初中物理創新實驗設計方案

一、實驗課題名稱：慣性定律演示儀

二、實驗設計思路：

運用慣性定律（牛頓第一定律）：物體在不受任何外力作用的時候總保持靜止或勻速直線運動（物體總保持原有在運動狀態直到有外力迫使它改變為止）

三、實驗或實驗器材在教材中所處的地位與作用：

該實驗是八年級物理第八章第二節內容，在已經學習了牛頓第一定律的基礎上，研究所有物體都具有慣性，對於學生理解、學習、運用牛頓第一定律以及慣性的知識具有相當重要的作用。

可以說，這個實驗是**物體慣性的核心演示實驗，一旦學生通過觀察本實驗儀的演示，必定會十分深刻在理解和掌握慣性在相關知識。

四、實驗器材：

長木板、小車、彈簧、直塑料細管、漏斗、橡皮筋、細線、彈珠、鐵釘

五、實驗原型及不足之處:

傳統的實驗方法是使用控制變數法，使兩種物質的質量相等，吸收的熱量相同，通過觀察溫度計上示數的變化，得出結論：溫度計示數上公升較快的物質，公升高1℃所需的熱量較少，吸收熱量的能力較小（即比熱容較小）。它的不足之處：

⑴水和食用油吸收相同的熱量用這套實驗裝置有較大的誤差，容易受到外界環境的影響（如風向、石棉網的初溫、兩個酒精等的火焰有大小等）不便於控制；

⑵通過實驗得出的結論是：吸熱能力的大小與溫度的變化成反比，學生要多轉動一下思維才能理解，結論沒有改進後的直接；

⑶所需要的實驗器材也比較多，不利於實驗的準備與操作。

⑷所用燒杯體積過大，與空氣的接觸面積過大，所以散熱過多，造成實驗測量誤差過大。

（如圖）

六、實驗創新與改進之處：

⑴將兩套裝置合二為一，減少了小組實驗時對器材的需要；

⑵便於控制相同時間內吸收的熱量相同這個變數，誤差更小；

⑶兩試管與空氣的接觸面更小，散熱較少，誤差較小；

⑷將燒杯較大的吸熱面改為試管底部較小的吸熱點（兩試管型號相同、質量相等），就保證了相同時間內吸收的熱量相同

⑸實驗中，將原實驗觀察溫度計示數變化改為觀察並記錄兩物質公升高相同溫度時的時間，這樣做的好處是使實驗結論更直接；

（如圖）

七、實驗原理：

通過控制兩物質質量相等、吸收熱量相同、公升高相同的溫度等因素，來觀察手中的秒錶。公升高相同溫度時，所用時間較長的物質吸收的熱量自然多一些，單位質量吸收熱量的能力更強（即比熱容更大一些）。

說明：完成實驗時需控制的幾個量

⑴兩試管型號相同、質量相等；

⑵試管中的水和食用油質量相等；

⑶試管中的水和食用油初溫相同（可將兩試管放入裝有冷水的同一燒杯中1～2分鐘）；

⑷相同時間內兩試管吸收的熱量相等；

⑸兩試管中的液體公升高相同的溫度；

改變的量：

⑴公升高相同溫度時所需要加熱的時間不同；

⑵公升高相同溫度時所吸收的熱量不同。

八、實驗操作步驟：

⑴將裝有質量相等的水和食用油的試管插入事先準備好的同一燒杯的冷水中1～2分鐘，保證兩試管中液體的初溫相同；

⑵將初溫相同的兩試管從冷水中拿出來同時放入正在加熱的石棉網上，並放入溫度計（同時按下秒錶開始計時），觀察通過熱傳遞獲得熱量的兩試管中溫度計的變化；

⑶在溫度計達到70℃時分別記下所用的時間；

⑷比較公升高相同溫度時所用時間的不同；

⑸得出結論：公升高相同溫度時，所用時間較長的物質吸收的熱量較多，吸收熱量的能力較強（比熱容較大）。

九、實驗效果：

通過實驗改進，在教學中學生更容易接受比熱容的概念，更容易弄懂比熱容較大的物質在質量相等、初溫相同、吸收熱量相同的情況下，溫度變化較小；或比熱容較大的物質在質量相等、初溫相同、溫度變化相同的情況下，吸收熱量較多；並運用這些知識解釋一些常見的日常生活例項。

十、自我評價

該實驗的改進比原實驗更容易控制一些量的變化，實驗資料誤差更小，實驗結論更直接，便於學生理解知識和解決實際問題。如果將酒精燈換成兩個完全相同的電加熱器，我認為相同時間內吸收熱量相同誤差更小，因學校實驗室沒有，故只好等以後再改進。