创新实验装置图

1. 流体压强与流速的关系创新实验

一、实验名称：流体压强与流速的关系
二、实验设计思路：实验用具有漏斗和乒乓球，要求在倒置的漏斗里放一个乒乓球，用手指托住乒乓球。然后从漏斗口向下用力吹气，并将手指移开。观察乒乓球会下落吗？
三、实验目的：探究流体压强与流速的关系。
四、实验所涉及的科学道理：这个实验利用的实验原理是水流的流速不相同，根据“在流体中，流速越大的地方压强越小”的原理，会产生压力差，导致“乒乓球”被牢牢吸在漏斗内。
五、实验操作步骤：
（1）取一干净的玻璃漏斗，应一根乳胶管将漏斗的颈部与自来水水龙头相连。
（2）将一只乒乓球放进漏斗的喇叭口中，用手指托住乒乓球，把漏斗倒置。
（3）打开水龙头，让一股细水流从漏斗的喇叭口流出，并将手指移开。学生凭想象，乒乓球应从漏斗中被水流冲出。然而我们却观察到：乒乓球被牢牢地“吸”在漏斗的颈部。
六、实验现象分析：
水流为什么冲不走乒乓球呢？由于水流经漏斗颈部流入喇叭口时，截面积迅速增大，流速立即变小，根据“流体压强与流速的关系”，在同一管道中流速大的地方其压强比流速小的地方要小。可见，乒乓球下方水流压强要远远大于其上方水流的压强，这就给乒乓球施加了一个向上的压力，再加外部大气压的作用，就足以支持乒乓球停留在漏斗喇叭口的底部而不被水流冲走。
七、实验所用器材：
玻璃漏斗一个，一米长左右的橡胶管一根，乒乓球一只。
八、实验装置图
九、实验效果以及其他需要说明的问题：
实验效果：2010年秋季开学后在我们学校八年级十个班级中演示效果很好，解决了原来所用人用嘴吹气不稳定、持续时间短、实验现象不明显且不卫生的缺点，而且实验器材方便、操作简单、学生感兴趣。
说明：本实验最好教室里要有自来水，如果没有自来水，可以在实验室进行。做这个实验时要注意，开始时不要把乒乓球和漏斗贴得太紧，先让水流流出后再放手，否则不易成功。
（亲，我很不容易哦。采纳把！）

2. 初中物理创新实验

关于召开枣庄市初中学生创新实验展评大会的通知 枣教研字[2010] 23号

(点击数:340 发布时间:2010-11-29)

枣教研字[2010] 23号

关于召开枣庄市初中学生创新实验

展评大会的通知

各区（市）教研室、市直各学校：

为迎接山东省第二届初中学生创新实验展评大会，经研究，决定于2010年12月中旬我市举行初中生创新实验展评大赛。现将有关事宜通知如下：

一、参加展评人员

本市普通初级中学在校学生。

二、展评内容及展评办法

（一）展评内容

1．创新实验金点子现场演讲

2．创新实验成果现场操作展示

（二）展评办法

1．推荐人数：滕州市7人以内，市中区、峄城区、台儿庄区、山亭区各4人以内，薛城区5人以内，高新区1人，枣庄市十五中2人，枣庄市实验学校1人。

2．展评时间：物理：2010年12月18日；化学：2010年12月19日；生物另行通知。

3．展评地点：物理：枣庄十五中东校；化学：枣庄十五中西校；生物另行通知。

4．参评学生于当天上午8：30准时到展评学校抽签确定比赛顺序（不到者视为自动放弃）。

5．每位参评学生在10—15分钟之内演讲自己的创新实验金点子或展示自己的创新实验成果。

6．本次展评设学生及指导教师一、二、三等奖，颁发获奖证书。

三、展评说明

1．各区（市）于2010年12月15日前，将参评有关创新实验的设计方案电子稿发送到枣庄市教研室。

2．实验所需的所有器材、药品由参赛单位自带。

3．参赛学生每人需带实验创新方案10份，比赛时供评委参考。

4．创新实验展评办法见附件。

附件一：创新实验的基本要求和评价标准

附件二：实验创新方案文本参考格式

枣庄市教学研究室

2010年11月23日

附件一 创新实验设计的基本要求和评价标准

1．初中学生实验创新的基本要求

实验目标
重视科学问题解决，致力于探求未知的科学事实、原理和规律。

实验原理
实验原理科学，有利于科学问题的解决

实验装置
实验装置简便，安全性好，对环境无污染

实验操作
实验操作简捷，技术手段先进，条件控制准确

实验现象
实验现象直观、鲜明，有利于揭示实验本质

实验创新点
实验特色鲜明，有创新性

2．初中生创新实验展评的评分标准

评价指标
评分细则
权重（%）
得分
说明

实验设计的目的性（15）
1.准确、简练地表述本实验设计目的、亮点，清晰地讲解达到实验目标的操作
10

2.实验设计所蕴含的功能能切实达到本实验设计的目标
5

实验的

科学性

（20）
1.实验原理正确
5

2.实验装置合理
5

3.从实验现象到本质的推理科学严密
5

4.实验操作规范、顺序正确
5

实验设计

的创新性（30）
实验设计思路、实验功能、实验方法、实验材料、实验装置等有所突破和创新
30

实验的

可行性（18）
1.实验操作简便、实验现象明显
6

2.实验所需仪器和药品为实验室常见，或在生活中易得
6

3.实验有一定的推广价值
6

实验安全性（17）
1.实验方案环保
6

2.能指出实验可能出现的环境污染和安全隐患，并有相应的防范措施
6

3. 实验装置稳实、简洁、流畅
5

总 分

注：初中生“实验创新金点子”的评分参考上述标准执行。

附件二：实验创新方案文本参考格式

(文本为Word文档，A4 纸，页边距：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内注明参加展评的项目类型（金点子演讲/现场成果展示），之后按照下文所列举的项目一一叙述清晰。

一、创新实验名称 ×××××××(小三号黑体，居中)

(作者单位，城市，邮编 五号宋体，居中)

二、创新实验目的 ××××××× (五号宋体，固定值，行距1.25，下同)

三、实验仪器及用品 ×××××××

四、实验装置图及说明

五、实验操作

六、实验创新点及其意义

3. 如下图所示，图1是教材中水电解实验装置，图2是我市化学老师针对图l实验自创新装置． 图2的创新实验操作

4. 图1是教科书上探究分子性质实验的装置图，图2是我县化学老师针对图1实验的创新装置．图2的创新实验操作步

（1）浓氨水具有挥发性，挥发性氨气遇到的酚酞试液变红．实验过程中可观察到A、B装置版内被酚酞溶液湿润权的纱布都能变红，实验说明分子在不断运动．
（2）对比创新改进前的实验，改进后实验的优点是能够防止氨气扩散到空气中，污染大气；能够得出在不同温度下分子运动的剧烈程度的差异．B装置内被酚酞溶液湿润的纱布变红所需时间要比A装置内被酚酞溶液湿润的纱布变红所需时间短，从而可证明温度越高分子运动越快．
（3）图2的创新实验相对图1来说，除（2）中所述的优点之外，还具有“①用密闭的U型管来代替半封闭的烧杯来做实验，减少了因氨气挥发而对空气的污染，绿色环保．
②实验中所需的药品量较少，节约药品．”的优点，但无法实现“③能得出分子具有的所有性质．”故选：B；
故答案为：（1）分子是在不断运动的；（2）运动越快；（3）B．

5. 实验创新是中学生最为重要的科学素养．下图是某学校师生对“MnO 2 催化H 2 O 2 分解实验装置的创新设计”

6. 谁能帮我设计一个大学物理创新实验啊!~

2 研究型实验及其开设要求
2.1 研究型实验的基本内涵
通常“研究型”物理实验是在综合性、设计性物理实验的基础上由学生自己选题、查阅文献、设计实验方案，在教师指导下完成实验。“研究型”实验通常是要求学生带着问题测取数据，摸索实验规律，然后带着问题查找资料、探寻答案，并试着对所观察到的现象进行理论分析，并做出合理的解释。这类实验的开设目的是全方位地锻炼学生实验研究的能力，充分调动学生的主动性和积极性，激发他们从事物理学研究的兴趣和热情，为以后从事科研工作打下良好的基础。
2.2 研究型实验的选题
研究型实验要精心选题、科学设计。实验内容要新颖、有趣味性，物理现象比较明显和具有可研究性。同时还要考虑实验室条件和学生的水平与能力，能让学生在比较熟悉的理论基础上作初步的分析与发展。既要与已知的现象、理论和方法有联系又要有一定的深度和广度。作为基础物理实验，研究型实验内容不能过于复杂，要求不宜过高，要能通过分析、讨论和查阅资料等方式让学生可以比较容易地设计和实施实验方案。
2.3 如何开展研究型实验的教学
与传统物理实验不同，研究型实验可以较充分地发挥学生的主观能动性去探索未知的领域。因此，开设此类实验项目的最好方式是利用实验室开放的形式，由学生自主选择和掌握实验时间。研究型实验项目可以有教师指定和学生自拟等形式，但无论那种形式，对实验指导教师都提出了更高的要求。指导教师要对学生所选的研究型实验项目在实施过程中可能出现的各种问题有充分的估计和认识，能够引导、启发和激励学生完成实验，并掌握能作进一步深入研究的空间。
研究型实验更注重实验结果的分析、讨论和总结。因此，学生完成研究型实验后要求写出的实验报告可以不同于普通实验的报告，可以写成研究总结报告形式或研究论文形式，甚至可以采用学术报告的形式口头报告研究结果。
3 利用迈克耳逊干涉仪进行研究型实验项目的设计
迈克耳逊干涉仪是一种典型的利用分振幅方法实现干涉的光学仪器，作为近代精密测量光学仪器之一，被广泛用于科学研究和检测技术等领域[4]。利用迈克耳逊干涉仪，能以极高的精度测量长度的微小变化及其与此相关的物理量。如果与CCD摄像、图象处理等现代监测技术结合，可以实时观测和分析各种干涉现象的变化，达到干涉检测和自动控制的目的[5,6]。因此，利用迈克耳逊干涉仪进行研究型实验设计具有变化多、内容丰富、研究性突出等特点。这里我们以“利用迈克耳逊干涉仪测量气体折射率” 为题，作为一个研究型实验的案例，简述其实验设计与实施过程。
3.1 设计原理与实验装置
实验时，可以向学生提供：迈克耳逊干涉仪、He-Ne激光器、带气压表的“气室”、CCD图象采集系统等实验器材，要求设计一个实验方案并测定空气等气体的折射率。这里简述实验基本原理：
在传统的迈克耳逊干涉仪的一个测量光路上放置一个可充气的“气室”，干涉图的观测采用CCD和计算机进行图象采集与处理。如图 1为利用迈克耳逊干涉仪测定气体折射率的实验光路图。

图 1 实验光路图
图中P为“气室”，它是由腔体、压力表和皮囊等组成。通过皮囊可以给气室中的气体增加压力，也可以通过皮囊的减压阀放气给气室减压，腔内气压可以通过压力表读出。图中接收屏W处放置一CCD摄像头，干涉图像可以通过计算机进行显示和处理。
当激光束通过图1中M1前面的气室时，干涉图样随气室里气体气压的变化而变化：当气压增加时，干涉圆环从中心涌出；反之，干涉圆环向中心陷入。通过研究气体压强变化与条纹移动的关系可以得到气体折射率。在恒定温度下，气体折射率n与气压成正比：
(1)
式中p为气体压强，k为比例系数。在绝对真空下 ，则 。对于常压 条件下，则 ，当气室内压强改变 时，由于折射率的变化引起光程差改变（ ），可以观测到条纹的移动个数N。各参数之间的关系为
(2)
式中L为气室的有效长度，由上述各式可以推得常压( )下空气折射率为
(3)
3.2 实验结果与分析
利用图1的光路经仔细调节可以获得等倾干涉图象，图2是经CCD和计算机系统采集到的干涉图象。当改变气室内的压强时可以看到干涉圆环从中心涌出或向中心陷入。实验中先向气室充气加压，然后缓慢放气并观测干涉圆环向中心陷入的条纹数。
实验中用He-Ne激光作为光源（ =632.8 nm），所用气室的有效长度L=75 mm，如果常压 取标准大气压强760 mmHg，则(3)式可以写成：
(4)
表1给出了气室内压强增加值 与条纹移动数N和计算得到的折射率 之间的关系。

图2 CCD和计算机系统采集到的干涉图象
表1：气室内压强增加值 、条纹移动数N和计算得到的折射率 值
/mmHg 230 210 190 170 150 130 110
N/个 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
对测量数据求平均值并计算不确定度，得到

数据处理的方法还可以用作图软件，作出 ～N的关系曲线，通过求斜率计算得到折射率 。空气折射率的标准值是1.0002926（对 nm）[7]，测量误差主要来自条纹移动非整数部分的估读和气压表读数误差。另外，对气室的有效长度L和实验室的常压 的测量也对实验结果引入误差。
3.3 实验内容和难度的拓展
作为研究型实验，迈克耳逊干涉仪可以提供丰富的设计思想。例如，采用上述方法将气室与一充满不同气体的气囊（如氧气袋）相连，可以用于测量各种气体的折射率；如果对CCD采集图象进行计算机处理和编程可以实现条纹移动的自动记数；利用这一实验系统可以仔细观测、分析定域和非定域干涉现象[8]；如果采用面光源或扩束的平行光作为光源，在图1光路中气室P换成一个平板玻璃（或有机玻璃片、透明塑料片等），则可以检测玻璃表面平整度或介质内部的不均匀性；如果对有机玻璃片或透明塑料片等施加一定的应力，用上述方法可以分析透明介质的应力分布。等等这些内容经过精心设计均可作为研究型实验开设。值得一提的是根据综合性、设计性实验的不同要求，将上述研究型实验进行适当的教学设计，完全可以开设成综合性或设计性实验。

7. 关于小学科学创新实验，举例说明

气体举重机
如果有人说，他能用呼出的气把10公斤重的东西升上一定的高度，你一定会认为他是在吹牛：“哪会有这样的事呢？根本不可能！”
可是，只要我告诉你一个简单的方法，呼出的气是完全可以举起10公斤重物的，你自己也能做到这一点，不信，你自己试一试。
材料准备：在桌子上放一个结实的长方形纸袋或是一个塑料袋，大小能放进两本厚书就行。再在上面放上一大堆书——拿你能找到的最厚、最重的书。这时，你可以开始往袋里吹气了。
注意：吹气口应该很小，这样吹起来比较容易一些，不需要费很大的力气。
吹气要慢一些，吹得要匀一些。你会发现你吹出来的气，进到袋里以后，随着袋子慢慢地鼓涨，轻而易举地就把上面一大堆书举起来了。这时，你会兴奋起来——原来我呼出来的气有这样神奇的作用呀！
其实，只要这个纸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个大气压大一点的气，就可以使袋子得到一个20公斤的力。因此，很容易举起10公斤的重物。

8. 一个初中物理创新实验方案

一、实验名称：探究带电体吸引不带电的轻小物体

二、实验设计思路：

初中物理电学是一个重点，也是一个难点。

对于刚刚接触到电学的学生来说，

应该说是即熟悉又陌生，

熟悉是生

活中天天都要用到电，

陌生的是电是看不着摸不到的东西，

太抽象了。

所以这个实验的思路就是让学生能直接地感受到电的真实存在。

而书

上的实验是用的纸屑做的实验，

这个实验好是好，

但是纸屑被吸引到

带电体后，又会掉落飞散开来，所以学生很难理解“吸引”的意思。

所以我设计了的这个实验即能直观地让学生看到吸引的实验情况，

又

能用在后面的电荷间的相互关系上，一举两得。

三、实验目的：探究带电的物体能够吸引轻小物体。

四、

实验所涉及的科学道理：

摩擦过的带电的物体能够吸引轻小

物体。

五、实验操作步骤：

1

、将两片小纸片穿在细线上，吊在铁架台上，让其静止；

2

、用丝绸摩擦玻璃棒，让玻璃棒带电；

3

、

用带电的玻璃棒靠近纸片，

让学生府观察发生的现象；

（注意，

此时不能让玻璃棒破到小纸片，以免让小纸片带电）

4

、由此得出结论：通电的物体能够吸引不带电的轻小物体。

六、实验装置的图片：

七、实验所需器材：

铁架台一个、

丝绸一块、

玻璃棒一根，

细线一根、

小纸片、

剪刀。

八、实验效果及其它需要说明的问题：

实验效果：

该实验我已经在教学中运用了五六年了，

效果相当的

好，不仅能让学生掌握带电体吸引轻小物体的“吸引”的含义，

消除

书上纸屑乱飞引起学生的思维混乱的问题，

还能够为后面的研究电荷

间的相互关系做好理论及实验准备。且该实验的实验器材简单易找，

所以我个人觉得值得推广。

9. 对实验装置的改进与创新，能够提高学习化学的兴趣和能力。某兴趣小组同学进行了以下实验设计（注：图中部