图1所示为初中物理教学常用的一个演示实验。在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉，再将活塞迅速下压。该实验希望学生观察的现象及用以说明的是（ ）。 A.硝化棉变色，筒内气体温度降低 B.硝化棉体积减小，热胀冷缩 C.硝化棉燃烧，筒内气体内能减小 D.硝化棉燃烧，筒内气体内能增大

(1)该实验是关于“磁场方向”的教学。把小磁针放入磁场中，磁针受力后会发生转动。小磁针静止后，它的指向也就确定了，显示出这一点的磁场对小磁针N极和S极的作用力的方向。物理学中把磁针静止时N极所指的方向规定为该点的磁感应强度的方向，简称磁场的方向。 (2)师：同学们，谁能告诉老师我国四大发明之一的指南针是用来干什么的
生：定向的工具。
师：它为什么能定方向
生：根据地磁场定方向。
师：我们站在不同的位置，指针偏转情况不同，这说明磁场有方向，接下来我们通过实验来探究磁场的方向。
师：现在老师在这里放上一个条形磁铁，周围摆上一组小磁针，大家注意观察每个小磁针的指向是一样的吗
生：不一样。
师：既然小磁针在磁铁周围的不同位置指向不同，说明小磁针受力方向不同，磁场方向不同。我们都知道，电场和磁场都是客观存在的。那么大家想一想，电场强度的方向是如何规定的
生：规定正电荷所受电场力的方向为该点的电场强度的方向。
师：磁场的方向可以从小磁针受力的角度规定。在物理学当中，我们规定在磁场中的任意一点。小磁针北极受力的方向，即为小磁针静止时北极所指的方向，就是该点磁感应强度的方向，即磁场的方向。

(1)动量守恒定律中的反冲现象。 (2)教学片段：
师：物体闻的相互作用除碰撞以外还有另一种方式也比较常见，我们先观察几个实验，看一看它们是否不同于碰撞但属于相互作用。
演示实验：释放充了气的气球，气球喷气的同时向前“窜”。
师：刚才这个实验是什么原理气球是怎么窜出去的
生：喷出的气体与气球的相互作用。
师：这种相互作用与碰撞有什么不同
学生讨论、交流后得出：碰撞中两个物体先是分开的，相互作用后可能合为一体，也可能再次分开，而这种相互作用中两个物体本来是一体的，通过相互作用才分开。
师：我们把这种相互作用称为反冲运动。为什么静止的物体喷出一部分物体后，另一部分物体会获得速度后退呢
生：因为气体和气球同时受到对方的作用力，所以运动方向相反。
另一部分生：因为气球和气体动量守恒，所以它们的速度是相反的。
师：非常好，同学们从不同角度解释了这个现象。其实这是反冲现象，一个静止的物体在内力的作用下分裂为两部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向相反方向运动。大家思考一下，刚才咱们的演示实验，是否满足以上条件
生：气球原来是静止的。松手的瞬间，喷出的气体与气球的相互作用，属于内力，气球窜出去，气体则沿反方向喷出。满足动量守恒定律，利用了反冲的原理。
师生总结：反冲运动满足动量守恒定律的条件：①系统不受外力；②系统某一方向不受外力；③系统内力远大于外力。

由于分子在永不停息地做无规则运动，抽掉玻璃板后，两个瓶子内的气体会混合在一起，最后颜色变得均匀。这说明气体发生了扩散，该实验可以帮助学生学习扩散现象。

多普勒效应指的是物体辐射的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化。题于中装置是观察声波和观测者相对运动的实验装置。

(1)在反射现象中，反射光线、入射光线和法线都在同一平面内；反射光线、入射光线分别位于法线两侧：反射角等于入射角。可归纳为：“三线共面，两线分居，两角相等”。 (2)在教学过程中设计探究式实验时，教师要充分利用实物，创设情境，依靠学生的主动探索、亲身体验，完成对于光的反射定律意义的构建。其主要作用体现在以下几个方面：
①创设真实情境，激发学生学习物理的兴趣与好奇心。在实际的教学过程中充分利用镜子这一生活中常见的物体，将光学中的抽象知识变为学生生活中的实际问题，达到了从生活走向物理的目的，减少了学生对于物理学习的恐惧感。
②创设问题情境，变“机械接受”为“主动探究”。学生的任何学习愿望都产生在给定的问题情境中，问题情境又能激发学生学习的需要，极大地促进了探究式课堂的实现。例如：在光的反射教学过程中，反射光线、入射光线分别位于法线两侧，设定问题“纸面翻折之后还能看到反射光线吗”，让学生通过探究式实验解决问题，让学生参与到问题的解决过程中，体验探究的乐趣，获得成功的体验。
③创设想象情境，变“单项思维”为“多项拓展”。贝弗里奇教授说过“独创性往往在于发现两个或者两个以上研究对象之间的相似点”，在这个实验过程中教师通过光的反射与生活实际的联系．让学生在实验中，探索它们之间的联系，另外在对于“纸面翻折之后是否能看到光线”锻炼学生的空间想象能力。
④创设实验情境，培养物理创新能力和实践能力。鼓励学生去解决问题，去探索物理本身的问题，引导学生通过操作、实践，探索物理规律，发现物理规律，让学生体验物理反射模型建立的过程，培养学生创新能力和实践能力。

教师：同学们在生活中有没有玩过吹肥皂泡在玩肥皂泡的时候，肥皂泡有什么神奇的现象 学生：玩过，肥皂泡是五颜六色的。
教师：同学们真细心啊，观察得不错。有人知道为什么肥皂泡是五颜六色的吗
学生：可能是太阳光的原因。
教师：不错，有一定的关系，那具体的原理又是什么呢现在老师展示一个小实验，同学们注意观察和思考。
教师：老师将这个肥皂膜靠近酒精灯．同学们注意观察肥皂膜有什么变化。
学生：肥皂膜上逐渐地出现颜色了。
学生：肥皂膜上有细细的带颜色的条纹。
教师：同学们观察的都很仔细，值得表扬。肥皂膜上的确呈现出不同颜色的条纹，同学们可以讨论一下，试着分析出肥皂膜出现条纹的原因。
学生：光线照到肥皂膜上会发生反射，可能是因为大量光线反射后相互干扰，最后产生了五颜六色的条纹。
学生：白光是由多种颜色的光组成，每种颜色光的波长不同。肥皂膜同一点反射的色光就不同，所以肥皂膜呈现五颜六色。
教师：同学们的分析都很严谨，有理有据。现在大家一起看屏幕上放大的原理图，系统地认识薄膜干涉现象。
教师：肥皂膜是有一定厚度的，光线先后在肥皂膜前后面发生两次反射，当该处的肥皂膜厚度为光半波长的整数倍时就是干涉加强点，就出现亮条纹；当该处的肥皂膜厚度为光半波长的奇数倍时就是干涉减弱点，就呈现暗条纹。又因为白光含有不同颜色的光且每种颜色的光波长不同，同一点只有一种颜色的光发生干涉．最终就呈现的我们看到的五颜六色的条纹。
学生：那条纹间距不是均匀的是不是因为肥皂膜的厚度不是均匀变化的呢
教师：同学们分析得很有道理，看来同学们理解了薄膜干涉的原理，以后同学们就可以给你的其他朋友解释薄膜于涉的现象了。

(1)教材所述“用紫外线灯照射锌板，观察验电器指针的变化”，其设计意图是为了得出锌板在紫外线照射下，失去电子而带正电。 (2)师：从人类对光的本性的认识，到麦克斯韦提出光是一种电磁波的理论，应该说光的波动说似乎已经完美无缺了。然而就是在证实电磁波存在的过程中，人们发现了光具有粒子性的重大事实．这就是光电效应。接下来我们看一个演示实验。
师：把一块锌板连接在验电器上，并使锌板带负电，验电器指针张开。用紫外线灯照射锌板．观察验电器的指针如何变化
生：验电器指针张角先减小，减小到零后又变大。
师：用丝绸摩擦过的玻璃棒去靠近锌板，又看到什么现象
生：验电器指针的张角变大了。
师：这一现象说明了什么
生：锌板在光线照射下失去电子带正电。
师：很好。这个奇妙的物理现象说明照射到金属表面的光能使金属逸出电子，这种现象就叫 生．光电效应。
师：被光照射的物体发射出来的电子叫什么呢
生：光电子。
师：很好，那么现在，我把一个普通玻璃板放在锌板和紫外线灯之间，然后将锌板与不带电的验电器连接。大家能看到什么现象
生：验电器指针闭合了。
师：所以说我们周围的可见光可以使锌板逸出电子吗
生：不能。
师：很好，下面我们就来探究光电效应产生的条件。

本实验是用小球做气体分子的模型，演示气体压强产生的机理。不同高度落下的小球模拟具有不同平均动能的气体分子：不同数量的小球模拟不同密集程度的气体分子。实验说明气体压强的大小跟气体分子的平均动能和分子的密集程度有关。

（1）这个演示实验可用于光电效应及其影响因素的教学。光电效应是照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象。这种电子称为光电子。光电效应中产生的光电子的初速度与光强无关。入射光的强度影响光电流的强度，影响单位时间单位面积内逸出的光电子数目。入射光越强，饱和电流越大。
（2）教学片段：
师：同学们，我们已经知道光具有粒子性，有哪些现象可以体现光的粒子性呢？
生：光电效应。
师：光电效应，是照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象。这种电子称为光电子。那么光电效应与哪些因素有关呢？
生1：可能与光的强度有关。照射光的强度越大，电流越大。
生2：可能与光的种类有关。
生3：可能与金属的种类有关。
师：很好，大家都有自己的想法，我们先用实验验证一下第一个猜想，剩下的两种猜想同学们自行验证，好不好？
生：好的。
师：现在老师有验电器、锌板、紫外线灯和导线若干。大家以小组为单位思考、讨论、设计实验方案来验证光的强度对光电效应的影响。
生：将验电器与锌板串联，用不同强度的紫外线光进行照射。
师：很好，这种实验方法是我们常用的哪一种方法？
生：控制变量法。
师：老师已经按照大家说的将验电器和锌板连入了电路，下面来验证大家的想法是否正确。
教师操作：打开紫外线灯把亮度调到最低，验电器出现了偏转。
师：这个现象说明了什么？
生：紫外线照射锌板可以产生光电效应。
教师操作：一点点地调高紫外线灯的亮度，此时验电器的偏转角变大。
师：这个现象说明了什么？
生：随着入射光的强度增大，电流变大，即单位时间内产生的电荷变多。
师：大家回答得很对！因为入射光的强度影响单位时间、单位面积内逸出的光电子数目，所以光强越大，电流越大。下面大家小组思考、讨论、设计其余两个猜想的验证实验。
生：好。

在“声音特性”一课中，教师可以演示很多简单的小实验，例如：鼓面上放一些碎纸屑，敲击鼓面，观察纸屑的运动。敲击音叉，观察与其接触的乒乓球的运动。将闹钟放到玻璃罩中，抽去空气后，声音变小等。学生不再是记忆书中的知识点，而是在观察演示实验过程中通过自己的思考、和同伴的交流等多种形式得出结论，形成规律。这样，能够激发学生的学习兴趣和求知欲，锻炼学生的观察能力、交流能力和思维能力。

(1)轻敲纸板，铁屑会被弹起，在空中因受到磁力会调整方向和位置，再次落下时便会出现清晰的排布规律。
(2)老师：同学们，还记得磁铁周围有什么吗
学生甲：磁铁周围会产生磁场。
老师：很好，我们怎样验证磁场的方向和强弱呢
学生乙：用小磁针来判断磁场的方向，小磁针N极指向就是磁场的方向；用铁屑的排布来观察磁场的强弱。
老师：很好，看来这位同学已经非常熟练地掌握了关于磁场的内容。那磁场只能由磁铁产生吗 下面老师用其他的仪器来代替磁铁(老师闭合了电路开关)，哪位同学能上来帮助老师做这个实验呢
学生丙：(用小磁针判断了磁场的方向，并标记)我发现这个仪器周围有磁场。
老师：很好!实验成功。哪位同学能来验证一下磁场的强弱呢
学生丁：(轻轻敲击纸板，观察铁屑)我发现，越靠近这个管子，磁场越强。
老师：非常棒，你能想到敲击纸板这个细节!下面，再找一位同学，改变电流方向，再次进行实验。学生戊：(改变电流方向，发现磁针指向反向，磁场强弱分布相同)我发现磁场方向变化了!
老师：很好，这位同学观察非常细心。同学们，老师并没有使用磁铁，也会产生磁场，其实呢，这个磁场是电流产生的。这个仪器叫通电螺线管，下面，我们来总结这个实验的现象。

实验中通过改变尺子伸出桌面的长度，让学生观察尺子振动的快慢，并倾听音调的不同，从而得出音调与频率的关系，故本题选B。

(1)这个实验说明了做功可以改变物体的内能。
(2)教学方案如下：
【导入新课】
在初中我们已经学过功和能的一些知识，对功和能有了简单的认识，并能定性地分析某些物理现象，前两节我们较深入地探讨了功的概念、功的计算，现在将进一步研究能的基本知识以及功和能的关系。
1．能的概念
(1)能的定义：一个物体能够对外做功则这个物体就具有能
由学生举出自然界中具有能量的物体的实例，如流动的河水，飞行的子弹，自由下落的重物，压缩的弹簧，燃烧的焰火．高压的气体……
(2)物质的不同运动形式对应着不同的能
演示：弹簧吊挂物体，一端固定在铁架上，用力下拉物体，使弹簧伸长后释放，物体将向上运动，弹簧对物体做功．说明形变的弹簧有能量．此能量叫弹性势能。演示：点燃走马灯的蜡烛后，灯的一部分旋转起来，这个现象中，有些什么能 能如何转化 首先是蜡烛的化学能经燃烧释放出来，加热空气，空气分子运动加剧，转化为空气分子的内能，热空气上升又带动走马灯旋转，空气的部分内能又转化为走马灯的机械能。由此看来．自然界的能多种多样，除上述的能以外，还有电能、光能、原子能、生物能……同时它们之间也可以互相转化。
(3)各种不同形式的能量可以相互转化，而且在转化过程中守恒
观看录像，分析展示的各种现象中，能量存在和转化情况。如早晨太阳出来，照耀树林，太阳能经植物的光合作用转化为生物能……傍晚，电灯亮了，电能转化为热能、光能等等。在能的转化中，能保持守恒。
在能的转化过程中，与之紧密相关的物理量是什么呢 是做功。
2．做功的过程
做功的过程是能量转化的过程。物体的能量发生变化，对外则表现为做了一定的功。
(1)做功使不同形式的能量发生转化。
人拉重物在光滑水平面上由静止而运动，人对物体做功的过程中，人的生物能转化为物体的动能。
在水力发电厂中，水流对水轮机冲击，带动水轮机转动，从而带动发电机转动而做功，水流的机械能转化为电能。
火车前进而做功，是先把燃料油和煤的化学能转化为热能，经内燃机或蒸汽机又把热能转化为火车的机械能……由此看来，能量互相转化要伴随着做功，但能量转化的多少如何来计算和确定呢
(2)功是能量转化的量度
运动员将质量为15kg的杠铃举高2米，他做了3×103J的功，则就有3×103J的生物能转化为杠铃的重力势能。
自然界中有各式各样的力，如电磁力、分子力、核力……它们做功的计算方式各不相同，但有一点是共同的．即做了多少功就有多少能量由一种形式转化为另一种形式。
功和能有着密切的联系，但它们之间有什么区剐呢
3．功和能
(1)能是由物体运动状态决定的物理量，即状态量；而功则是和物体运动状态变化过程有关的物理量，是过程量，两者有着本质的区别。
(2)做功可以使物体具有的能量发生变化，而且物体能量变化大小是用做功的多少来量度。但功和能不能相互转化。
4．总结、扩展
(1)运用功和能的观点，能量转化规律是分析解决物理问题的重要方法和途径之一，要充分理解、逐步深化。
(2)功是能量转化过程中的关键物理量，在今后的学习中要深刻领会各种力做功的特点，熟练掌握各种功的计算，明确各种不同的功所涉及的有关能量的转化。
(3)能的转化和守恒定律在力、热、电、光、原子等各个领域都有广泛应用，要注意掌握和运用。

在两纸张的中间向下吹气，吹出的气流速度很大，根据流体的压强和流速的关系可知，流速越快，压强越小。因此两纸张之间气体的压强减小。在外界大气压的作用下，两纸张会向中间靠拢。

U形管液面高度变化反映容器中温度变化，即能够反映两个容器中热量的不同：两个电阻丝串联，则电流相同；在通电时间相同的情况下，电阻越大，电流通过电阻产生的热量越多，说明了焦耳定律。

(1)通过演示盐水选种实验并引导学生进行分析，能激发学生思考，引导学生应用浮沉条件解释生活现象，达到巩固提升的教学目标。联系生活实际应用，学生能感受到物理知识与生活生产的密切联系，增加对物理学科的学习兴趣和积极性。 (2)师：各位同学，请注意看老师做的实验(将一把种子逐渐放入装有盐水的烧杯中)，说说你看到什么现象。
生：大部分种子沉入盐水底部，少部分浮在盐水表面。
师：这就是农业生产中，常用的盐水选种的方法，我们可以发现，浮在盐水表面的都是干瘪的种子，思考一下．这个现象与我们学习的沉浮条件有什么关系呢?
生：由于干瘪的种子密度较小，小于盐水的密度，根据浮沉条件，会浮在盐水表面，而饱满的种子，密度大于盐水，会沉入盐水底部，从而达到选种的目的。
师：分析得非常完整，看来大家已经能够初步使用浮沉条件来解决问题了。接下来再思考一个问题，如果配制好盐水之后，发现干瘪的种子也沉底了，我该怎么办呢?
生：继续加盐，增大盐水密度，直到千瘪的种子能够上浮为止。
师：分析得很正确。

波在传播中遇到障碍物或小孔，当孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相比差不多或比波长更小时，波会发生衍射现象。题干所描述的演示实验为波的衍射。

干涉是两列或两列以上的波在空间中重叠时发生叠加从而形成新的波形的现象。图示为干涉实验装置。

(1)浮力不可直接测量得出，但是在本实验中根据受力平衡可得F浮=G-F，即可通过测量铝块所受重力及铝块在水中所受的拉力。间接得出。“把铝块浸没在水中，观察弹簧测力计的读数”即是测量铝块在水中所受的拉力。
(2)演示：把乒乓球按入水底，松手后会看到乒乓球上升，引导学生分析乒乓球的受力情况及每个力的施力物体。
得出结论：
浸在液体中的物体受到液体向上的托力，这个向上的托力叫浮力。浮力的方向：竖直向上。
浮力的施力物体：液体。
提问：放入水中沉底的石块是否受浮力作用 你能用弹簧测力计测出石块所受浮力的大小吗
用弹簧测力计称小石块的重力，并稍稍用力向上托石块，让学生观察这时测力计的示数变化，然后将小石块浸入水中，观察测力计示数的变化。引导学生根据二力平衡等知识判断浮力的存在及大小，最后得出结论：水中下沉的物体也会受到一种向上托的力，这就是浮力。
引导学生归纳出利用“称重法”测浮力大小的方法：先用弹簧测力计测量物体在空气中所受的重力，再把物体浸入液体中，读出弹簧测力计的示数，则物体受到的浮力可以利用F浮=G-F进行计算。

（1）该演示实验最适合“光的直线传播”这一知识点的教学。该实验利用光的直线传播原理，即光在同种均匀介质中是沿直线传播。当光照在不透明的物体（演示实验中的手）时，会在不透明物体背后形成一个黑暗区域，从而形成影子（实验中的手影）。
（2）教学片段：
师：同学们听过“农夫与蛇”的故事吗？
生：听过。
师：今天，老师用另一种形式，和大家一起再次领略这个故事。
（播放手影戏：农夫与蛇的故事。通过手影戏中精彩绝伦的表演，向学生展示惟妙惟肖的蛇和农夫的形象，创设既生动又富有趣味性的课堂导入）
师：视频中惟妙惟肖的蛇和农夫是哪位高超的“演员”呢？
生：视频中的故事不是通过某位演员呈现的，而是通过手影呈现的。
师：看来大家对于手影戏并不陌生。那么，大家想不想尝试一些简单的手影形象呢？比如：老鹰、天鹅、孔雀、狗、山羊等。
生：纷纷尝试各种手影形象。
（农夫与蛇的手影戏激发了学生尝试手影表演的兴趣。此时，给学生创造自己动手的机会，让学生纷纷动起来，可以深化学习效果。在此过程中，教师引导学生完成各种手影动作，并及时给予点评和引导，使课堂井然有序）
师：同学们表演了很多有趣的动物形象，假以时日并勤加练习，相信同学们的手影技艺也会愈发精湛。那么，大家知道手影形成的原因是什么吗？能用物理知识进行解释吗？
生：光照在不透明的物体上，在物体背后会形成黑暗的区域，说明光应该是沿直线传播的。师：是的，这个实验说明了光在空气中沿直线传播。在我们的生活中还有很多这样的例子，大
家能够列举出来吗？
生：雾天开车时，发现汽车前灯射出的光线是直的。老师翻PPT的激光笔发出的光线也是直的。师：大家非常棒，这些现象都说明了在空气中光线是沿直线传播的。那么，在水中光会沿直线
传播吗？我们通过一个演示实验来验证吧。
（教师演示在盛水的玻璃槽内水槽滴几滴牛奶，用激光射到水中观察光在水中的传播路径）生：在水中的光线也是直的。
师：那大家能得出什么结论呢？
生：光在水中也是沿直线传播的。
师：是的，空气、水、玻璃等透明物质叫作介质，光在同种均匀介质中是沿直线传播的。

师：前面我们学习了光的折射定律，其内容是什么 生：
师：上式中，入射角i和折射角r有怎样的关系
生：当光从真空(或空气)斜射入其他介质时，有i＞r从其他介质射入真空(或空气)时，有i＜r。
师：那么，当光从其他介质斜射入真空(或空气)时，逐渐增大入射角i时，将会发生什么现象
教师板书——全反射。
师：这就是我们今天要讲的内容——全反射。在学习全反射之前，我们先要学习两个概念——光密介质与光疏介质(教师板书)。大家还记得折射率的定义吧，大家查一下折射率表，找一下水、玻璃、金刚石的折射率。
生：水的折射率为l．33；玻璃的折射率为l．5～1．8；金刚石的折射率为2．42。
师：光密介质与光疏介质的定义大家应该都知道了吧
生：知道了。
师：大家一定要注意相对这两个字。比如说大家看玻璃的折射率是1．5—1．8，相对水的1．33而言，玻璃就是光密介质，但相对金刚石的2．42就是光疏介质了。大家一定要注意相对性。知道光密介质与光疏介质的定义后，我们来看全反射。
教师操作：教师拉上窗帘，拿出半圆形玻璃砖，让一束白光沿着玻璃砖的半径射到它平直的边上，逐渐增大入射角。让同学们观察反射光及折射光，尤其注意折射光。学生发现折射光逐渐变暗，最后消失，发生全反射现象。
师：同学们，请画出光路图并分析全反射发生的条件。
学生画图，教师观看并指导。
师：大家画好了吧!发生全反射的位置是在哪里呢
生：在光从玻璃折射到空气的界面。
师：非常好，这就是发生全反射的第一个条件，全反射发生在光密介质(玻璃)射入光疏介质(空气)时。大家
想一下为什么反过来不可以呢
生：因为光路是可逆的，如果反过来连入射光都消失了折射光也就不存在了。
师：非常好，我们再来看另一个条件。折射光消失，说明折射角为多少度啊

师：计算非常准确。我们将r称为临界角，记为C。这就是发生全反射的第二个条件——入射角要大于或等于临界角。同学们理解了吗
生：理解了。
师：好．大家整理下笔记。