中学物理实验拓展

一位物理学家到某中学与学生交流，一位学生问他：一杯开水和一杯冷水，同时放入冰箱，哪杯水先结冰？

结论：原来冷却过程主要发生在液体的表面，而内部的对流起到关键作用。因此开水先结冰。

实验一：点亮的辉光球

实验器材：辉光静电球 日光灯管

实验步骤：

第一步：辉光球通电后，看到静电撞击在玻璃上

第二步：用手接触辉光球，看到静电汇集成一束

第三步：用手抓住日光灯管的一端靠近辉光球，发现日光灯管发亮

第四步：改变手抓住日光灯管的位置，日光灯管发亮长度改变

实验原理：

辉光球通电后，能产生静电，玻璃是绝缘体，静电撞击在玻璃上被反弹回去；人是导体，用手接触辉光球后，辉光球内的静电可透过玻璃进入人手，再经过人体流过大地。

日光灯管也是导体，有静电流过时会发光，用手抓住日光灯管靠近辉光球时，静电透过玻璃流过日光灯管再经过人体流入大地，日光灯管发光。

注意事项：辉光静电球和日光灯管均为玻璃制品，实验过程中需轻拿轻放，打碎后玻璃划伤自己。

实验二：单机电动马达

实验器材：电池一节 铜导线 强磁铁

实验步骤：

第一步：将强磁铁吸在电池的负极，将铜导线折成心形，底部折成环

第二步：心形铜线套在电池上，尖端与正极接触，环与强磁铁接触

第三步：松手后，铜导线转动起来

实验原理：

导线连接电池正负极，导线中有电流通过，电池底部的强磁铁能产生很强的磁场；

通电导线在磁场中受到力的作用，开始转动。

注意事项：铜线直接连接在电池的正负极，铜线中电流过大，容易过热，单机电动马达不可长时间工作。

实验三：烧不坏的手帕

实验器材：手帕 酒精 打火机 镊子

实验步骤：

第一步：将手帕浸入到酒精中

第二步：用镊子夹起手帕，待酒精不滴时，用打火机点燃手帕

第三步：手帕燃气熊熊火焰，待燃烧完全后，观察手帕完好无损

实验原理：

手帕是纯棉制作，燃点比较低，在正常情况下很容易点燃；

浸了酒精的手帕含有一部分水，酒精燃烧时，水蒸发会带走燃烧产生的热量，手帕达不到燃点，所以无法燃烧。

注意事项：酒精极易燃烧，做实验过程中，点燃手帕前确保手帕上的酒精不再滴落；点燃后的手帕要原理酒精和其他易燃物。

实验四：扎不爆的气球

实验器材：图钉 硬纸板 气球 打气筒

实验步骤：

第一步：把气球压在一个图钉上面，气球爆炸

第二步：把图钉插在硬纸板上面制作一个钉子板

第三步：气球压在钉子板上面，气球安然无恙，加大力度，气球不爆

实验原理：

将气球压一个图钉上面时，气球的受力面积为一个图钉尖的面积，非常小，导致压力比较集中，压强比较大，气球被扎爆破；

当气球压在钉子板上时，气球的受力面积是很多图顶尖的面积之和，压力也分散在每个图钉尖上，压强比较小，气球不容易被扎爆。

注意事项：气球爆炸时，容易将图钉崩开，为避免图钉被崩开时伤及无辜，实验过程中可用胶带将图钉固定在桌面上。

实验五：浮沉子

实验器材：口服液瓶 矿泉水瓶 水

实验步骤：

第一步：将矿泉水瓶装满水，口服液瓶中装适量的水

第二步：将口服液瓶倒过来口朝下放入装水的矿泉水瓶中，盖上瓶盖，口服液瓶

漂浮在矿泉水瓶上部

第三步：手用力捏矿泉水瓶，口服液瓶沉入水底；松手后，口服液瓶又浮了起来

实验原理：

口服液瓶在水中受到两个力：向下的重力和向上的浮力；

未捏矿泉水瓶时：重力等于浮力，漂浮；

捏矿泉水瓶，又有一部分水被压入口服液瓶：重力大于浮力，下沉。

注意事项：口服液瓶中的水大约装半瓶（需要自己调整），以保证刚放入时，口服液瓶漂浮；按压矿泉水瓶后，口服液瓶沉底。

实验六：非牛顿流体

实验器材：马铃薯淀粉 水槽 水

实验步骤：

第一步：将马铃薯粉和水按照2:1的比例混合匀浆

第二步：用手轻轻的按在匀浆上，可以轻松得把手按到底部

第三步：用力捶打在液体上，液体没有溅出，而且瞬间变硬

实验原理：

非牛顿流体的黏性随着表面压力的增加而增加。当突然承受手的巨大压力时，非牛顿流体黏性迅速增加而变硬。

注意事项：马铃薯粉与水的比例大约为2:1，具体情况需自己调整，水多或水少都达不到效果。

实验七：反应迟钝的球

实验器材：空心球 钢珠 蜂蜜

实验步骤：

第一步：用钢珠填满小的空心球

第二步：将小空心球放入大空心球中，并向大空心球中注入适量蜂蜜并密封

第三步：将大空心球从斜面顶端释放，观察到神奇的现象

实验原理：钢珠的惯性大，蜂蜜的惯性小，放在顶端时蜂蜜先滚；蜂蜜先滚在前，钢珠滚在后，蜂蜜等钢珠；珠超过蜂蜜滚在前，蜂蜜滚在后，钢珠等蜂蜜……

注意事项：大、小空心球要适合：小空心球的直径约为大空心球的3/5；

蜂蜜适量：将塞满钢珠的小空心球装入大空心球后，倒入蜂蜜到大空心球的一半。

实验八：反重力球

实验器材：空心球 强磁铁 塑料管

实验步骤

第一步：在两个空心球中各放一个强磁铁

第二步：塑料管装入适量的水，将一个空心球放入管内，封闭塑料管两段

第三步：将另外一个空心球吸引在塑料管外侧，倒置塑料管，外侧空心球沿管向

上运动

实验原理

由于磁铁的作用，塑料管内外的两个小球吸引在一起；

管内小球在管底部时，受到水的浮力而向上浮，同时带动管外部的小球向上滚，看上去外部的小球自动向上滚。

注意事项：强磁铁不要太大，否则管内空心球无法带动管外空心球向上运动。

实验九：吞吐鹌鹑蛋

实验器材：锥形瓶 烧杯 鹌鹑蛋

实验步骤：

第一步：将鹌鹑蛋放在锥形瓶口，鹌鹑蛋比瓶口大，无法落入瓶中

第二步：将锥形瓶放在热水中一段时间，然后放入冷水中，发现鹌鹑蛋被满满吞

入瓶中

第三步：再将锥形瓶放入热水中，发现鹌鹑蛋又被锥形瓶吐了出来

实验原理：

将锥形瓶从热水中拿入冷水中时，瓶内气体遇冷收缩，气压减小，外界大气压将鸡蛋压入瓶中；

将锥形瓶从冷水中拿入热水中时，瓶内气体热胀，气压增大，大于外界大气压，将鸡蛋压出瓶子。

注意事项：如鹌鹑蛋不小心被吞入瓶中，可将锥形瓶倒过来口朝下，放在热水中浸一会，鹌鹑蛋会重新回到瓶颈处。

实验十：能量的传递

实验器材：塑料槽 强磁铁 钢珠

实验步骤：

第一步：每隔一段距离，在塑料槽内固定一个强磁铁，固定三个

第二步：在三个强磁铁的同一端都放入3粒钢珠

第三步：用一个钢珠靠近最前面强磁铁未放钢珠的一端，观察最后一个强磁铁上的钢珠被快速射出

实验原理：

钢珠被吸引撞击在第一个强磁铁上，并将能量传递给磁铁另一端的钢珠，这样依次传递；传递过程中，磁铁的吸引力使钢珠传递的能量逐渐增大

注意事项：最后一个强磁铁弹出钢珠速度非常快，所以做实验时不要把轨道对准同学，以免误伤。

实验十一：电动陀螺

实验器材：电池一节 铜导线 强磁铁 铁架台

实验步骤

第一步：将一个圆形磁铁吸引在铁架台的横杆上

第二步：将圆形磁铁吸在干电池负极，在电池正极固定一个磁铁柱和两个钢珠，电磁陀螺

第三步：将电池放在盘子和铁架台的磁铁之间，用铜导线接通电池的正负极，电

池陀螺转动且不倒

实验原理：导线连接电池正负极，导线中有电流通过；电池底部的强磁铁能产生很强的磁场；导线在磁场中受到力的作用，导线被握住转不动，电池转动。

注意事项：铜线直接连接在电池的正负极，铜线中电流过大，容易过热，电动陀螺不可长时间工作。

2.激光顺水流到手里

水的折射

安全贴士：雷射笔使用时，注意不要直视，以免对视力造成损伤。

雷射笔使用完毕后，要放在孩子触碰不到的地方。

.制作反重力的水

水的表面张力附着在网格中，创造出一个“膜”，形成密封的状态。当牙签戳进去的时候，水会包围牙签，但因为牙签可以被水穿透、密度也比较小，所以会浮到最上方。

1、穿透土豆的吸管。

这个实验借助了空气的力量，通过空气的作用力将土豆扎穿。我们将吸管的一端用手指堵住，吸管内空气的唯一出口就是扎入土豆的那一端，吸管内空气体积在插入土豆的那一瞬间变小，对周围的压强将增大。

但这个力不足以大到可以推开手指和吸管壁，只能从相对比较薄弱的土豆中冲出去，所以我们就能够用吸管将土豆穿透。

2、平衡鸟。

平衡鸟之所以会平衡，是因为添加回形针后，重心由鸟身体中部前移到鸟嘴巴，也就是说整只鸟实际的重心在嘴尖这点的下方。

把鸟嘴巴放在手上，就像一个篮子挂在手指上一样，鸟就能够稳稳的被托住。

平衡木运动员，能在平衡木上完美展现各种高难度的体操动作，也是因为运动员能很好掌控自己的重心，所以能够达到平衡状态。

3、奔跑的铁环。

在本实验中，我们拉长橡皮筋然后松开下面，由于弹性橡皮筋向上收缩恢复原状，铁环与皮筋之间有静摩擦力，会随着皮筋一起上升。

而我们用手遮挡住逐渐变短的皮筋，从视觉看上去好像是铁环在自己上升。

4、智取纸币。

将纸币用手指快速敲打下来，是运用了惯性的原理。惯性是物体的一种固有属性，是会让物体保持静止或者迅速直线运动的状态，抵抗运动状态被改变的性质。

在快速抽取时，当纸币移动的加速度大于摩擦力能提供的最大加速度时，硬币和瓶子的移动速度相对落后，重力加上惯性，因此就不会移动。

5、轨道怪坡。

我们生活中的每个物体都会受到地球引力的作用，这个力就是重力。由于重力的作用，物体的重心都有向下运动（落下或滚下）的趋势，让它的重心不断降低。

而本实验中，当两个操纵杆平行的时候，小球重心与两木杆平行，所以小球由木杆高处往低处滚动。

当木杆较高处慢慢分开时，小球在木杆开口最大地方，重心比木杆最低处更低。所以小球趋向于向木杆开口更大、重心更低的方向滚动，形成“怪坡”现象。

6、悬空硬币桥。

本次实验，运用了一个基本力学原理：力矩。力矩在物理学里是指作用力使物体绕着支点转动的趋向。

硬币受到向下的重力以及下一层硬币的托举力，而且下一层硬币最右侧边缘成为该硬币的支点。当未悬空部分的硬币力矩小于悬空部分的力矩时，硬币就会掉下来。

当在该枚硬币上面继续叠放一枚硬币后，增大了未悬空部分的力矩，使得这枚硬币不会掉落。

以此类推，如果将整个U型结构看成一个整体，悬空部位的硬币的力矩小于未悬空部位的力矩，所以整个U型结构能有一部分可以悬空而不掉落。

7、纸币妙扣回形针。

当轻轻拉动纸币两端回形针会滑到一起，但是这个时候回形针还在纸币上。如果再用力一拉，回形针会克服它夹紧的力。

由于是突然别在一起，回形针的弹力就把3个回形针弹出去，它们就能串在一起了。

生活中你把钥匙放入钥匙扣时，也会遇到这种情况，会有咔嚓一下的弹力。

8、迟钝的硬币。

这个实验要归功于牛顿第一定律。牛顿说过，运动中的物体习惯保持运动状态，静止的物体习惯保持静止状态——除非有外力施加在它们身上。因此硬币想做的事情就是“赖着不走”。在这个实验中卡牌受力瞬间被移开后，硬币失去了承载物，而此时硬币几乎不受力，在惯性作用下“赖在原地”，后在重力作用下掉落杯中。

9、投石器。

当我们压住初级版投石器的筷子时，力被存储到了弯曲的杆子中间，当我们松开手，杆子恢复成直线所产生的力，就会把物体投射出去。

当我们压住升级版投石器的筷子时，皮筋发生变形，变形储存了能量，这种能量使得皮筋有恢复成原来状态的趋势，这种能量称之为弹性势能。当我们松开手，皮筋释放弹性，所产生的力使得物体被投射出去。

10、马德堡半球。

刚开始我们将两个半球紧密合拢，无须用力就会分开，这是因为球内球外都有大气压力的作用，它们之间的作用相互抵消，平衡了。后来我们用针筒把球中的空气抽出，球内空气压强减小，球外的大气紧紧地压住这两个半球，所以我们很难拉开它们