低成本 高智慧 深探究（二）———低成本实验在物理教学中.docx

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1、低成本高智慧深探究（二）———低成本实验在物理教学中的开发与运用选自《教学仪器与实验》2006年第3期浙江省富阳中学赵力红2．引导学生开展课题研究课题研究属于研究性学习，是指学生在教师指导下，从自身生活、社会实践和科学实验中选择和确定研究专题，以类似科学研究的方式主动地获取知识、应用知识、解决问题的学习活动。针对高中物理学习的特点和学生的兴趣，我们选择身边的低成本实验为切入口进行课题研究，取得了很好的教学效果。现择两则说明。【第一则】水果生电的探究水果（苹果、橙子、橘子、西红柿等）中含有大量的水果酸，是一种很好的电解质，在水果中插入两个电极，也会像化学电池一样能产生电流。

2、这非常适宜于在电学学习中指导学生开展课题研究。我们曾多次引导学生自己寻找材料（各式水果、电极和电表），设计实验方案。如有的研究小组选用的材料：两枚镀锌的钉子，两片约10cm长的铜片，几根导线，两小块黏土，4只电线夹子，几只大小不一的苹果（或其它水果），不同量程的电流表（其中一种是微安表，即灵敏电流表G）、电压表、发光二极管（或者圣诞音乐卡片）。进行的步骤如下（以苹果为例）：（1）发现并提出问题苹果为什么能产生电流？一只苹果能产生的电流大约多少？猜一猜：苹果电流的大小可能与哪些因素有关？（2）设计实验，制定方案教师将学生提出的各种猜想写在黑板上，然后全班同学设计实验，证实哪

3、些猜测是正确的。每组可选定一个猜测并设计相应的实验方案。（3）实验操作和记录数据各组通过反复设计实验方案，记录了数据。以下是某小组实测的结果，供参考。①研究苹果电池电流、电压与苹果大小的关系让学生分小组进行实验操作：把苹果、钉子、铜片、夹子、导线、电流表（电压表）按图1所示接好，每测完一次电流和电压，从苹果上切去1/4，见表1。7/7图1表1苹果大小11/41/23/4短路电流I（μA）110105110120开路电压U（V）0.280.250.250.28这说明两电极的大小一定时，一定的时间内和两极发生化学反应的果酸的量是一定的，苹果的大小对其产生的电流（电压）的大小影

4、响不大。②研究苹果电池电流、电压大小与电极插入深度的关系逐步将钉子、铜片插到苹果中去，每插入一个深度，读一次电流和电压的值，见表2。表2电极插入深度h（cm）123456短路电流I（μA）5070100130160180开路电压U（V）0.120.180.220.270.300.34这说明插入苹果中的两个电极增大，电极与果酸的接触面积增大，反应变得强烈，产生的电流（电压）相应增大。③研究苹果电池电流、电压大小与电极大小的关系选用宽度不同的铜片，保证每次接入电路时，铜片插入苹果的深度是一样的，见表3。7/7表3电极宽度d（cm）0.40.550.70.9短路电流I（μA）9

5、0100110115开路电压U（V）0.180.190.200.22经研究，苹果产生电流的特点是：由于苹果中的果酸均匀地分布在苹果中，它与电极发生化学反应，要从苹果的各个部位慢慢地到达电极附近，所以苹果中的果酸要用很长的时间才能被反应完，相应的电流也要持续很长的时间。故产生的电流只有几十到几百微安，苹果电池两端的电压也只有零点几伏，所以无法驱动诸如电子表、计算器，小电珠等仪器和设备。虽然如此，由于苹果电池产生的电流持续的时间较长，我们可以将多个苹果电池串联以达到驱动仪器和设备的目的。（4）交流与评价把各研究小组的实验结论与其他同学进行比较和交流。看看橙子、橘子、西红柿等水

6、果当中哪一种产生的电流较强（结果发现猕猴桃产生的电流最强）。（5）延伸研究（具体方案从略）①能否用水果使发光二极管发出光？应该怎么来做？②能否用水果使音乐卡片上的音乐集成电路发出声音？应该怎么来做？③能否用水果使电子表走动？应该怎么来做？④把水果榨成汁，然后将水果汁放在烧杯中进行比较研究。本课题的材料随处可见，学生很感兴趣，但要研究做得到位并不容易。水果的探究涉及到电学、化学、生物等知识，整个探究穿插观察、猜测、设计、实验、分析、讨论和交流等活动，逐步向纵深发展。最后，同学们用各式水果充当电池，使圣诞卡发出音乐，使电子表不停走动，个个沉浸在探究自然的无限喜悦之中。【第二则

7、】液体电阻率的测量和研究（下列报告由我校高二研究小组完成）对物质导电率（如超导体）的研究，是世界性的前沿研究领域。在高二电学实验中，同学们学会了金属丝电阻率的测量。那么，水的电阻率如何测量呢？有哪些因素会影响水的电阻率呢？2005年11月，我们在老师的指导下，选择常温下水的导电率进行研究。通过研究，可以帮助我们了解液体的特性，带动电学内容的学习，培养我们的实验技能、摄取信息的能力和团结合作的精神。（1）实验方案的确定首先要考虑测量电路和容量具。考虑到水是流动性的，同学们选择的容量具有PV管、细玻璃管、针筒和U型管，结果发现，7