新型光学实验探究箱

山东省沂南第二中学

作者：李兰慧

辅导教师：杜以志  李家亮  宋瑞金

项目简介

项目摘要：本项目利用激光单色性、相干性、方向性好的特点，参考了常见中小学光学仪器构造，完全自主设计了新型组合光源和光路可视的箱体以及固态胶体透镜，解决了中学物理光学实验光路可视与绘制难题，融合了常见几何光学实验与物理光学实验演示与探究，大大拓展了光学实验的内容。经过多个学校与家庭试用，完全可以作为探究光学原理的实验箱进行推广。

选题理由：主要是在中学观察老师做光学实验时，光路不可视，光路图绘制时同学们一知半解或根本就不明白，做不同光学实验时老师需要借的光学仪器太多，并且安装麻烦，为此想做一件能演示光路的多功能光学实验仪器。

设计目的：研究一种能显示光路的多功能、便携式光学实验探究装置。

研究过程：观察到光学实验存在的不足——思考要显示光路——丁达尔现象——纳米雾化器的制作——设计组合光源——为便携不断改进——兄弟学校试用——家庭试用——完善改进——完成。

科学原理：丁达尔效应光的直线传播、反射定律、折射定律、惠更斯—菲涅尔原理等创新点：1、采用激光阵列、白光、可调角度激光组成的新型组合光源。2、利用安全无害的电子烟作为气溶胶显示立体光路，清晰可见。3、利用葡萄糖制作的固态胶体透镜能显示透过其中光线的光路，提高了学生对透镜发散会聚作用的认识。4、整个装置小巧便携，能完成小学至高中的几乎所有光学实验，可作为学生学习光学实验的探究箱，便于制作、宜于推广。

同类研究：提出了类似思路，但没有可行方案；类似的研究只是解决了部分几何光学实验的光路可视化，没有涉及物理光学实验；或者涉及了几何光学和物理光学实验但光路不可视。

完善设想：提高光学元件移动的灵活性；进一步缩小体积，减小重量，使之更便携。

能量转换演示仪

内蒙古自治区鄂尔多斯市第一中学

作者：魏灵钊  魏洁  刘锏阳

辅导教师：王丽萍

项目简介

1、项目摘要：在课堂上老师讲了能量转换后，我就想制作一个能够表现能量转换的仪器，课堂上可以一目了然看到能量转换现象。展示的是将电能转化为机械能，机械能再转化为电能的全过程。用电池输出的电给电机1供电，电能产生电流后带动电机旋转，电机1旋转起来后通过皮带将电机2带动转起来，电机2的内部线圈切割内部磁铁产生磁力线，从而产生出电流，电流流进LED发光管内，点亮了LED发光管。在这个过程中，电机1代表的是电动机，电机2代表的是发电机。电池属于能量的来源，而LED发光管表示的是负载。

2、该项目的选题是怎样确定的：受课堂教学启发，制作一个能量转换仪，用于课堂教学演示。

3、设计(或研究)该项目的目的和基本思路：制作一个能量转换仪，用于课堂教学演示。电能转化热能一般通过热电阻或热辐射，例如家用的电热炉，是在热阻丝内通过大量电流使热阻丝产生大量热能，通过热辐射传导给周围环境。我们通过用电池带动电动机，电动机通过皮带带动发电机发电使灯管发光、电扇转动，来演示电能、机械能相互转换的过程。

4、该项目的研究过程：到实验室向老师要了一些材料，又把玩具上的相关材料拆下来，作为制作仪器所需原件。做了二个，第一个感觉不完美，又找了更好的材料将能量转换表现了出来。后来又将绿色能源的应用加了进来，如太阳能发电、风力发电和水利发电的模拟演示设计并制作出来。

5、该项目应用了哪些科学方法、科学原理：检核表法，光、电、力学原理。

6、该项目的主要贡献(创新部分)：迅速演示能量转换和绿色能源应用，制作成本不高，适合家庭和学校使用。

7、他人同类研究的情况调查：也有研究，但与此不同，也不适宜用于课堂演示，制作课堂演示用能量转换仪是教学急需。

8、进一步完善该项目的设想：将光、热、化学等多种能量相互转换融入其中，制作多种能量相互转换演示仪。

9、集体项目中申报者各自的工作分工：共同协作、设计、制作。

悬球式汽车加速度测量仪

山西省太原市第十二中学

作者：郝小虎  薛宇晴  姚宇琛

辅导教师：范福生  贾雷  李琳

项目简介

1、项目摘要：本项目主要研究了一种可以测量汽车在水平直道上行驶时加速度大小的仪器。

2、课题选定：加速度被应用于生活中的各个领域，对我们有极为重要的意义：在汽车选择方面，加速度是衡量其性能的重要依据，同时加速度也对汽车下坡，安全带的设计有重要影响。所以，测量出汽车的加速度是十分必要的。

3、基本思路：用所学过的电学及力学原理设计一种简易测加速度的装置。

4、研究过程：原理探究、制作模型、试验验证、计算数据、制作实物。

5、科学原理：根据串联正比分压原理制作，将其放入沿直轨道行驶的汽车当中，悬球因受力而反向偏转，并且小球加速度相同。根据小球偏转情况可求出汽车加速度，并根据分压情况将电压表改装为加速度测量仪。

6、主要贡献：巧妙地将电学力学知识结合到一起，使装置可以简便的测量出汽车的加速度。

7、同类研究调查：多为较高端产品，成本高，价格昂贵，对于小型实验等不适用。

8、完善设想：通过改变材料来减小滑动摩擦或增加传感器等原件来减小误差。

9、集体项目分工：郝小虎、薛宇晴：设计原理及制作。姚宇琛：制作。