7.3 热学、光学及设计实验

初中物理课程热学实验设计热学实验设计是初中物理课程中的重要环节，通过实践探究，帮助学生深入理解热学知识，培养实验操作能力和科学探究能力。

本文将介绍一个适合初中物理课程的热学实验设计方案。

实验目的：通过设计一个简单的实验，让学生探究热传导的规律，理解热能传递的原理。

实验材料与器材：1. 两块相同大小、不同材质的块状物体（如金属、塑料等）2. 温度计3. 热水壶或加热器4. 杯子5. 实验记录表格实验步骤：1. 准备两个相同大小的块状物体，分别是金属和塑料材质。

将它们放置在室温下，保证它们的初始温度相同。

2. 将一个块状物体浸入温度适宜的热水中，通过一定的时间观察其温度的变化。

同时，使用温度计记录下块状物体的温度变化，并填入实验记录表格中。

3. 将另一个块状物体保持在室温下，不进行任何加热处理。

同样，观察其温度的变化，并用温度计记录下来。

4. 在观察和记录完两个块状物体的温度变化后，填写实验记录表格。

实验结果与分析：根据实验记录表格中的数据，可以得到以下实验结果：1. 金属块状物体在受热后，温度上升较快，热量传导较好；而塑料块状物体的温度上升较慢，热量传导较差。

2. 金属块状物体的温度变化幅度较大，温度上升迅速，然而塑料块状物体的温度变化幅度较小，温度上升较慢。

根据实验结果，可以得出以下结论：1. 不同材质的物体对热量的传导有不同的性质，金属具有较好的热传导性能，而塑料则具有较差的热传导性能。

2. 上述的差异是由于金属和塑料的分子结构不同所致。

金属中的自由电子可以更快地将热能传递，而塑料中分子之间的相互作用力较大，热能传递较慢。

实验拓展：在了解了热传导规律后，可以进行以下的实验拓展：1. 探究不同材质的导热性能，可以选择不同金属材料进行实验比较。

2. 研究材料的隔热性能，使用不同材料的容器测量水的温度变化，观察不同材料的隔热能力。

通过以上的实验设计，学生们可以亲自实践，观察和记录实验现象，通过实验数据的分析和对比，了解了金属和塑料的热传导性能差异以及其背后的科学原理。

初中物理实验中考构想
在初中物理实验中，我们可以进行多种有趣而有教育意义的实验。

以
下是一些关于热学、光学和力学方面的实验构想。

1. 关于热学方面，我们可以进行一个关于传热的实验。

我们可以在三
个相同大小的杯子中分别倒入冷水、热水和温水。

然后用测温计分别
测量水的温度，并在一段时间后再次测量温度。

观察水的温度的变化，并记录下实验数据，通过比较可以了解热量的传递速度和方式。

2. 关于光学方面，我们可以进行一个关于光的折射的实验。

我们可以
将一个玻璃杯中的水加入适量的牛奶，然后用一个激光笔从一侧照射
过去。

观察激光在通过玻璃杯中的水和牛奶时的折射现象，可以看到
激光束的弯曲和偏移。

通过实验可以了解到光在不同介质中的传播方
式和折射角度的变化。

3. 关于力学方面，我们可以进行一个关于重力的实验。

我们可以利用
一个简易的斜面，将一个小球从斜面上滚下来，并在不同位置设置测
量距离的刻度。

观察球的滚动速度和滚动距离的关系，并记录实验数据。

通过分析数据，可以得出关于斜面上滚动物体的速度和时间的关系，以及重力加速度的估计。

通过这些实验，学生们可以亲身体验物理现象，加深对物理学知识的
理解，并培养实验观察、数据分析和科学思维的能力。

希望这些实验
构想能够为初中物理实验提供一些参考和帮助。

初中物理教案：简单的热学实验一级标题：引言热学是物理学中一个重要的分支，涉及到热量传递和温度变化等概念。

在初中物理教学中，热学实验是帮助学生深入理解这些概念的重要方法之一。

本文将介绍一种简单的热学实验，旨在帮助初中生更好地理解热胀冷缩现象。

二级标题：实验目的本实验的主要目的是让学生通过观察并测量不同材料在不同温度下的长度变化，以了解固体物体受温度变化影响而发生热胀冷缩的规律，并加深对该现象的认识。

三级标题：实验准备1. 实验器材：- 金属尺子（如钢尺）- 不同材料（如铝、铜、塑料等）制作而成的长条- 温度计- 加热器或火柴等提供温度源- 记录表格、笔和纸2. 实验步骤：- 准备以上所列出的所有器材- 测量并记录每个材料条最初的长度，并标记为L0- 将加热器或火柴等温度源置于适当距离- 启动温度计，记下初始温度，并标记为T0- 将金属尺子放置在每个材料条上，并测量其长度变化，并记录在表格中- 分别以相同方法进行不同温度下的测试，如T1、T2等二级标题：实验结果分析经过实验观察和测量，我们可以得到以下结论：- 随着温度升高，大部分材料的长度都会增加，这是因为物体受热胀现象的影响而导致的。

- 不同材料对温度的敏感程度也有所差异。

通常来说，金属类材料（如铝、铜）受热伸长的长度较大；而塑料等非金属类材料则相对较少。

三级标题：结论与拓展通过本实验，初中生能够直观地观察并测量固体物体在不同温度下的长度变化。

理解和掌握这一规律能够帮助他们更好地理解热胀冷缩现象。

在课堂上，教师可以将这个实验应用到日常生活中更多例子中，向学生展示热胀冷缩的实际应用，例如：铁轨的伸长和缩短、桥梁的伸长等。

这些例子可以让学生更深入地理解热量传递与温度变化之间的关系。

此外，可以进一步了解不同材料对温度变化的敏感程度，并进行讨论。

例如，通过给学生提供多种材料和相同温度源，观察并记录每种材料在相同温度下的长度变化差异，并引导学生思考造成这些差异的原因。

光学、热学、原子物理实验大全几何光学1 光的直线传播 光的反射和平面镜成像 1、镜面反射、漫反射实验仪器：光具盘(J2501)、电源教师操作：将圆形光盘卡紧在矩形光盘上，分别将平面镜、漫反射镜片用指旋螺钉紧固在圆形光盘上，旋转圆形光盘，使镜面与入射光线成一定角度，观察反射光线。

2、平面镜成像实验仪器：平面玻璃、蜡烛两只(完全相同)、火柴、大白纸一张(8开或更大一些)、直角三角板、铅笔教师操作：在白纸中央用直尺画一条直线，然后平放在水平桌面上，在直线的一侧点一个点A ，将平面玻璃垂直于纸面且与纸上直线重合放置，将一支蜡烛点燃竖直放在A 处，在A 点这侧看点燃蜡烛的像.将另一支未点燃的蜡烛放在直线(平面玻璃)的另一侧，缓慢移动直至未点燃的蜡烛与点燃的蜡烛的像重合，好像未点燃蜡烛也燃烧起来一样.在纸上记下未点燃蜡烛的位置.在同学们都看清楚的前提下，将点燃的蜡烛熄灭.让同学讨论看到的现象。

实验结论——平面镜成像的特点：(1)像：由物发出(或反射)的光线经光具作用为会聚的光线(或发散的光线)所形成的跟原物“相似”的图景。

这里的“相似”一词与数学的相似含义不完全相同，数学中的相似是指对应处成相同的比例，而这里的“相似”有时不同对应处比例不同。

例如哈哈镜中人的像与人相比相差很大，但仍认为是人的像。

(2)实像：是由实际光线会聚而形成.可用眼直接观察，可在光屏上显示，具有能量到达的地方。

(3)虚像：是实际光线的反向延长线汇聚而形成，不可在光屏上显示，只能用眼睛直接观察。

2 光的折射、全反射、色散1、插针法测定玻璃砖的折射率(学生实验)实验仪器：方木板、白纸、直别针、玻璃砖、刻度尺、铅笔、量角器、图钉 实验目的：应用折射定律测定玻璃的折射率，加深对折射定律的理解。

实验原理：光线射向底面平行的玻璃砖后将在玻璃砖内发生偏转，而出射光线与入射光线平行。

由插针法可以确定入射光线与出射光线的路径，而由光线在玻璃砖底面上的入射点和出射点可以确定光线在玻璃砖内的传播路径，从而能测出光线射向玻璃砖的入射角i 和在玻璃砖内的折射角i ′，由n ＝sini sini ′即能求出玻璃的折射率。

光学热学实验总结引言光学热学实验是研究光在介质中传播过程中的热效应的一种实验方法。

在这个实验中，通过观察光束通过不同介质时的传播特性，可以研究介质的光学热学性质。

本文旨在总结光学热学实验的基本原理、实验装置和实验过程，并分析实验结果。

实验原理光学热学实验主要依据两个基本原理：光的能量吸收和热胀冷缩效应。

当光束通过材料时，部分光的能量会被材料吸收，导致材料的温度升高。

而材料的温度升高又会引起热胀冷缩效应，使材料的密度产生变化，进而改变光的传播特性。

实验装置光学热学实验一般需要以下实验装置：1.激光器：用于产生单色、相干的光源，保证实验的稳定性和精度。

2.透镜系统：用于调节光束直径和聚焦光束。

3.热控系统：用于控制材料的温度，实现温度的变化。

4.光强检测器：用于测量光的传播过程中的光强变化。

5.温度测量仪：用于测量材料的温度，并记录温度的变化。

实验过程步骤一：准备实验装置首先，确保实验装置中的光源、透镜系统和光强检测器都正常工作。

然后，将需要进行光学热学实验的材料样品置于热控系统中，并确保材料的温度稳定。

步骤二：调节光束使用透镜系统调节光源发出的光束直径，使其能够适应实验装置的要求。

同时，使用透镜调节光束的聚焦，以获得所需的光强。

步骤三：记录基准数据在进行实验之前，需要记录下实验装置中的基准数据，例如光的传播距离、材料的初始温度等。

步骤四：开始实验启动热控系统，使材料的温度发生变化。

同时，使用光强检测器测量光的传播过程中的光强变化。

记录不同温度下的光强数据。

步骤五：分析实验结果根据实验过程中测得的光强数据和温度数据，可以进行实验结果的分析。

通过对光强与温度的关系进行定量分析，可以研究材料的光学热学性质。

实验结果与讨论实验结果显示，随着材料温度的升高，光强发生了变化。

在温度升高的过程中，光强逐渐降低。

这表明材料对光的能量有一定程度的吸收。

同时，根据测得的光强数据，可以计算出材料对光的吸收系数，并进一步研究材料的光学性质。

1、摄影师有时照相时，要在镜头加一个滤镜，这样的目的是（）A．使物体所成的像更清晰一些B．使物体所成的像更大一些C．使物体所成的像更小一些D．为了使拍出的像改变色调2、下列现象中，不可以说明光具有能量的是（）A．白光由七种颜色的色光组成B．光照射到物体上，物体的温度会升高C．光照射到胶片上，可以使胶片感光D．光照射到太阳能电池板上，可以转化为电能供人们使用3、课题．与热有关现象的实验探究实验回顾：如图所示，用酒精灯加热盛水烧瓶的颈部，瓶颈的水沸腾，瓶底的小金鱼却安然无恙．他们得出结论：水的导热性能________（填“好”、“差”）小马提出疑问：如果对着瓶底加热，那么，那么鱼还会活着吗？日常经验告诉他，不会．因为家里煮鱼时，在锅底加热，鱼很快就熟了．于是，他很快用实验证明他的猜想是正确的．小马无法用上述结论解释此现象，他认为这里面肯定还有其他的物理秘密．于是他设计如下的实验进行探究（1）寻找方法：在水中加入一些红色的小颗粒，通过小颗粒的运动来反映水的运动，这种方法物理学中称作________法．（2）进行试验：将水装入环形玻璃容器，如图所示，将小颗粒放置a点，给该处加热，发现颗粒按照a---b---c---d---a 的顺序运动起来．（3）得出结论：从底部加热，水会循环流动起来，很快使水的温度________，这种现象叫做对流．能发生在各种气体和液体中．（4）小马通过探究了解其中的秘密．同时他也知道家中的暖气片为什么安装在房间的________（填“顶部”或“底部”）了．小马回想起家中的暖器片表面是黑色的，电冰箱后面的散热管颜色也是黑色的．为什么？他联想到，课堂上老师讲过：黑色物体吸收辐射热的本领强．通过对比，他有了这样的猜想：热辐射时，黑色表面的辐射热本领也强．为了验证自己的猜想他又设计了如下的实验：（5）寻找方法：他把一根玻璃管穿过软木塞插进烧瓶里，在玻管里装入一段带色的小水柱，如图所示．然后用手握着烧瓶，使烧瓶里的空气变热，发现玻璃管里的小水柱向外移动．手离开后，烧瓶里的空气温度降低，这时小水柱向内移动．说明：气体也有________的性质可以简单的制作气体温度计进行实验：将两个气体温度计放在水平桌面上将一个灯泡的半边涂成黑色放在两个气体温度计之间通电后灯泡发光，如图所示不一会儿，可以看到玻璃管中的红水柱开始分别向外移动．如果他的猜想是真确的，请你补全他应该观察到的现象是：________．小马又联想到：黑色物体吸收辐射热的本领强，难怪家里太阳能热水器的集热管是黑色的．但是黑色表面的辐射热本领也强啊．那它是怎样减小热量散失的呢？通过查询资料，原来集热管外层还有一个透明的玻璃管，两者之间被抽成真空．“对，真空层能减小热量的散失．具有隔热保温的作用”小马恍然大悟，现实生活中还有许多这样的应用呢．请你列举两个：用一：________；应用二：________．课题三：与光有关现象的实验探究夏季的雨后，天上通常会出现一道美丽的彩虹如图．小玉想，我们通常看到的太阳光是白光，那彩虹是怎样产生的呢？他想弄清其中的秘密．他按照老师的提示组装如图所示的装置．果然在光屏上出现了红、橙、黄、绿、蓝、靛紫七种颜色的光跟天上的彩虹一样．他得到了如下结论：（1）天空出现的彩虹，可以说明太阳光是一种________（填“单色光”或“复色光”）；（2）逆向思维，如果将这几种光混合，将会得到________光．小张翻开课堂笔记他将这次实验现象与声现象的有关知识结合如下：通过询问老师得知：由两个对象的某些相同或相似的性质，推断它们在其他性质上也有可能相同或相似的一种推理方法叫类比法小张通过类比得到如下推论：（1）超声波的________好，几乎沿直线传播；而核爆炸产生的次声波可以绕地球2～3圈，类比可以得出红光绕过障碍物的能力比紫光强，传播距离远（2）由可听声波的频率变化范围类比可以得出红光的频率小于紫光的频率（3）根据声音的传播需要介质可以类比得出光的传播也需要介质（4）根据人耳有听不见的声音超声波、次声波可以类比得出红光外侧与紫光外侧有人眼看不见的光小张想：类比得到的结论不一定正确，因此，要确认结论的真确性，还需经过论证．小张的推论中肯定有一条是错误的，请你帮他改正并结合一些现象阐述理由：改正：________ 理由：________以下是小张给出的部分论证请你补全：（1）红绿灯，是以红灯为停的标志，正是因为：________（2）根据声音的多普勒效应：远离我们的火车汽笛声，听起来声音变钝，说明音调变低，频率变________；根据光的多普勒效应：行星远离我们而去时，发生“谱线红移”的现象说明红光的频率小于紫光的频率小张在论证推论（4）时，遇到困难，对于看不见的光我怎么验证它的存在呢？他冷静的思考了一会儿，终于想出实验验证的方法：（1）寻找方法：超声波人耳听不到，但超声波可以粉碎人体内的小石头说明________；光呢，它可以使周围变得明亮，变得温暖、可能使胶卷感光…（2）进行实验：装置如图所示先分解太阳光，直接将温度计放在各色光及红光、紫光外侧等区域发现红光外侧温度计示数上升，说明红光外侧有看不见的光，它能使被照射的物体发热具有________效应．将一百元纸币的荧光物质放在各色光及红光、紫光外侧等区域发现在________区域，纸币中的荧光物质发光，具有________效应．（3）得出结论：自然界有人眼看不见的光（4）实验评价：小玉发现小张在实验过程温度计示数上升较慢需要改进，①改进方法是：________改进理由是：________小玉发现还有一处设计不科学．请你代小玉告诉他：②设计不科学的是：________改进方法是：________3、答案为：差；转化；升高；底部；热胀冷缩；左边的红水柱移动的距离比右边大；热水瓶的内胆；保温杯4、（1）彩虹，是由红、橙、黄、绿、蓝、靛紫七种颜色的光组成，说明，太阳光是一种复色光；故答案为：复色．（2）再让三棱镜分解出来的彩色光带通过灵异倒置的三棱镜后，光束又混合成白光，进一步证实了白色的太阳光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫这七种颜色组成．故答案为：白．（1）超声波具有方向性好、穿透能力强，易于获得较集中的声能等特点．故答案为：方向性．（4）推论（3）有错误，因为光的传播不需要介质，太阳光通过太空可以照射到地球上．故答案为：光的传播不需要介质；太空是真空，太阳光可以照射到地球上．（1）根据大气对光的散射特点可知：红光绕过障碍物的能力比其他光强，传播距离远，防止下雾天因看不清而出现交通事故，所以红绿灯，是以红灯为停的标志．故答案为：红光绕过障碍物的能力比其他光强，传播距离远，防止下雾天因看不清而出现交通事故．（2）音调高低与振动频率有关，频率大，音调高，所以听起来声音变钝，说明音调低，频率变小．故答案为：小．（1）超声波有很强的穿透性，能够传递能量，所以外科医生可以利用超声波振动除去人体内的结石．故答案为：声音具有能量．（2）红光之外是红外线，红外线的热效应很强，红外线能使温度计示数升高很快．紫外线使荧光物质发光，钞票上有荧光物质，起到防伪的作用．故答案为：热；紫光外测；荧光．①因为黑色吸热本领强，所以可以将温度计玻璃泡涂黑，使温度计示数变化较大，增加温度计的灵敏度．故答案为：温度计的玻璃泡涂黑；黑色吸热能力强．②因为小张要比较9处不同区域的温度，所以如果只用一支温度计测量，测量的温度数值误差很大，很不准确，因此用一支温度计实验不妥，应用九支温度计同时放在不同区域，比较温度的高低．故答案为：用一支温度计实验不妥；应用九支温度计同时放在不同区域，比较温度的高低．。