电磁浮球——一种改进的电流磁效应演示装置

上海市杨浦区青少年科技站

作者：吴雯

项目简介

摘要：传统的电流磁效应演示教具的效果不明显，主要原因在于线圈通电后产生的磁场很小，导致小磁针的偏转微弱。本文用一种新的方法，实验中借助了水的浮力。通过水中带有铁钉或磁铁的浮子被玻璃管外线圈通电后产生的磁场吸引，而偏移原始位置的程度和方向来体现电流磁场强度的大小及方向。

改进思路：借助水的浮力，使带铁的浮子悬浮在水中，处于平衡状态，此时只需要很小的力就可以改变浮子的位置。通电后，线圈产生磁场，浮子受到磁场的作用，平衡被打破，浮子就会被吸引至线圈位置。线圈可以在玻璃管外上下移动。本装置将磁场的大小转化成距离这一直观的量来展现。磁场的强度越强，就可以从越远的位置吸引浮子。另外将浮子里的铁换成磁铁，则可以演示磁场的方向和电流之间的关系。水中浮子的极性是N极朝上，S极朝下，这样线圈通电后，如果浮子被线圈吸引向下运动，可以得知，此时电流产生的磁场方向是N极朝上S极朝下，若浮子受到排斥而向上运动，那么可以得知电流产生的磁场方向是S极朝上N极朝下。

科学原理：电流磁效应的电路就是线圈、电阻的串联电路。电路通电后，线圈产生磁场，电路中使用学生电源提供电压。

创新点：1）将传统的水平面上的实验演示转化到竖直面上演示，实验效果更直观，更显著，即使坐在后排的学生也可以非常清晰的看到实验现象。2）本演示装置可以帮助学生用控制变量的实验方法来探究通电线圈产生磁场的强弱的相关因素。装置中加入了电流表，并提供了3种不同匝数的线圈。通过改变线圈中的电流和接入电路中线圈的匝数，我们观察到，电流越大，线圈匝数越多时，线圈可以在越远的位置将浮子吸下，由此证明电流产生的磁场的强度随着电流的增大，线圈的增多而变强。

使用效果：本实验装置可以对电流磁效应进行很直观的演示，而且展现方法奇特，容易激发学生的兴趣。

多功能简谐运动演示仪

浙江舟山市东海中学

作者：徐忠岳

项目简介

1、项目摘要：在利用磁迹描绘出振动图像的基础上，利用线状激光和步进电机调速系统实现“直线运动、摆动和圆周运动”之间的同步跟踪对比，进一步验证了弹簧振子和单摆的振动图像是正弦曲线。可以演示水平、倾斜、竖直的弹簧振子和单摆的运动规律。

2、项目背景和改进的基本思路：得到简谐运动的图像并证明它是正弦曲线并非易事。一般利用频闪摄影、位移传感器等来分析振动的图像，但受课堂教学时间和设备的限制，这些方法很少有老师使用。单位圆法在数学教学中被师生广泛使用，如果能证明弹簧振子或单摆在水平或竖直方向上的运动规律与做匀速圆周运动的质点完全相同，那么就证明了它们的运动就是简谐运动。基于以上思路，我利用线状激光来跟踪做匀速圆周运动的质点，以证明弹簧振子和单摆的振动图像是正弦曲线。

3、科学方法、科学原理：利用磁迹描绘出振动图像。把线状激光源安装在弹簧振子上，用激光来跟踪做匀速圆周运动的质点，当两者周期相同时，发现激光线在水平或竖直方向上的运动规律与做匀速圆周运动的质点完全相同。

4、项目的创新点或改进点：①设计巧妙。利用线状激光、自制的步进电机调速系统和简便灵敏的联动装置巧妙地实现了直线运动、摆动和圆周运动之间的同步跟踪对比。②数理结合。在学生已经学过正弦曲线和单位圆的基础上，通过实验得出弹簧振子和单摆的运动学方程也是正弦函数。③传承超越。本仪器在定性分析上比沙漏、水漏等传统的简谐运动图像演示装置更为简洁，在定量分析上比基于传感或数码技术的简谐运动规律演示实验更为形象。④一器多能。不仅可以演示水平、倾斜和竖直弹簧振子的运动规律，还可以用来演示单摆的运动规律。

5、项目的使用情况和进一步完善的设想：本装置在使用过程中表现出稳定、精确和耐用的特点,并获2012年浙江省高中物理创新实验评比一等奖。目前尚无进一步完善的设想。

熔化和凝固实验改进仪器

浙江省台州市路桥区第三中学

作者：吴华兵

项目简介

初中科学七年级下册熔化和凝固的实验用海波作实验原料，主要是利用海波的熔点是48℃。以前科学教材曾用萘为原料，熔点80℃。本以为实验的温度容易控制，但是没有考虑海波和萘的导热性能差，熔化热小，在熔化时温度难以控制，有时1分钟内试管中的海波全部熔化，有时看到海波熔化过程温度持续上升，实验现象不明显，再说海波这种物质对同学来说是比较陌生的。能否找一个生活中常见的物质，熔化时温度不变能持续一段较长时间？我尝试用冰、植物油代替海波、松香，有以下优点。1．实验材料比较熟悉，用冰、植物油代替海波、松香更贴近学生生活。2．冰的熔化实验装置不需要加热，使用方便。3．冰在熔化的过程中温度不变，实验现象明显，利于学生分组实验。4．本实验整个过程大约6-9分钟，适合课堂教学，5．本实验还可以看到熔化的逆过程——凝固。把此装置重新放到装有冰盐水的容器中，只要2分钟，试管中的水又变成冰，并且温度计也发生相应变化。

本器材组形象直观，操作容易，既可用于课堂数学演示，又可用于学生课后探究活动，极大地调动了学习和探究的欲望，深受师生喜爱。本实验如把普通温度计变成数字温度计。更有利于学生的读数。实验的器材：温度计一只（测量范围－50℃——50℃），小试管一支，橡皮管一厘米，细口瓶(固定作用)。实验准备：把0.5克水倒入小试管，在小试管的中央插入温度计，并用橡皮管固定使温度计玻璃泡悬水的中间，在把这个装置放在冰盐水10分钟。实验过程：把小试管从冰盐水取出，要求学生立刻观察温度计的示数变化以及冰的状态变化，每隔30秒观察一次并记录。特别提醒：在实验过程中，要求学生不能转动温度计，也不能把温度计和小试管分开。