是水流的流速不相同，根據「在流體中，流速越大的地方壓強越小」的原理，會產生壓力差，導致「乒乓球」被牢牢吸在漏斗內。
五、實驗操作步驟：
（1）取一干凈的玻璃漏斗，應一根乳膠管將漏斗的頸部與自來水水龍頭相連。
（2）將一隻乒乓球放進漏斗的喇叭口中，用手指托住乒乓球，把漏鬥倒置。
（3）打開水龍頭，讓一股細水流從漏斗的喇叭口流出，並將手指移開。學生憑想像，乒乓球應從漏斗中被水流沖出。然而我們卻觀察到：乒乓球被牢牢地「吸」在漏斗的頸部。
六、實驗現象分析：
水流為什麼沖不走乒乓球呢？由於水流經漏斗頸部流入喇叭口時，截面積迅速增大，流速立即變小，根據「流體壓強與流速的關系」，在同一管道中流速大的地方其壓強比流速小的地方要小。可見，乒乓球下方水流壓強要遠遠大於其上方水流的壓強，這就給乒乓球施加了一個向上的壓力，再加外部大氣壓的作用，就足以支持乒乓球停留在漏斗喇叭口的底部而不被水流沖走。
七、實驗所用器材：
玻璃漏斗一個，一米長左右的橡膠管一根，乒乓球一隻。
八、實驗裝置圖
九、實驗效果以及其他需要說明的問題：
實驗效果：2010年秋季開學後在我們學校八年級十個班級中演示效果很好，解決了原來所用人用嘴吹氣不穩定、持續時間短、實驗現象不明顯且不衛生的缺點，而且實驗器材方便、操作簡單、學生感興趣。
說明：本實驗最好教室里要有自來水，如果沒有自來水，可以在實驗室進行。做這個實驗時要注意，開始時不要把乒乓球和漏斗貼得太緊，先讓水流流出後再放手，否則不易成功。
（親，我很不容易哦。採納把！）

2. 初中物理創新實驗

關於召開棗庄市初中學生創新實驗展評大會的通知 棗教研字[2010] 23號

(點擊數:340 發布時間:2010-11-29)

棗教研字[2010] 23號

關於召開棗庄市初中學生創新實驗

展評大會的通知

各區（市）教研室、市直各學校：

為迎接山東省第二屆初中學生創新實驗展評大會，經研究，決定於2010年12月中旬我市舉行初中生創新實驗展評大賽。現將有關事宜通知如下：

一、參加展評人員

本市普通初級中學在校學生。

二、展評內容及展評辦法

（一）展評內容

1．創新實驗金點子現場演講

2．創新實驗成果現場操作展示

（二）展評辦法

1．推薦人數：滕州市7人以內，市中區、嶧城區、台兒庄區、山亭區各4人以內，薛城區5人以內，高新區1人，棗庄市十五中2人，棗庄市實驗學校1人。

2．展評時間：物理：2010年12月18日；化學：2010年12月19日；生物另行通知。

3．展評地點：物理：棗庄十五中東校；化學：棗庄十五中西校；生物另行通知。

4．參評學生於當天上午8：30准時到展評學校抽簽確定比賽順序（不到者視為自動放棄）。

5．每位參評學生在10—15分鍾之內演講自己的創新實驗金點子或展示自己的創新實驗成果。

6．本次展評設學生及指導教師一、二、三等獎，頒發獲獎證書。

三、展評說明

1．各區（市）於2010年12月15日前，將參評有關創新實驗的設計方案電子稿發送到棗庄市教研室。

2．實驗所需的所有器材、葯品由參賽單位自帶。

3．參賽學生每人需帶實驗創新方案10份，比賽時供評委參考。

4．創新實驗展評辦法見附件。

附件一：創新實驗的基本要求和評價標准

附件二：實驗創新方案文本參考格式

棗庄市教學研究室

2010年11月23日

附件一 創新實驗設計的基本要求和評價標准

1．初中學生實驗創新的基本要求

實驗目標
重視科學問題解決，致力於探求未知的科學事實、原理和規律。

實驗原理
實驗原理科學，有利於科學問題的解決

實驗裝置
實驗裝置簡便，安全性好，對環境無污染

實驗操作
實驗操作簡捷，技術手段先進，條件控制准確

實驗現象
實驗現象直觀、鮮明，有利於揭示實驗本質

實驗創新點
實驗特色鮮明，有創新性

2．初中生創新實驗展評的評分標准

評價指標
評分細則
權重（%）
得分
說明

實驗設計的目的性（15）
1.准確、簡練地表述本實驗設計目的、亮點，清晰地講解達到實驗目標的操作
10

2.實驗設計所蘊含的功能能切實達到本實驗設計的目標
5

實驗的

科學性

（20）
1.實驗原理正確
5

2.實驗裝置合理
5

3.從實驗現象到本質的推理科學嚴密
5

4.實驗操作規范、順序正確
5

實驗設計

的創新性（30）
實驗設計思路、實驗功能、實驗方法、實驗材料、實驗裝置等有所突破和創新
30

實驗的

可行性（18）
1.實驗操作簡便、實驗現象明顯
6

2.實驗所需儀器和葯品為實驗室常見，或在生活中易得
6

3.實驗有一定的推廣價值
6

實驗安全性（17）
1.實驗方案環保
6

2.能指出實驗可能出現的環境污染和安全隱患，並有相應的防範措施
6

3. 實驗裝置穩實、簡潔、流暢
5

總 分

註：初中生「實驗創新金點子」的評分參考上述標准執行。

附件二：實驗創新方案文本參考格式

(文本為Word文檔，A4 紙，頁邊距：上下各2.6，左右各3.17，行距固定值，22磅)

首先在文本的左上角方框內註明參加展評的項目類型（金點子演講/現場成果展示），之後按照下文所列舉的項目一一敘述清晰。

一、創新實驗名稱 ×××××××(小三號黑體，居中)

(作者單位，城市，郵編 五號宋體，居中)

二、創新實驗目的 ××××××× (五號宋體，固定值，行距1.25，下同)

三、實驗儀器及用品 ×××××××

四、實驗裝置圖及說明

五、實驗操作

六、實驗創新點及其意義

3. 如下圖所示，圖1是教材中水電解實驗裝置，圖2是我市化學老師針對圖l實驗自創新裝置． 圖2的創新實驗操作

4. 圖1是教科書上探究分子性質實驗的裝置圖，圖2是我縣化學老師針對圖1實驗的創新裝置．圖2的創新實驗操作步

（1）濃氨水具有揮發性，揮發性氨氣遇到的酚酞試液變紅．實驗過程中可觀察到A、B裝置版內被酚酞溶液濕潤權的紗布都能變紅，實驗說明分子在不斷運動．
（2）對比創新改進前的實驗，改進後實驗的優點是能夠防止氨氣擴散到空氣中，污染大氣；能夠得出在不同溫度下分子運動的劇烈程度的差異．B裝置內被酚酞溶液濕潤的紗布變紅所需時間要比A裝置內被酚酞溶液濕潤的紗布變紅所需時間短，從而可證明溫度越高分子運動越快．
（3）圖2的創新實驗相對圖1來說，除（2）中所述的優點之外，還具有「①用密閉的U型管來代替半封閉的燒杯來做實驗，減少了因氨氣揮發而對空氣的污染，綠色環保．
②實驗中所需的葯品量較少，節約葯品．」的優點，但無法實現「③能得出分子具有的所有性質．」故選：B；
故答案為：（1）分子是在不斷運動的；（2）運動越快；（3）B．

5. 實驗創新是中學生最為重要的科學素養．下圖是某學校師生對「MnO 2 催化H 2 O 2 分解實驗裝置的創新設計」

6. 誰能幫我設計一個大學物理創新實驗啊!~

2 研究型實驗及其開設要求
2.1 研究型實驗的基本內涵
通常「研究型」物理實驗是在綜合性、設計性物理實驗的基礎上由學生自己選題、查閱文獻、設計實驗方案，在教師指導下完成實驗。「研究型」實驗通常是要求學生帶著問題測取數據，摸索實驗規律，然後帶著問題查找資料、探尋答案，並試著對所觀察到的現象進行理論分析，並做出合理的解釋。這類實驗的開設目的是全方位地鍛煉學生實驗研究的能力，充分調動學生的主動性和積極性，激發他們從事物理學研究的興趣和熱情，為以後從事科研工作打下良好的基礎。
2.2 研究型實驗的選題
研究型實驗要精心選題、科學設計。實驗內容要新穎、有趣味性，物理現象比較明顯和具有可研究性。同時還要考慮實驗室條件和學生的水平與能力，能讓學生在比較熟悉的理論基礎上作初步的分析與發展。既要與已知的現象、理論和方法有聯系又要有一定的深度和廣度。作為基礎物理實驗，研究型實驗內容不能過於復雜，要求不宜過高，要能通過分析、討論和查閱資料等方式讓學生可以比較容易地設計和實施實驗方案。
2.3 如何開展研究型實驗的教學
與傳統物理實驗不同，研究型實驗可以較充分地發揮學生的主觀能動性去探索未知的領域。因此，開設此類實驗項目的最好方式是利用實驗室開放的形式，由學生自主選擇和掌握實驗時間。研究型實驗項目可以有教師指定和學生自擬等形式，但無論那種形式，對實驗指導教師都提出了更高的要求。指導教師要對學生所選的研究型實驗項目在實施過程中可能出現的各種問題有充分的估計和認識，能夠引導、啟發和激勵學生完成實驗，並掌握能作進一步深入研究的空間。
研究型實驗更注重實驗結果的分析、討論和總結。因此，學生完成研究型實驗後要求寫出的實驗報告可以不同於普通實驗的報告，可以寫成研究總結報告形式或研究論文形式，甚至可以採用學術報告的形式口頭報告研究結果。
3 利用邁克耳遜干涉儀進行研究型實驗項目的設計
邁克耳遜干涉儀是一種典型的利用分振幅方法實現干涉的光學儀器，作為近代精密測量光學儀器之一，被廣泛用於科學研究和檢測技術等領域[4]。利用邁克耳遜干涉儀，能以極高的精度測量長度的微小變化及其與此相關的物理量。如果與CCD攝像、圖象處理等現代監測技術結合，可以實時觀測和分析各種干涉現象的變化，達到干涉檢測和自動控制的目的[5,6]。因此，利用邁克耳遜干涉儀進行研究型實驗設計具有變化多、內容豐富、研究性突出等特點。這里我們以「利用邁克耳遜干涉儀測量氣體折射率」 為題，作為一個研究型實驗的案例，簡述其實驗設計與實施過程。
3.1 設計原理與實驗裝置
實驗時，可以向學生提供：邁克耳遜干涉儀、He-Ne激光器、帶氣壓表的「氣室」、CCD圖象採集系統等實驗器材，要求設計一個實驗方案並測定空氣等氣體的折射率。這里簡述實驗基本原理：
在傳統的邁克耳遜干涉儀的一個測量光路上放置一個可充氣的「氣室」，干涉圖的觀測採用CCD和計算機進行圖象採集與處理。如圖 1為利用邁克耳遜干涉儀測定氣體折射率的實驗光路圖。

圖 1 實驗光路圖
圖中P為「氣室」，它是由腔體、壓力表和皮囊等組成。通過皮囊可以給氣室中的氣體增加壓力，也可以通過皮囊的減壓閥放氣給氣室減壓，腔內氣壓可以通過壓力表讀出。圖中接收屏W處放置一CCD攝像頭，干涉圖像可以通過計算機進行顯示和處理。
當激光束通過圖1中M1前面的氣室時，干涉圖樣隨氣室里氣體氣壓的變化而變化：當氣壓增加時，干涉圓環從中心湧出；反之，干涉圓環向中心陷入。通過研究氣體壓強變化與條紋移動的關系可以得到氣體折射率。在恆定溫度下，氣體折射率n與氣壓成正比：
(1)
式中p為氣體壓強，k為比例系數。在絕對真空下 ，則 。對於常壓 條件下，則 ，當氣室內壓強改變 時，由於折射率的變化引起光程差改變（ ），可以觀測到條紋的移動個數N。各參數之間的關系為
(2)
式中L為氣室的有效長度，由上述各式可以推得常壓( )下空氣折射率為
(3)
3.2 實驗結果與分析
利用圖1的光路經仔細調節可以獲得等傾干涉圖象，圖2是經CCD和計算機系統採集到的干涉圖象。當改變氣室內的壓強時可以看到干涉圓環從中心湧出或向中心陷入。實驗中先向氣室充氣加壓，然後緩慢放氣並觀測干涉圓環向中心陷入的條紋數。
實驗中用He-Ne激光作為光源（ =632.8 nm），所用氣室的有效長度L=75 mm，如果常壓 取標准大氣壓強760 mmHg，則(3)式可以寫成：
(4)
表1給出了氣室內壓強增加值 與條紋移動數N和計算得到的折射率 之間的關系。

圖2 CCD和計算機系統採集到的干涉圖象
表1：氣室內壓強增加值 、條紋移動數N和計算得到的折射率 值
/mmHg 230 210 190 170 150 130 110
N/個 20.8 19.0 16.6 15.0 13.5 11.8 9.8

1.0002903 1.002904 1.0002805 1.0002832 1.0002889 1.0002914 1.0002860
對測量數據求平均值並計算不確定度，得到

數據處理的方法還可以用作圖軟體，作出 ～N的關系曲線，通過求斜率計算得到折射率 。空氣折射率的標准值是1.0002926（對 nm）[7]，測量誤差主要來自條紋移動非整數部分的估讀和氣壓表讀數誤差。另外，對氣室的有效長度L和實驗室的常壓 的測量也對實驗結果引入誤差。
3.3 實驗內容和難度的拓展
作為研究型實驗，邁克耳遜干涉儀可以提供豐富的設計思想。例如，採用上述方法將氣室與一充滿不同氣體的氣囊（如氧氣袋）相連，可以用於測量各種氣體的折射率；如果對CCD採集圖象進行計算機處理和編程可以實現條紋移動的自動記數；利用這一實驗系統可以仔細觀測、分析定域和非定域干涉現象[8]；如果採用面光源或擴束的平行光作為光源，在圖1光路中氣室P換成一個平板玻璃（或有機玻璃片、透明塑料片等），則可以檢測玻璃表面平整度或介質內部的不均勻性；如果對有機玻璃片或透明塑料片等施加一定的應力，用上述方法可以分析透明介質的應力分布。等等這些內容經過精心設計均可作為研究型實驗開設。值得一提的是根據綜合性、設計性實驗的不同要求，將上述研究型實驗進行適當的教學設計，完全可以開設成綜合性或設計性實驗。

7. 關於小學科學創新實驗，舉例說明

氣體舉重機
如果有人說，他能用呼出的氣把10公斤重的東西升上一定的高度，你一定會認為他是在吹牛：「哪會有這樣的事呢？根本不可能！」
可是，只要我告訴你一個簡單的方法，呼出的氣是完全可以舉起10公斤重物的，你自己也能做到這一點，不信，你自己試一試。
材料准備：在桌子上放一個結實的長方形紙袋或是一個塑料袋，大小能放進兩本厚書就行。再在上面放上一大堆書——拿你能找到的最厚、最重的書。這時，你可以開始往袋裡吹氣了。
注意：吹氣口應該很小，這樣吹起來比較容易一些，不需要費很大的力氣。
吹氣要慢一些，吹得要勻一些。你會發現你吹出來的氣，進到袋裡以後，隨著袋子慢慢地鼓漲，輕而易舉地就把上面一大堆書舉起來了。這時，你會興奮起來——原來我呼出來的氣有這樣神奇的作用呀！
其實，只要這個紙袋或塑料袋的尺寸是10厘米×20厘米（200平方厘米），你只要吹出稍微比一個大氣壓大一點的氣，就可以使袋子得到一個20公斤的力。因此，很容易舉起10公斤的重物。

8. 一個初中物理創新實驗方案

一、實驗名稱：探究帶電體吸引不帶電的輕小物體

二、實驗設計思路：

初中物理電學是一個重點，也是一個難點。

對於剛剛接觸到電學的學生來說，

應該說是即熟悉又陌生，

熟悉是生

活中天天都要用到電，

陌生的是電是看不著摸不到的東西，

太抽象了。

所以這個實驗的思路就是讓學生能直接地感受到電的真實存在。

而書

上的實驗是用的紙屑做的實驗，

這個實驗好是好，

但是紙屑被吸引到

帶電體後，又會掉落飛散開來，所以學生很難理解「吸引」的意思。

所以我設計了的這個實驗即能直觀地讓學生看到吸引的實驗情況，

又

能用在後面的電荷間的相互關繫上，一舉兩得。

三、實驗目的：探究帶電的物體能夠吸引輕小物體。

四、

實驗所涉及的科學道理：

摩擦過的帶電的物體能夠吸引輕小

物體。

五、實驗操作步驟：

1

、將兩片小紙片穿在細線上，吊在鐵架台上，讓其靜止；

2

、用絲綢摩擦玻璃棒，讓玻璃棒帶電；

3

、

用帶電的玻璃棒靠近紙片，

讓學生府觀察發生的現象；

（注意，

此時不能讓玻璃棒破到小紙片，以免讓小紙片帶電）

4

、由此得出結論：通電的物體能夠吸引不帶電的輕小物體。

六、實驗裝置的圖片：

七、實驗所需器材：

鐵架台一個、

絲綢一塊、

玻璃棒一根，

細線一根、

小紙片、

剪刀。

八、實驗效果及其它需要說明的問題：

實驗效果：

該實驗我已經在教學中運用了五六年了，

效果相當的

好，不僅能讓學生掌握帶電體吸引輕小物體的「吸引」的含義，

消除

書上紙屑亂飛引起學生的思維混亂的問題，

還能夠為後面的研究電荷

間的相互關系做好理論及實驗准備。且該實驗的實驗器材簡單易找，

所以我個人覺得值得推廣。

9. 對實驗裝置的改進與創新，能夠提高學習化學的興趣和能力。某興趣小組同學進行了以下實驗設計（註：圖中部