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液体电阻影响因素动态探究实验仪的设计大陆庆梅尹爱丽尹德都(楚雄师范学院物理与电子科学学院云南楚雄675000)吴仕令(云南省宣威市第十中学云南曲靖655400)(收稿日期2019-04-24)摘要影响电阻大小的因素是中学物理教学的重要内容.传统实验器材主要以固体材料完成实验,实验操作缺乏动态探究过程.本文以液体作为实验材料,设计了液体电阻影响因素动态探究实验仪,拓宽了传统的实验方法增强了实验探究的普适性,有利于提升学生的物理学科核心素养.关键词液体电阻动态探究影响中学物理在“电阻”的教学中,设有“探究影响电阻大小的因素的实验,教师在教学中普遍采用的实验方法如图1所示口⑵.该实验方案中用镣馅合金丝和铜丝作为实验材料,通过观察电流表指针的偏转来判断电阻的大小,从而研究影响电阻大小的因素.这种实验方法操作简单、现象直观,但在实际教学中存在一些弊端.图1探究影响电阻大小的因素
(1)选用镣馅合金丝和铜丝等固体材料进行实验探究,将实验结论推广到液体等其他材料存在一定的认知困难.实验现象要通过电流表指针的偏转来显示,如果教师在讲台上演示,学生难以观察电流表示数的变化,导致实验现象的可视度不高.
(2)学生对镣铭合金丝较为陌生,且实验操作中材料的长度、横截面积等相对固定,缺乏动态探究过程.
(3)实验方案中若采用电池作为电源,由于电池的消耗量较大而增加实验成本;若将学生电源带到教室进行实验,需配备相应的电源接口且不便携带.鉴于上述各种原因,笔者设计了液体电阻影响因素动态探究实验仪,将该仪器用于中学物理教学技能竞赛中,收到了良好的教学效果.1液体电阻影响因素动态探究实验仪的设计
1.1实验器材木板,小灯泡,香蕉插座,香蕉插头,塑料注射脂,电极板,固定支架,USB接口,开关、导线若干等.所需材料贴近生活且取材方便.
1.2实验设计液体电阻影响因素动态探究实验仪的原理图与实验图如图2所示,该实验设计中选用盛有自制溶液的注射器为实验探究材料.注射器的设计参照原理图中的支路1,将铜片1粘接在注射器的顶端,在文簇桃师范学院2019年云南省大学生创新创业训练计划建设项目,项目编号893作者简介陆庆梅(1996-),女,在读本科生,主要从事大学物理专业学习和物理实验研究.通讯作者尹德都(1984-),男,硕士,讲师,主要从事课程与教学论(物理)的教学研究.铜片1上焊接有导线并与香蕉插头1连接.将铜片2粘接在注射器的活塞上,在铜片2上也焊接有导线并与香蕉插头2连接•将3组相同规格的小灯泡、开关、香蕉插座、固定支架等固定在木板上,用导线连接电源、开关、灯座和香蕉插头,并分别将装有液体的注射器先与小灯泡串联之后再并联在电路中.小灯座\US膈口b图2液体电阻影响因素动态探究实验仪原理图与实验图
1.3工作原理如图2所示,向支路3的注射器中注入一定量的某种液体,闭合电路开关后推动注射器,使液体从引流管中流出从而改变液体的高度,观察灯泡的亮度来判断注射器内液体电阻的大小.更换支路3中的注射器,使支路2和支路3中所选注射器横截面积不同,在两支路中装入相同高度的同种溶液,闭合开关后比较两支路中灯泡的亮度,根据灯泡的亮度判断两支路中注射器内电阻的大小.支路1和支路3中所选注射器横截面积相同,在两支路中装入相同高度的不同溶液,根据灯泡的亮度判断两支路中注射器内电阻的大小3七2液体电阻影响因素动态探究实验仪的探究示例O
2.1实验过程与现象分析
(1)探究液体电阻与长度之间的关系将装有食盐溶液的100ml注射器接入电路中,通过向外推出溶液,从而改变接入电路中电阻的长度.闭合开关可观察到当向外推出注射器中的溶液时,小灯泡的亮度越来越亮,接入电路中的液柱溶液和横截面积相同时,液柱长度越长,电阻越大.
(2)探究液体电阻与横截面积之间的关系选用容量为100ml注射器,在注射器中装入一定量食盐溶液接入支路3中,选用容量为200ml注射器,在注射器中装入一定量食盐溶液接入支路2中,使支路2和支路3中液柱高度相同.闭合开关可观察到支路2中的小灯泡发光比支路3中的小灯泡发光亮,说明液柱溶液和高度相同时,横截面积越大电阻越小.
(3)探究液体电阻与材料之间的关系选用容量为100ml注射器,在注射器中装入一定量小苏打溶液接入支路1中,选用容量为100ml注射器,在注射器中装入一定量食盐溶液接入支路3中,使支路1和支路3中溶液液柱高度相同.闭合开关可观察到支路3中的小灯泡发光比支路1中的小灯泡发光亮,说明液柱溶液的高度和横截面积相同时,溶液材料不同电阻值也不同.
2.2实验装置的优点本实验装置制作简单,坚固耐用,便于推广,材料选取来源于生活,使实验设计更贴近生活,在教学实践中,具有明显的优势.
(1)采用液体作为实验材料,通过向外推出溶液来改变导体的长度,可观察小灯泡的亮度随长度变化的动态过程,实验结果更直观明显,更具说服力.
(2)相对于用电流表的示数来显示电阻大小的变化,该实验设计采用小灯泡的亮度变化来显示电阻的大小,增强了视觉的冲击力,增强了实验现象的可视度.
(3)实验装置中,注射器内的溶液可灵活选择多种电解质溶液,可选用多种材料完成实验探究.
(4)通过usb接口连接充电宝提供电咚,解决了选用电池耗资过大和使用学生电源不便集带的弊关于钢尺振动频率的研究黄永杭广州市第二中学广东广州510530收稿日期=2019-04-18摘要钢尺-端伸出桌面,拨动钢尺,让钢尺振动发出声音,但是声音究竟是钢尺本身振动发出的还是钢尺在振动过程中敲击桌面发出的?为此.利用计数或者是根据频率与周期的关系/=y来得出钢尺振动的频率,从而验证声音究竟是怎么产生的.关键词钢尺振动频率计数上册课本第32页有一个演示实验,具体演示实验要1提出问题求如下在学习声音的特性这一节书时,人教版八年级如图1所示,将一把钢尺紧按在桌面上,一端伸端,实现了节能环保.参考文献3王中山,李金华.影响导体电阻大小实验装置的改进和创新[J].物理教师20151245〜474课程教材研究所,物理课程教材研究开发中心.物理九DesignontheInstrumentforDynamicExploringInfluenceFactorsofLiquidResistanceLuQingmeiYinDeduCollegeofPhysicsandElectronicScienceChuxiongNormalUniversityChuxiongtYunnan675000WuShilingXuanweiTenthMiddleSchoolXuanweiYunnan655400Abstract ThefactorsthataffecttheresistancearctheimportantcontentsofPhysicsTeachinginmiddleschool.Traditionalexperimentalequipmentmainlyusessolidmaterialstocompletetheexperimentandexperimentaloperationlacksdynamicinquiryprocess.Inthispaperweusetheliquidmaterialtodesignthedynamicinquiryexperimentalinstrumentofinfluencingfactorsofliquidresistancetbroadenthetraditionalexperimentalmethodsandenhancetheuniversalityofexperimentalinquiry.ImprovestudentscorephysicsKeywords liquidresistance;dynamicinquiry;influence。