① 初二物理的簡單實驗裝置
1、市面上來激光筆不源貴，還挺好玩，買一個，由於激光筆射出光線 平行度好，可近似認為是平行光
找三個點（三點一線的），順著射過去，演示光直線性原理，檢測你家地面、牆壁、傢具等的直線度（這個是（3）要求的解決實際問題的）。
找個小鏡子，可以演示各種反射原理
向魚缸里照射（用手機拍下照片）可以演示各種折射原理，
找個小孔（很小的孔，或者賣的專門的圖形接頭），射到牆上，可以演示光衍射原理，
找個放大鏡射過去，光斑大小變化，演示折射原理，位置不同光斑大小變化，演示放大鏡物像間關系。
等等，凡是做過的物理題都可以拿來試試模擬下....
2、物態變化
最簡單的是小葯店（大葯店不賣）買個，注射針管，
吸點水，裡面沒有氣泡的情況下，用手堵住吸孔，繼續拔，會看到水像沸騰一樣冒泡，
原理是壓力越低，液體沸點越低， 屬於【氣化】過程
重要的是你在以後的生活中自己注意觀察思考，你會發現很多身邊有意思的東東。
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 大學物理實驗中某個實驗的改進方法
實驗內容及方法的改進（冰的溶解熱實驗）（如果需要的話發你郵箱，有些圖片）
（一）、實驗裝置的改進
1本實驗的原裝置圖如右圖所示：
1.1對實驗器材存在問題的分析與思考
實驗過程中對本裝置的觀察分析與應用，使我對此裝置的優缺點有了深入了解。該裝置原理簡易明了，在此次實驗中為一近似的量熱孤立系統。在實驗的實際操作過程中，有一步驟卻給同學們帶來極大的不便，從而也會因個別同學不留心操作不夠規范而造成較大的誤差。
仔細觀察該裝置後不難發現，該裝置若想與外界沒有熱量交換則必須蓋子密封性絕熱性良好，於是在絕熱蓋部分與瓶子十分緊湊，這就對本實驗的操作造成了不利影響。
1.2實驗器材的主要缺陷
實驗中很重要的一步是放入冰塊，然後立即記錄15秒後的數據。其不利因素可分為兩個方面：其一是十五秒內要把冰塊放入杯中並蓋好瓶塞，時間太過於緊迫，很難在如此短的時間內完成，因此記錄數據時已經過了十五秒，造成記錄數據不準確，最終繪圖時誤差也比較大。另一方面為放冰塊時杯中熱水的溫度仍舊高於室溫，如此大幅度地打開杯子蓋子會造成杯中熱量的散失，對流現象明顯，孤立系統很難再滿足條件。
2改進後的裝置圖如下（為表示出瓶蓋的翻轉，選擇了兩個方向的視圖）：
2.1改進構想
原實驗裝置的不足之處主要在於蓋子打開放冰時散熱以及打開時不方便，對此部分做出改進：將杯蓋改裝成繞中軸旋的蓋子，然後在邊緣加一橡膠圈起固定作用。此種改進方法近似於翻蓋式的垃圾桶，投冰時免去了手動打開合上蓋子的過程，大大縮短了操作時間和此過程中的熱量散失。
2.2改進後的思考
該實驗裝置改進後的確克服了原來的一些缺陷與不足，但也存在一些小的問題值得思考。比如裝置的密封性要得到保證等。改進後的裝置也要盡量使用絕熱性良好的材料，盡可能地減少散熱。
（二）、實驗原理和數據處理的改進
1.採用環境溫度的水溶解冰
系統的溫度始終低於環境溫度，系統只從環境中吸熱，因吸熱造成終溫偏高，為此做散熱修正。
修正方法：先做出冰溶解曲線得到實測終溫，然後做系統吸熱升溫曲線，升溫曲線為斜率很小的直線，將直線延長與縱軸相交，交點處的溫度就是修正後的終溫。
採用環境溫度的水後，冰的溶解速率降低，溶解過程變慢，慢過程的對測溫的准確度是有利的。但較長時間得內系吸收的熱量不可忽視。系統吸收的熱量
按照吸熱升溫曲線可求出系統的散熱常數k，由牛頓冷卻定律，
散熱常數R很小，溶解的過程中近似地認為k不變。因吸熱溫度升高
（ 為修正後的終溫）
2.溶解過程中不進行攪拌
攪拌過程破壞了溶解的平衡，並且由於是低溫溶解，該溶解過程比較慢，攪拌使溶解過程起伏，所以不進行攪拌測出的溫度即為比較准確的平衡時溫度了。
④ 高一物理，蠟塊運動試驗，曲線運動的軌跡怎麼算呢高手來！！
紅蠟塊實驗是現行《人教版普通高中課程標准實驗教科書物理必修2》第五章《曲線運動》的第2節「質點在平面內的運動」中的重要演示實驗。該節的教學目標為：①知道物體的運動軌跡不是直線時，需要建立平面直角坐標系進行研究；②經歷蠟塊運動位置、軌跡的研究過程；③經歷蠟塊速度的研究過程，體會運動合成所用的方法；④初步認識運動的合成與分解遵循平行四邊形定則；⑤能夠初步分析運動的合成與分解問題；⑥能夠用圖示方法表示合速度與分速度。在這一節中我們首先要關注的是質點在平面內的曲線運動問題。這樣我們就要在兩維空間研究質點的位置、軌跡和速度問題，所以需要建立平面直角坐標系進行研究。同時要牢牢把握住教科書中指出的：「在本節的實驗和例題中，物體沿著相互垂直的兩個方向的分速度都不隨時間變化，但以上思想和方法對其他運動也是適用的。」因此在完成研究質點位置、軌跡和速度問題後，需要讓學生體會這樣的研究方法，並把它與力的合成與分解進行對比。這樣看來做好演示試驗是上好該課的關鍵。教科書在實例選擇時沒有選用輪船渡河的現象來研究，主要是考慮有的學生對這一現象生活體驗不夠，缺乏感性認識，且演示困難；而蠟塊實驗演示方便，操作簡單，直接能夠在課堂里觀察，可以直觀的讓學生了解平面內的曲線運動。同時對蠟塊位置、軌跡和速度的研究也是十分簡單方便，並能夠清楚的反應出運動合成所用的方法，幫助學生體會這類問題的研究方法。由此可見，紅蠟塊實驗在該節教學內容中的重要性。
標記線1
標記線2
圖1
但是該實驗在操作時存在以下困難：①實驗中常常由於紅蠟塊兩頭形狀的不同，每次比較時需要倒置兩次才能獲得有效的實驗數據。這不僅操作麻煩，也產生不必要的實驗干擾；②實驗中水平方向用手直接移動，難以做到勻速運動；③實驗中蠟塊運動軌跡不易描述，使描軌跡的學生活動難以開展。為了解決上述困難，筆者對該實驗進行了改進，改進後的演示儀器不僅解決了上述困難，並且儀器製作簡單，實驗操作方便，實驗效果比較理想。
1、實驗裝置的改進
(1)玻璃管選取洞慶一根長1m內徑略大於1cm的玻璃管（如圖1），一端封閉裝滿水。在距玻璃管底端15cm處及距頂端10cm處各貼一圈黃色標記線，實驗中只研究紅色標記物在這兩根標記線之間的運動情況，這樣可以避免浮體由靜止開始做變加速運動過程的影響。
(2)原紅蠟塊用改制的浮體來代替，如圖2所示用泡沫塑料製作出一個圓柱體，直徑比玻璃管內徑小3mm左右，將細鐵絲纏繞在圓柱體上，以便通過U形磁鐵將浮體從頂端移至下端，這樣設計可以避免將玻璃管來回倒置。所繞鐵絲的長度可以控制浮體在水中上浮速汪顫緩度的大小，以達到最佳實驗效果。同時在圓柱體外貼上紅色薄油紙，使改制後的浮體與紅蠟塊更為接近。
圖2
(3)為了使實驗更加穩定，選取測定勻加速直線運動加速度實驗中的塑料小車，將玻璃管固定在小車上（如圖3），並讓小車在一長木板上通過繩子由電動機牽引運動。
（4）電動機選用工作電壓為交流220伏電動窗簾上配套的專用電機設備，它的專用機械結構使電機具有強大而又穩定的 圖3
牽引力，正常牽引速度在每秒2厘米左右，這非常符合我們實驗的要求。實驗中電困模機的轉速還可以借用調光台燈的電壓控制電路來實現，使牽引的小車不僅能做勻速運動，還能做變速運動以滿足研究各種運動合成的需要。
（5）為了能在實驗中描出運動物體的軌跡，選用一塊邊長在80厘米左右的正方形透明有機玻璃板，並在板上畫出方格用於定位蠟塊運動時所處的位置。
2、實驗的操作過程
實驗1：探究物體運動的獨立性
實驗時先讓學生觀察紅色浮體在玻璃管靜止時勻速上升，再讓學生觀察紅色浮體在上升的同時小車在電動機的牽引下在水平的長木板上做勻速運動（如圖4）。激發學生思考：紅色浮體在豎直方向上的運動是否會因水平的運動的變化而產生影響？如何設計實驗來探究這個問題？在學生提出各種想法後的基礎上，引導學生設計實驗方案：玻璃管靜止時，測出紅色浮體在兩根標記線間運動的時間T1；紅色浮體在勻速上升的同時玻璃管在水平方向上做勻速運動，測出紅色浮體在兩根標記線間運動的時間T2。如果T1、T2在實驗誤差允許的范圍內近似相等，則可以說明紅色浮體在水平方向上的運動不影響它在豎直方向上的運動。實驗過程中給學生分發計時秒錶，讓學生來測量兩次的時間，讓學生在探究活動中體驗物理規律。
實驗2：探究合運動物體的軌跡
如圖4
當物體同時參與兩個運動時，其合運動是怎樣的軌跡對學生來說是一個非常值得探究的問題。實驗時先讓學生對水平和豎直都作勻速運動時會是怎樣的軌跡進行猜測，再提出用什麼方法來記錄物體的運動軌跡，引導學生用描點法來描繪紅色浮體的軌跡。實驗時將畫有方格線的透明有機玻璃板豎直放置在長木板後面，學生在板的後面用較粗的紅色記號筆記錄紅色浮體的運動過程中的位置，一般每隔1s描一次紅色浮體的位置，這樣設計主要考慮描點時不要影響玻璃管的運動。正常情況下描繪出的實驗圖線是一條比較理想的直線。然後再讓學生研究豎直方向勻速運動而水平方向作加速運動時是怎樣的運動軌跡，重復上面的學生活動過程，並通過台燈調光電路使紅色浮體在水平方向作加速運動。實驗中得到一條曲線的軌跡對學生進一步理解運動合成的概念有重要意義。
設計這樣的實驗裝置可以使得學生更好的觀察運動的合成與分解問題，並可以與學生進行互動，使更多學生參與到物理實驗的操作過程中來，在學習運動合成的過程中，也能體驗通過設計實驗來研究物理問題的方法。
⑤ 你認為實驗過程中還存在哪些問題,應如何改進
近年來實驗室事故頻發，往事歷歷在目。吸取教訓、總結經驗，是預防事故發生的最好辦法。目前，大部分實驗室都存在著哪些安全問題?應對這些問題的解決方案又有哪些?SLD中檢實驗室為你分享本篇文章，關於實驗室工程中的安全相關問題匯總，接下來就一起來看看吧!
實驗室安全面臨的問題
技術方面存在的問題
1.規劃設計考慮不周，造成安全隱患
由於規劃設計人員對各類實驗室的功能要求缺乏一定程度的了解，尤其是對一些特殊實驗室的特殊要求知之甚少，因此在實驗室建設的規劃設計中對設施和裝備的安全要求考慮不周，工程設計上存在漏洞，包括人與機械、作業環境之間匹配不當等，造成了安全隱患。
2.安裝防護門窗，堵塞安全通道
近年來，實驗室內貴重實驗儀器設備大量增加，為了防止這些設備被盜竊，不少實驗室普遍加裝護窗，增設全封閉的金屬門，有的甚至將雙向通道走廊的一頭封閉，改為單向通道走廊。一旦發生意外，因通道嚴重受阻，逃生不暢，後果不堪設想。
3.安全設施陳舊落後
實驗室安全資金投入嚴重不足，一是消防設施配備不足，不少現有設施因陳舊而無法使用;按規定，實驗室應配置固定式滅火系統或移動式消防器具，但因資金缺乏而未配備或配備數量不足。二是實驗室用房緊張。一些需要分開存放的物品不能做到分開存放，而且一些設備的安全操作距離也不夠。三是環保設施不能滿足要求。一些可能產生有毒氣體的實驗室未配備通風系統，僅用排氣扇代替;一些應經過處理才能排放的廢水，因設施不完善而放任自流;一些固體廢物沒有按照國家標准進行處理，作為一般垃圾外運，對社會安全造成隱患。四是缺乏應急動力供應系統。一些實驗室設備在使用時不能突然停電，否則會造成設備損壞甚至報廢，但因資金缺乏而未配備應急供電系統或雙環路供電系統。五是不少高校因為資金問題而沒有建立現代化的實驗室監控系統，無法有效地做好「四防」工作。
管理方面存在問題
1.實驗室建設無安全審核制度
在實驗室的建設工程設計或改造項目中，沒有對安全功能進行審核的程序和制度，就是有也不盡完善，以至某些工程完工後給使用者帶來安全隱患。
2.安全管理體制不完善，安全責任不明確
一是部分實驗室安全工作的專門組織機構和體系，難以建立對整個實驗室安全工作實行全面管理的領導體制，沒有落實法定代表人是單位安全第一責任人的要求。二是部分單位沒有專人負責實驗室的安全工作，沒有配備專職實驗室安全員，無法層層落實管理職責，安全責任不明確。三是職能部門缺少專門的科室和專業技術人員，很難實現對實驗室安全進行專業管理，與系部的實驗室安全管理之間缺乏有效地銜接和必要技術指導。
安全事故發生的原因及其應對措施
實驗室安全事故發生的原因主要為不安全環境和不安全行為，不安全環境是事故的間接原因，不良管理是事故的基本原因，而人的不安全行為是事故的直接原因。大小事故的結果都可能造成生命的傷害和財產的損失，都會影響正常的教學和科研工作。因此，實驗室安全管理的中心內容就是防止人的不安全行為，消除物質環境的不安全狀態，阻斷事故連鎖的進程而避免事故的發生。為避免事故的發生，應採取相應的措施。
1.對安全環境因素
對安全環境因素，要求實驗室設計、儀器布局、試劑放置、氣源、電源線路、電源功率、通風設置、防感染設置、下水管道、實驗室廢棄物處置、消防設施等應有合理的設計，制定和公布恰當的實驗室安全級別。妥善保養一切通用的和個人用的安全防護用具，對其經常進行檢查是非常重要的。
2.對人的不安全因素
對人的不安全因素，不僅需要規范的管理制度，實驗室安全操作規程，落實實驗室安全責任人，更重要的是要使所有的實驗室工作人員都應具備一般有關實驗室安全、危險以及防止事故的知識。每一個在實驗室里工作的人都應該認識到自己對實驗室安全所負有的責任，如果發現實驗室有任何不安全的因素時，應立即迅速而堅決地加以糾正。進入實驗室工作的人員，在開始一項新的實驗工作時，應事先了解操作過程中可能存在哪些危險，並預備好預防措施。
實驗室安全事故的主要類型
1.火災性事故
火災性事故的發生具有普遍性，幾乎所有的實驗室都可能發生。釀成這類事故的直接原因是：
(1)忘記關電源，致使設備或用電器通電時間過長，溫度過高，引起著火;
(2)操作不慎或使用不當，使火源接觸易燃物質，導致著火;
(3)危險化學品泄漏遇火源或熱源引發爆炸起火;
(4)供電線路老化、超負荷運行，導致線路發熱，導致著火;
(5)亂扔煙頭，接觸易燃物質，導致著火;
(6)燃燒反應實驗或失控化學反應導致的燃燒火焰或高溫物質如加熱過的坩堝引燃易燃物質;
(7)加熱用火如酒精燈、電爐等忘記關，致使物料逸出或燒干引發火災等。
2.爆炸性事故
爆炸性事故多發生在具有易燃易爆物品和壓力容器的實驗室，釀成這類事故的直接原因是：
(1)違反操作規程，引燃易燃物品，進而導致爆炸;
(2)設備老化，存在故障或缺陷，造成易燃易爆物品泄漏，遇火花而引起爆炸;
(3)在實驗時誤操作導致的燃燒熱能釋放;
(4)爆炸性物品受熱或撞擊，引發爆炸事故;
(5)高壓高能氣瓶裝置操作不當或不合格發生物理爆炸事故
(6)生產工藝、設備或系統不完善，導致危險化學品爆炸;
(7)密閉容器或狹小空間內進行化學反應，反應突然增加壓力、泄漏等發生爆炸事故。
3.化學污染類事故
這類事故主要表現在：
(1)化學廢液收集不當導致環境及地下水污染;
(2)廢水排放管路受阻或失修改道，造成有毒廢水未經處理而流出，引起環境污染;
(3)設備老化，存在缺陷和故障造成有毒物質泄漏或有毒氣體排放不出，釀成中毒;
(4)盛放揮發性的化學試劑瓶，用完後忘記蓋蓋。
4.壓力氣瓶類事故
這類事故主要表現在：
(1)壓力氣瓶遇高溫或強烈碰撞引起爆炸;
(2)易燃氣體在空氣中泄漏達到一定濃度時遇明火發生爆炸;
(3)有毒氣體泄漏造成中毒和環境污染。
5.葯品類毒性事故
這類事故主要表現在：
(1)違反操作規程，將食物帶進有毒的實驗室，造成食物中毒;
(2)配置或使用有毒試劑時，不在通風櫃中操作，造成人體、皮膚吸收，引起慢性中毒;
(3)設備設施老化，存在故障或缺陷，造成有毒物質泄漏或有毒氣體排放不暢，釀成中毒;
(4)有毒試劑不經減毒處理排放，從而引起環境污染。
實驗室安全管理對策
1.健全實驗室安全管理機構，明確管理責任
實驗室由於專業不同、門類不同，需要有專門的機構負責實驗室安全方面的管理。從上至下要建立實驗室的安全管理體系，有明確的安全管理層次和安全職責。
2.重視安全基礎性工作，加強安全標准化建設
實驗室安全的基礎性工作是大力加強安全標准化實驗室建設。著重從以下四個方面展開：
(1)實驗室安全運行組織管理標准化。主要是制定以實驗室安全運行為目標的實驗室安全管理全過程的各項詳細的、可操作的管理標准。
(2)實驗室安全條件標准化。主要是保證實驗室房屋及水、電、氣等管線設施規范，實驗室設備及各種附件完好，實驗室現場布置合理、通道暢通，實驗室安全標准齊全、醒目直觀。實驗室安全防護設施與報警裝置齊全可靠。
(3)實驗室安全操作標准化。主要針對各實驗室的單個實驗或高檔儀器設備制定操作程序和管理規范，實現標准和規范化操作。
(4)實驗室安全教育制度化。定期進行實驗室的必要安全教育工作，做到「未雨綢繆，防患於未然」。同時做好實驗室安全通報工作。
3.加大實驗室安全設施的投入，提高安全系數
對現有的實驗室在防火、防爆、防毒、防盜、防輻射、防傳染等安全設施方面加大投資力度，根據實驗室危險因素的具體情況，更新、改造、配備必要的勞動保護設施和用品，安裝必要的實驗消防、通風、防爆設施，以期及早發現隱患，杜絕事故發生。
4.加強實驗室安全教育，進行安全培訓
安全教育是防止事故發生的預防性工作。實驗室管理層要充分重視實驗室安全教育工作，制定安全教育制度和長期的安全教育培訓規劃，加大實驗室安全教育的投入，定期組織進入實驗室工作的教師和對學生進行系統安全技術知識學習的培訓，強化安全意識，做好安全管理工作。SLD中檢實驗室技術建議應開設安全教育網頁，開辟安全教育專欄，定期組織安全教育講座，進行一些滅火、自救的演習，不斷提高有關人員的安全技術水平，熟練掌握事故應急處理方法，使每一個在實驗室工作和學習的人員都具備處置突發事件的能力。
小結
這是從實驗室的技術和管理方面，從人員方面看多是由於化學知識匱乏、操作不規范、安全意識缺乏等原因造成，作為實驗室管理人員，首先要規劃好實驗室分析人員的素質培訓問題，因為實驗室是「以人為本」的實驗室，不管是先進實驗室安全意識的培養、實驗技能的掌握還是儀器操作、維護保養的培訓，都能更好的避免安全事故的發生和確保實驗室工作的安全運行。
⑥ 高中物理自感視頻 [高中物理教材中自感演示實驗的改進]
在物理教學過程中，演示實驗是學生認識物理規律的感性基礎，是學生加深對物理概念和物理規律或原理理解的重要環節。而演示的現象的好壞將對學生造成直觀上的正面或負面影響，進而會對學生學習物理概念或規律的理解造成正遷移或負遷移。比如，自感現象是一種特殊的電磁感應現象，它在生產技術中應用較為廣泛，但學生不易接受，難以理解。現行高中物理新教材選修3―2第四章第6節中研究自感現象是通過如圖1、圖2所示的電路來演示的。其中圖1為演示通電自感現象原理圖，圖2為演示斷電自感現象原理圖。教師做好這兩個實驗，有利於學生理解塵掘散自感現象，是上好這節課的關鍵。
該實驗的設計雖有利於演示的分步、分類完成，筆者認為卻存在以下三點不足：
分兩個電路來演示，易使學生形成錯覺，認為通電與斷電自感是發生在不同的電路中；
圖2所示的斷電自感實驗，若線圈L的自感系數不夠大，則斷電時線圈產生的自感電動勢與形成的自感電流較小，不會使小燈泡發出較強的亮光，自感現象就不容易觀察到；
核心問題：這兩個實驗裝置都不能顯示自感電動勢(或感生電流)的方向。
演示通電自感現象時，實驗易操作，實驗現象較為明顯散銀，但在演示斷電自感現象時，為了使現象明顯，往往實驗時要求12>11，以達到斷電時燈泡有明顯的閃耀的效果。但在實際操作中，經常因為12過大而將燈泡燒壞，造成實驗器材損耗，不便於課堂上重復再現實驗現象。另外，由於燈泡閃亮，只說明有電流流過，無法辨析電流方向的變化，不便於教學重點難點的突破。，為此，在教學中對實驗裝置進行以下改裝，就可很好地解決上述問題，達到較好的效果。
一、實驗裝置改進方法1
1.裝置原理圖(圖3)
2.改進說明
(1)圖3是將課本中介紹的斷電自感裝置圖中的燈泡A，用氖管代替。
(2)將單刀閉合式開關，改成點觸式彈片開關。
3.優點
(1)改用「彈片點觸式」開關，斷電更方便、更易操作，斷電更瞬時。
(2)改用氖管後，開關閉合時氖管不發光，開關斷開時自感電動勢使氖管閃亮紅光，現象對比明顯，效果更好。且氖管的耐壓值較高，不易燒壞。
二、實驗裝置改進方法2
1.實驗改進的設計思想
(1)用一個電路來演示通電和斷電自感現象。
(2)在改制教具時盡量考慮學校實驗室現有器防的利用。
(3)兼用傳統的小燈泡和具有單向導電性的發光二極體，能判斷出自感電動勢(或感生電流)的方句。
2.實驗裝置原理圖(圖4)
3.改進說明
(1)在各支路中，按圖示串接三個發光二極體。
(2)D1、D2導通時發紅光，D3導通時發綠光。
4.改進後的演示實驗優點
(1)取材方便，利用學校實驗室現有器材，操作簡單，現象明顯直觀。
(2)使用具有單向導電性的發光二極體，不僅可以用來演示自感現象通電和斷電時的兩種情況，而且通過二極體導通時發出不同色光來反映電流流向，使抽象問題具體化，對比明顯，可視性強。有利於教學難點的突破。
三、實驗裝置的拓展使用
1.裝置原理圖(圖5)
2.柘派氏展說明
(1)將改進1中的氖管取下。
(2)從點觸開關的兩接線柱分別引出兩導線M、N。
(3)要求8位同學(也可增加參與學生人數)左右手依次如圖5抓緊。
(4)第一名同學的左手抓緊M，第8名同學的右手抓緊N。
3.操作說明
(1)閉合電鍵前，要求學生談體會(無感覺)。
(2)閉合電鍵後，要求學生談體會(無感覺)。
(3)斷開電鍵後，同學們迅速收回雙手(有電擊感覺，課堂氣氛活躍，學生有較強的探究慾望)。
4，優點
(1)師生互動，學生參與面廣；實驗效果明顯，學生體驗深刻。
(2)改裝方便，具有普適性。
5.建議
該拓展實驗，作為新課導入實驗，能很好地激起學生的探究慾望。
實踐證明，通過這樣的教學處理，可以使學生對結果非常信服，不會感到電磁感應規律抽象難以理解，並且使課堂氣氛非常的活躍，大大加強了課堂師生之間的互動；與此同時，學生不僅學到了自感現象及其原理，也為進一步學習電磁場內容中的振盪電路打下堅實的實驗基礎。
(見習編輯郭振玲)
⑦ 意識波粒二象的詳細論證(3)
意識具有波粒二象性的革命性認識是以著名的單電子雙縫實驗為可靠的實驗基礎，以數學家馮·諾依曼對雙縫實驗整個過程的嚴謹數學分析而論證出只有意識才能導致波函數坍縮這一重要結論，在此基礎上進一步邏輯推導出意識必然具有波粒二象性的全新認識。
單電子雙縫實驗是量子力學最根本最重要的一個實驗，2002年，美國《物理世界》雜志將其評選為物理學十大最出色實驗的第一名 [1] ，也可以說它是人類歷史上最神奇的一個物理實驗。這個小小實驗把波粒二象性和量子之謎的詭異性展現得淋漓盡致，極大的沖擊了我們的世界觀，長期以來困惑了包括愛因斯坦在內的眾多物理學家，圍繞這個實驗現象的解釋，至今依然爭論不休。物理學家理查德·費恩曼說：「單電子雙縫實驗包含了量子力學的核心，事實上，它包含著獨一無二的奧秘。我們不能通過說明它如何作用來消除這個奧秘．我們只是告訴你，它是怎樣起作用的。在告訴你它怎樣起作用的同時，我們也將告訴你所有量子力學的基本特色。」 [2]
單電子雙縫實驗是最嚴格可靠的經驗現象，也是最深邃難解的經驗現象，它也是唯一的將觀察者的意識不得不考慮在內的物理實驗，它是哲學思考最可靠的邏輯起點，包含了哲學的幾乎所有重大問題和根本奧秘，涉及到實在和反實在（本體論）、先驗和經驗（認識論）、因果律（薛定諤演化和狄拉克抉擇）、自由意志（海森堡抉擇）、邏輯論（形式邏輯、辯證邏輯和量子邏輯）、時空本質（二象性時空）以及心物交互（相干疊加性）等幾乎全部重大哲學問題，其中甚至暗含了靈魂不朽和終極歸宿的神學問題，也是哲學、科學和神學重新獲得統一的最關鍵的起點。甚至也可以這樣說， 以單電子雙縫實驗為哲學思考的阿基米德基點，可以撬動整個宇宙。
關於這個實驗可以詳細查看以下動畫演示，該動畫非常形象生動的演示了電子雙縫實驗的神奇現象。
在電子雙縫實驗中，當我們將一束電子流經過中間的雙縫打到最終的顯示屏上，根據經驗常識，電子只是類似足球一樣的顆粒狀的單一微小物體，在日常世界中，假如我們連續的踢出大量足球而經過中間有兩道狹縫的牆，那麼最終的球網上只會形成兩道條紋，絕無可能形成多道干涉條紋。可是，電子雙縫實驗的結果卻與我們的常識經驗嚴重背離，屏幕上最終形成的是只有波才能形成的干涉條紋。
那麼會不會是大量電子互相碰撞才造成如此呢？它們如果互相碰撞確實有可能改變電子運動的路徑，雖然不一定形成干涉條紋，但還是應該把這種可能性徹底排除掉。於是我們可以改進實驗裝置， 讓電子槍一個一個地先後發射電子，間隔時間可以超過一秒鍾 ，然後再看一下實驗結果究竟如何。
當一個電子被打過去時，屏幕上只出現一個亮點，更多的電子過去，就有更多的亮點出現。初看起來，這些點雜亂無章，而隨著時間的推移，當越來越多的電子被打過去時，大量的電子形成的大量的點逐步組成了只有波才能形成的干涉條紋！
由於電子是一個一個的前後相隔很長時間才發射出去的，那麼根據這個可以邏輯推斷出單個電子必須是一種廣延性的波，同時通過雙縫進而自身和自身發生干涉，如此才能形成只有波才能形成的干涉條紋，可是這怎麼可能呢？一個電子根本不可能是一個波，因為我們日常觀察到的波都是多粒子的集群波動現象，單個的局域小粒子怎麼可能是廣延的集群性的波？又怎麼可能如分身術一樣同時通過兩道狹縫？這是雙縫實驗產生的神秘難解的現象之一。
為了解決上面的困惑，我們需要觀察電子到底是如何通過雙縫的，是不是真的有神奇的「電子分身術」，於是我們在雙縫旁邊安裝了探測器，看看電子到底從哪條縫通過，如何通過的，這個實驗被稱為「which-way」實驗，1998年德國Konstanz大學的Dürr和Rempe完成了該實驗。 [3]
實驗結果再次超出了人們的想像，當我們去通過探測器觀察電子到底如何同時通過雙縫時，電子竟然又老老實實地從一個縫隙穿過去，干涉條紋也隨之消失！屏幕上出現的是兩條經典亮條紋！也就是說， 小小的觀察竟然改變了電子的存在特性，使得電子從波動又變成了粒子，觀察為什麼會有如此的神奇作用？ 這樣的實驗結果更讓我們迷惑不已，這究竟是為什麼呢？
單電子雙縫實驗最初是物理學家費曼在1961年提出的思想實驗。由於這個實驗需要的縫隙大小在納米量級，當時的技術條件無法實現。1974年義大利Bologna大學的科學家Merli、Missiroli和Pozzi用「單電子」來實驗[4]，他們讓單個電子穿過雙棱鏡，一種和雙縫有類似功能的電子光學器件。讓電子有間隔地、一個一個發射出去。然後在熒屏上記錄電子的位置，最終觀察到干涉條紋的出現。
真正實現了費曼提出的單電子雙縫實驗，是2013年美國和加拿大科學家羅傑·巴赫（Roger Bach）和達米安·波普（ Damian Pope）等人所完成的實驗[5]。他們在鍍金硅膜上製造了一個寬62納米，長4微米，縫間距為272納米的雙縫。為了每次遮住一條縫，一個由壓電致動器控制的微小遮罩可以在兩縫間來回滑動。實驗中電子由一個鎢燈絲產生，並在600伏電場中被加速，之後校準成電子束。在電子穿過雙縫後，將會在一個多通道感光底片上被觀測到。在這個實驗中，兩個狹縫都可以隨意機械式地打開和關閉，最重要的是，它具備了一次檢測一個電子的功能，該實驗的電子源強度很低以至於每秒僅約一個電子被觀測到，這保證每次僅單個電子將穿過雙縫，經過長達兩個多小時的實驗，最終實驗圖像顯示的依然是干涉條紋。
從1801年最早的楊氏雙縫實驗到2013年的單電子雙縫實驗，跨度達到200年，讓我們見證了波粒二象和量子世界的神奇。
雙縫實驗有力的證明了電子這樣的物質粒子也有波動性，但是對物質粒子波動性的理解卻經過了長期的激烈爭論，德布羅意以及薛定諤等量子物理的開創者們，包括愛因斯坦在內，對波動性的理解都受到了經典物理觀念的影響，產生了種種錯誤，甚至愛因斯坦直到臨死之前，都沒有接受量子力學對波粒二象的理解。
對雙縫實驗的第一種解釋是純粒子觀點的解釋，這種觀點認為電子只能是粒子，而不可能是波動。之所以形成干涉條紋是因為不同粒子之間相互作用而導致的，所謂的波動性是由於有大量電子分布於空間而形成一種疏密波，類似於空氣振動出現的縱波，由於分子密度疏密相間而形成的一種波動性分布。但是這種看法卻與實驗現象是明顯矛盾的，因為在試驗中，我們讓電子一個一個地從電子槍發射而出，雖然剛開始無法形成干涉條紋，但只要時間足夠長，屏幕上仍將出現明暗相間的干涉條紋。這表明電子的波動性並不是很多電子在空間聚集在一起時才顯現出來，單個電子也有波動性。將電子理解成純粒子，誇大了粒子性的一面，抹殺了波動性的一面，這是一種片面的錯誤理解。
對雙縫實驗的第二種解釋是純波動觀點的解釋，這種觀點認為電子並非離散性的小顆粒，而是三維空間連續分布的物質波包，波包大小即粒子大小，波包的群速度即電子的運行速度，因而產生了干涉現象，薛定諤早期就堅持這種觀點。但是這種觀點也遇到了非常嚴重的困難，因為經過嚴格的計算以後，隨著時間的推移，單個粒子的物質波包必定要擴散，也就是說，粒子將會越來越胖，這又明顯違背實驗結果，因為試驗中我們觀察到的單個電子，都是局域在空間內的很小區域，是顆粒狀的。而且如果電子是三維空間的物質波包，那麼在電子衍射實驗當中，電子波碰到晶體發生衍射，我們在空間中不同方向上將看到電子的一部分，這又和實驗是嚴重矛盾的，我們從來觀察到的都是一個一個的完整的電子。將電子理解成純波動，誇大了波動性的一面，抹殺了粒子性的一面，也是一種片面的錯誤理解。
1926年，量子論的奠基人之一馬克斯·波恩在《碰撞過程的量子力學》 [6] 這篇論文第一次提出波函數的統計詮釋，從而化解了這個難題，並且被無數實驗所確證，波恩也因此而獲得1954年的諾貝爾物理學獎。根據波函數的統計詮釋，電子的波動並非真實三維空間的物理波，而是一種抽象的概率波。在數學上，用一個函數表示描寫粒子的波，這個函數叫波函數。描述粒子的波函數，實際上刻畫的是粒子在空間的概率分布。當電子通過雙縫時，概率波發生了自身和自身的相干疊加，此時表現為波動性，進而產生了干涉條紋。當電子到達屏幕時，我們對它進行觀測，電子的波函數就發生了瞬時性的隨機坍縮，進而呈現為顯示屏的上的一個小亮點，此時表現為粒子性。雖然一個電子的出現是隨機的，但大量電子卻符合概率分布，於是，當大量電子出現的時候，便形成了干涉條紋。
電子從開始發射到通過雙縫，再到達最後的屏幕上究竟是如何的行蹤呢？彼得·柯文尼教授如此回答："如果認為量子力學給出了最基本的描述，那麼詢問電子的行蹤就沒有意義，除非電子已經打到了屏幕上。因此我們只好得出結論說，電子是以某種方式擴散在空間和時間之中，它從兩條狹縫中都穿過並且自己與自己發生干涉，直到最後奇跡般地瞬間瓦解在屏幕上某一點處，這地點完全是隨機的。因而，我們可以說，電子是處處在，同時又是處處不在。" [7]
電子的處處在，意思是說它在全空間（整個宇宙）都有分布的概率，即便遙遠的仙女星系依然有分布概率，只是概率值非常微小。電子的處處不在，意思是說盡管它在全空間都有分布的概率，但是它卻沒有出現在任何空間位置上（這里的空間是指物理空間），除非對電子的波函數進行觀測，促使其坍縮到一個具體的空間位置上，讓其顯現出來。而電子一旦坍縮顯現出來，那麼它在全空間范圍內的其他空間位置的不同的分布概率值，瞬間全部變為零，即便是遙遠的仙女星系的概率分布值也瞬間變為了零。
經典物理中的波動，指的是某一實在的物理量在空間中通過介質的周期性連續傳播過程，並且可以產生相干疊加現象，波動的特性由振幅 、頻率 、波長等物理量來描述。經典波動彌散性的分布在空間中，一列波通過某地，另一列波同樣也能通過某地，兩列波在同一地點是可以相干疊加的，波具有可「入」性。經典物理中的粒子，則是一整份地出現在空間中的分立性（離散性）的客體，這種客體具有確定的位置，質量、電荷、動量等，並且在時空中有一條確定的連續性軌道，經典粒子整體性的集中於某個區域空間，一個粒子在某地，它就不能同時在另一地，一地被一粒子所佔據，另外的粒子就不能占據，粒子是不可「入」的[8]。粒子運動的特徵由動量、質量、密度、粒子的幾何尺寸等物理量來描述。在傳統的經典物理學看來，波動性和粒子性是完全對立的。一個彌散，一個集中；一個連續，一個分立；一個可疊加，一個不可疊加，二者不可能共存於一個客體中。
電子究竟是什麼？它既不是經典粒子，也不是經典波動，但我們可以說它是粒子和波動兩重性矛盾的統一，這就是波粒二象性。 電子不是經典的粒子，是因為它沒有經典粒子確定的連續性軌道，它在空間中非連續性的躍遷，量子粒子保留了經典粒子的顆粒性（分立性，離散性）。電子不是經典的波動，是因為它並非真實的物理波，而是抽象的概率波，量子波動保留了經典波動的相干疊加性。馬根瑙（H . Margenau ）在指出對波粒二象性的一些常見誤解後也說道：「電子既不是粒子也不是波動，按照今天最廣泛地持有並且同已經建立起來的量子力學理論程式相協調的觀點，一個電子是一件抽象的事物，它不再能使用日常經驗所熟悉的樣子去直覺地理解。」 [9] 對波粒二象性，我們要盡量避免使用直觀圖像的方式去想像，因為任何直觀的圖像，都是來自於經驗性的經典認識，而固守經典認識必定對波粒二象產生曲解，要真正理解波粒二象性，必須徹底拋棄經典物理和經驗性認識的觀念束縛。
當我們不觀察時，電子是一種不確定的量子疊加態，由波函數所描述，並且波函數是全空間的概率性分布，因而是概率波，其實全空間性的波函數正是一個整體性的完整抽象粒子。當我們觀察電子的波函數時，全空間性的整個電子波函數隨機坍縮成了局域空間上的單一具體粒子。電子的疊加態似乎意味著它可以「同時」在很多地方，處處在，卻又處處不在。但是我們卻從未經驗觀察到這種奇怪的量子疊加態，我們看到的任何宏觀物體以及自我都是只能在空間的一個位置上，而不可能既在北京，又在上海。
對波粒二象的解釋，和我們的日常經驗以及形式邏輯的排中律都有嚴重的沖突。也因此，量子力學的開創者們，包括德布羅意、薛定諤、愛因斯坦在內的物理學家，都難以接受玻爾、海森堡以及波恩等人提出的整個量子理論的解釋。愛因斯坦和玻爾還為此爭論了幾十年，屢戰屢敗，屢敗屢戰，是物理學上持續時間最長，爭論最激烈也最富有哲學意義的世紀辯論。雖然量子力學的解釋眾說紛紜，然而實驗卻一再證明了量子理論的正確性，可是它的基礎問題卻至今讓人困惑不解，難怪玻爾說：「誰不驚異於量子理論，誰就不理解它」。物理學家理查德·費曼（Richard Feynman）也在康奈爾大學的一個講座上說道：「我想我可以有把握地說，沒有人真正理解量子力學」。
量子力學逐漸成為了一種計算工具，大多數物理學家們覺得只要理論實用就可以，干嗎非要理解它呢？就像鴕鳥一樣，將頭埋在沙里，不去看它吧，這就是「閉嘴，計算」解釋。這種實用主義和工具主義的閉嘴計算解釋並不能讓我這樣喜歡追根問底的人滿意，現在我們就要深入的考察波粒二象之謎，這就需要談到馮諾依曼的一個驚天認識： 意識導致波函數坍縮 。
參考文獻：
1.喬治·約翰遜.最美麗的十大物理實驗[J]. 物理教學探討. 2009(18): 24-25.
2.[美]費曼.《費恩曼物理學講義(第3卷)》[M].上海科學技術出版社.2013
3.Merli P G, Missiroli G F and Pozzi G On the statistical aspect of electron interference phenomena[J].Am.J. Phys. 1976.44 306–7
4.Dürr S, Nonn T, Rempe G. Fringe Visibility and Which-Way Information in an Atom Interferometer[J]. Physical Review Letters. 1998, 81(26): 5705-5709.
5.Bach R, Pope D, Liou S. Controlled double-slit electron diffraction[J]. New Journal of Physics. 2013, 15.
6.M.Born,"Zur Quantenmechanik der Stossvorgange",Z. Physik 37,863-867
7.彼得·柯文尼. 《時間之箭-揭開時間最大奧秘之科學旅程》[M]. 湖南科學技術出版社, 2002.
8.趙國求. 波粒二象性的有機統一[J]. 武鋼大學學報. 2000(02): 1-6.
9.關洪. 《一代神話:哥本哈根學派》[M].武漢出版社, 2002.
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⑧ 邁克爾遜最早用邁克爾遜干涉儀做什麼
邁克爾遜干涉儀，是1883年美國物理學家邁克爾遜和莫雷合作，為研究「以太」漂移而設計製造出來的精密光學儀器
邁克爾遜的名字是和邁克爾遜干涉儀及邁克爾遜－莫雷實驗聯系在一起的，實際上這也是邁克爾遜一生中最重要的貢獻。在邁克爾遜的時代，人們認為光和一切電磁波必須藉助絕對靜止的「以太」進行傳播，而「以太」是否存在以及是否具有靜止的特性，在當時還是一個謎。有人試圖測量地球對靜止「以太」的運動所引起的「以太風」，來證明以太的存在和具有靜止的特性，但由於儀器精度所限，遇到了困難。麥克斯韋曾於1879年寫信給美國航海年歷局的D.P.托德，建議用羅默的天文學方法研究這一問題。邁克爾遜知道這一情況後，決心設計出一種靈敏度提高到億分之一的方法，測出與有關的效應。
1881年他在柏林大學亥姆霍茲實驗室工作，為此他發明了高精度的邁克爾遜干涉儀，進行了著名的以太漂移實驗。他認為若地球繞太陽公轉相對於以太運動時，其平行於地球運動方向和垂直地球運動方向上，光通過相等距離所需時間不同，因此在儀器轉動90°時，前後兩次所產生的干涉必有0.04條條紋移動。邁克爾遜用最初建造的干涉儀進行實驗，這台儀器的光學部分用蠟封在平台上，調節很不方便，測量一個數據往往要好幾小時。實驗得出了否定結果。
1884年在訪美的瑞利、開爾文等的鼓勵下，他和化學家莫雷（Morley,Edward Williams，1838～1923）合作，提高幹涉儀的靈敏度，得到的結果仍然是否定的。1887年他們繼續改進儀器，光路增加到11米，花了整整5天時間，仔細地觀察地球沿軌道與靜止以太之間的相對運動，結果仍然是否定的。這一實驗引起科學家的震驚和關注，與熱輻射中的「紫外災難」並稱為「科學史上的兩朵烏雲」。隨後有10多人前後重復這一實驗，歷時50年之久。對它的進一步研究，導致了物理學的新發展。邁克爾遜的另一項重要貢獻是對光速的測定。早在海軍學院工作時，由於航海的實際需要，他對光速的測定開始感興趣。
1879年開始光速的測定工作。他是繼菲佐、傅科、科紐之後，第四個在地面測定光速的。他得到了岳父的贈款和政府的資助，使他能夠有條件改進實驗裝置。他用正八角鋼質棱鏡代替傅科實驗中的旋轉鏡，由此使光路延長600米。返回光的位移達133毫米，提高了精度，改進了傅科的方法。他多次並持續進行光速的測定工作，其中最精確的測定值是在1924～1926年，在南加利福尼亞山間22英里長的光路上進行的，其值為（299796±4）km/s。邁克爾遜從不滿足已達到的精度，總是不斷改進，反復實驗，孜孜不倦，精益求精，整整花了半個世紀的時間，最後在一次精心設計的光速測定過程中，不幸因中風而去世，後來由他的同事發表了這次測量結果。