組裝創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)初探

單樂君

一、自制組裝實(shí)驗(yàn)一：自制簡易浮力演示器的制作及使用方法

浙江教育出版社出版的科學(xué)教科書中的浮沉條件知識是通過改變鹽水的密度從而實(shí)現(xiàn)鹽水中雞蛋的浮沉實(shí)驗(yàn)中得出。是否可以從改變物體自身重量角度更直觀清晰地來實(shí)現(xiàn)物體浮沉條件的控制？筆者自制了簡易浮力演示器解決了此問題，且材料簡便易得，制作方便可行，操作可反復(fù)進(jìn)行。

（一）實(shí)驗(yàn)儀器準(zhǔn)備和制作方法

1.實(shí)驗(yàn)儀器：透明塑料大量筒1個，石棉網(wǎng)一張，60ml抽氣針筒1個，小橡皮兩根，磁鐵一顆，輸液器中如圖（1）滴筒取兩個，如圖（2）三連管取1個，紅墨水少量，透明膠帶紙少量，泡沫膠少量。

2.制作方法：把上圖（1）中兩滴筒用透明膠綁在一起作為浮筒。浮筒上端綁一圈泡沫膠，下端雙筒中間夾一磁鐵，再在雙筒四周綁一圈泡沫膠，然后把三連管、針筒分別用小橡皮連接，制作示意圖如下圖（3）。

（二）演示器裝置圖

演示器裝置如圖（4）。

（三）實(shí)驗(yàn)過程

把浮筒放入水面時筒內(nèi)水量為0，此時浮力等于重力，浮筒輕松實(shí)現(xiàn)漂浮。當(dāng)針筒抽出浮筒內(nèi)少量氣體，少量水就進(jìn)入筒內(nèi)，增加了浮筒整體重量（浮筒和筒內(nèi)水重量），于是浮筒稍下沉，后又由于達(dá)到浮力與重力相等而又漂浮于水面。當(dāng)抽氣量不斷增加，浮筒內(nèi)不斷增加進(jìn)水量，可實(shí)現(xiàn)浮筒懸浮水中，甚至沉入量筒底部。船身一般用金屬做，筆者在量筒底部放一張去除石綿的金屬網(wǎng)模擬沉船。當(dāng)排盡浮筒內(nèi)水時，浮筒立即吸引金屬網(wǎng)后快速浮到水面，從而達(dá)到模擬打撈沉船效果。

（四）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象處理

（五）實(shí)驗(yàn)反思

1.如何增加裝置穩(wěn)定性？

浮筒上端綁上泡沫膠增加上部浮力，下部綁磁鐵以穩(wěn)定重心，這樣整個裝置一拋進(jìn)水面就能自然輕松地豎直漂浮水面。

2.如何得到材料？

小橡皮管去自行車修理店購買，很便宜。大量筒可用透明塑料杯或玻璃杯代替。三連管、針筒及浮筒可從廢棄的輸液器中獲取，利廢又環(huán)保。

3.如何增加實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的可視度？

往量筒里滴入幾滴紅墨水，則浮筒內(nèi)進(jìn)入水的量可通過透明量筒觀察到。

4.如何增加實(shí)驗(yàn)趣味性？

如今繁忙的海上運(yùn)輸不可避免地出現(xiàn)沉船事故，而船身一般用鋼鐵做的，筆者用去掉石棉的石棉網(wǎng)代替沉船，事先放在量筒底部，用浮筒底部的磁鐵吸引石棉網(wǎng)后浮筒上浮，來模擬打撈沉船，頗具故事色彩。

二、自制組裝實(shí)驗(yàn)二：音叉微小振動放大演示器的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

聲音的產(chǎn)生原因是物體的振動，而浙江教育出版社出版的科學(xué)教科書介紹了只適合學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)的橡皮筋振動發(fā)聲，例舉的聲帶振動發(fā)聲也不夠直觀。筆者敲擊這套自制器材的音叉，振動發(fā)聲響亮，同時又把叉股振動清晰放大顯示到墻上，振動時間持久，現(xiàn)象十分明顯。

（一）演示器裝置圖

演示器裝置如下圖（5）。

（二）制作材料：音叉（附共鳴箱和棒錘）1個，塑料管1根，小反射器1個，激光筆1支，附鐵圈的鐵架臺1個，小夾子1個，畫有豎直黑線條的白紙一張，透明膠帶及雙面膠適量。

（三）制作方法及技巧

在其中一個音叉叉股上端用透明膠綁住一根細(xì)、硬，又較有彈性的約2.5cm長塑料管一根。在塑料管頂端用雙面膠貼上一個輕巧的反射器。反射器可以用實(shí)驗(yàn)室的反射、折射演示器中的小塑料反射器或錫箔紙。在鐵圈上用透明膠固定與反射器等高的激光筆。

（四）原理及使用方法

把有豎線的白紙貼在墻上，用夾子夾住激光器，讓激光發(fā)出。音叉不振動時，激光通過反射器反射于墻上是一個很細(xì)的光斑。敲擊音叉時，叉股微小振動的同時，綁在叉股上的塑料管頂端的反射器由于離振源較遠(yuǎn)，將發(fā)生較大振幅振動，激光通過反射器反射到更遠(yuǎn)距離的墻上的白紙上的光斑會出現(xiàn)更大振幅的振動，大約在黑線兩側(cè)拉開1分米幅度且光斑振動時間可達(dá)2秒左右，后光斑振動幅度減為0。

（五）演示器特點(diǎn)和用途

1.特點(diǎn)

充分利用了長塑料管的第一次振動放大和反射器發(fā)射激光到墻上的第二次振動放大，把振動光斑清晰持久地投影在墻上白紙里。白紙上豎直黑線可比較振動幅度的放大程度，每次敲擊音叉，振動的光斑延續(xù)約2秒，可讓學(xué)生有足夠時間仔細(xì)觀察。

2.用途

用作聲音的發(fā)生原理演示實(shí)驗(yàn)比書中皮筋振動發(fā)聲和聲帶振動發(fā)聲實(shí)驗(yàn)更能激發(fā)學(xué)生興趣，更能刺激學(xué)生視覺。

三、自制組裝實(shí)驗(yàn)三：澆不滅的蠟燭、燒不著的紙

實(shí)踐證明，教學(xué)中能否創(chuàng)造一種最佳學(xué)習(xí)情景是教學(xué)成敗的關(guān)鍵。在引入平面鏡成像概念時，若能改變浙江教育出版社出版的科學(xué)教材中的照鏡子實(shí)例，而用一個小實(shí)驗(yàn)“澆不滅的蠟燭、燒不著的紙”引課，引導(dǎo)學(xué)生在對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不斷質(zhì)疑中獲取知識，在合作探究過程中鍛煉能力，同時又可充分調(diào)動學(xué)生學(xué)科學(xué)主動性、積極性。下面筆者詳述這個實(shí)驗(yàn)制作演示全過程，供大家參考。

（一）演示裝置

演示裝置如圖（6）、圖（7）。

圖（6） 圖（7）

（二）實(shí)驗(yàn)原理：燭焰經(jīng)玻璃板反射，在玻璃板后面等距處能成像，且成虛像。

（三）實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)

1.實(shí)驗(yàn)用品

等長兩根蠟燭，燒杯兩只，火柴一盒，涂黑盒子一只，玻璃板一塊，中有凹槽的木板一塊。

2.實(shí)驗(yàn)步驟

用內(nèi)黑的盒子擋住要點(diǎn)燃的蠟燭。把玻璃插入木板中間的凹槽中，讓玻璃垂直桌面放置。在玻璃板后面等距處放一燒杯，燒杯中放一蠟燭，然后點(diǎn)燃玻璃板前的蠟燭，透過玻璃板觀察到在燒杯中的蠟燭上有火焰為止。向此火焰不斷倒入另一燒杯水，或用紙的一角放在此火焰上，看有什么現(xiàn)象發(fā)生。

3.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

為什么火焰用水澆不滅？為什么用火焰點(diǎn)紙不會燃燒？讓學(xué)生真真切切感受實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，創(chuàng)設(shè)情景疑問，最后通過揭密實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生恍然大悟：原來是真正的火焰被擋住了，而看到的火焰是玻璃板反射形成虛像，誘導(dǎo)學(xué)生積極思維。

4.實(shí)驗(yàn)幾點(diǎn)說明

盒子內(nèi)必須涂黑，否則盒內(nèi)蠟燭點(diǎn)燃時，盒子也會經(jīng)玻璃在另一側(cè)成盒子的像，影響實(shí)驗(yàn)真實(shí)性。對于盒子與木板間的縫隙，不妨用燭油密封，以保證燭光不透光給學(xué)生且在移動木板時盒子不易倒掉。且燒杯中蠟燭應(yīng)事先用燭油固定到燒杯底，以免水倒入蠟燭上時沖倒蠟燭。從“澆不滅的蠟燭”到“燒不著的紙”，師生熱烈討論，學(xué)生思維又一次進(jìn)入高潮?？梢?，通過創(chuàng)設(shè)逼真實(shí)驗(yàn)情景，和諧有效地導(dǎo)入新課，學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣也就自然被激發(fā)了，思維更活躍了。