针对教学小实验特别有兴趣,读了不少书,单一面向教学小实验的收集、整理及研发。实验研究开发不容易,期间走过的弯路很多很多,有成功的喜悦,也有失败的教训,过了一段时间都会忘记的,把这些记录下来,也是自己实验人生的美好回忆。让自己的实验人生之路有料有精彩。这里仅仅
1. 几个很想做成功的实验。每个人都有特别喜欢做的几件事情,喜欢做实验,有几个实验是自己特别希望做成功的。
实验工具包。钳子,剪刀,棉线,胶带,胶水,螺丝刀,热熔胶枪,美工刀,镊子,钢针,砂布。
讲座包。三脚架,摄像头,平板电脑,各种连接线,无线话筒,眼镜。
喷泉实验,中学读书的时候,对化学喷泉实验感觉不深。看到罗希喷泉,特别想做成功。
电动机。因为小电动机特别神奇,于是想做成功各种各样的。后来还看到了光动机,就想做成功更多类型的电动机。
铁丝陀螺。陀螺的类型很多,没想到铁丝陀螺是科技运动会的经典项目,自己竟然没有做成功的铁丝陀螺,确实是有些遗憾的。陀螺可以做一个系列也挺好。
声音看得见。别人都做成功了,我应该也要做一个,简单的圆筒套橡皮膜。铝板上面洒水晶沙,振动有各种形状。音箱上面洒纸屑,音箱上面装透明管里面有泡沫球。细沙在钢板上面形成的克拉尼图形。
马德堡半球实验。应该有各种大小的马德堡半球实验。
静电铃铛,可以用易拉罐,用水管做架子,就比较高了。也可以用金属板。滴水发电机其实也是要做一个的。
2. 牛二定律的实验。弹簧圈演示弹簧的非损失消失实验,从开始的弹簧圈下落,下端几乎不动,到弹簧圈上下两个球、上中下三个球,再跟细绳连接串珠比较弹簧圈的情况。连接体的问题以前用橡皮绳,后来改为气球,挺有意思的。等时圆的问题比较难,做一做实验,学生分析的热情就被提起来了。
3. 超重和失重实验。
4. 有关重心的实验。重心的位置随质量分布而改变,欹器,铁锤斜木条等等都挺好,倾斜易拉罐这个实验还是经历了一番周折,喝一罐啤酒就能够让易拉罐倾斜,这个实验让课堂变得很有趣,550ml不好做,易拉罐剪短就可以了吗?实际上没有这么简单 你发现倾斜还是不容易的,只有剪短到非常有限的范围,但是倒进去水以后,这事情却变得很容易了,原来是倒进水之后这个重心位置变化变得很明显了。用矿泉水瓶子,就让原理清晰可见。
5. 太空课堂水球实验。水球实验,其实太空实验重点放在水球上,而我们地面模拟,则把重点放在了透明的折射上面。看看别人都是做得很小的,于是搜索透明空心圆球,发现各种尺寸的都有,只是价格太贵了,买了半球猫窝,做起来不好看,于是又买了小的透明空心圆球,外面的大圆球就用半球吧,价格实在太高了。买来的透明球全部都是半球合在一起的,钱白白浪费了。
6. 校园大型科技实验。对校园里比较大的科技实验装置一直情有独钟,限于现有的经济实力 自己只能制作一些价格低廉的科技装置。 步步惊心 三步 四步 五步做了好几个,找到儿童呼啦圈及购买了24.5mm开孔器之后,做起来的效果就比较好了。巧取圆环大型的, 更大型的都有制作起来。摩擦力凳子。彩虹圈下楼梯。空气能量。拉线悬浮平衡用水管架子制作。欹器。天上来水。
7. 思维实验。20220903利用KT板做了10个“拼出一个长方形”,做了几个之后就找到了简单快速制作的方法。于是做了上百个,还是都做比较大的好。
收纳盒子,10个长短不同,一端平整一端倾斜的小圆柱体,收纳到盒子里面,难度有点大,自己可以制作,用20mm电线管也许是最好的选择。正方形套入袋子。
8. 圆周运动小实验。圆周运动的快慢有4种传动方式,分别是摩擦传动、齿轮传动、皮带传动和同轴传动,自行车拿到课堂效果很好,前轮换了一个小一点的,更有意思了。用泡沫板做演示教具,课堂更好了。玻璃珠在漏斗中的圆周运动,把各种倾斜容器底部切除,脸盆、洗菜篮子、垃圾篮子等等。大肚子玻璃瓶是好教具,但是学生人手一份的话不好收集,改用有盖子的一次性碗,两个碗盖起来,思路开阔了,效果也很好。吹吸管是有趣的圆周运动,只是一根6mm吸管很容易掉了,套一根大一点7mm吸管,就很好了。
9. 玩具。玩具中有大学问,有很多的科学原理蕴藏其中,好好挖掘,空间很大。
10. 魔术。魔术一直让人着迷,尽管至今还没有几个经典的实验,但是这里面确实非常的广博。收集的这些魔术,手法要求不高,科学原理清晰。
11. 绳结。一直以来对绳结就很有兴趣,黑白绳子单8字结和双8字结,重新又对绳结感兴趣了。
12. 折纸。每个人在小时候都折过纸,有许多美好的回忆。看到魔术立体折纸,回旋纸飞机,光盘穿纸圈,光盘穿过正方形纸孔,对折纸有了新的认识。
13. 电磁感应小实验。刚开始工作的时候看过来拒去留的小实验,觉得挺好。还有各种电磁驱动和电磁阻尼的实验。开口和不开口铝环,磁铁穿过是否运动不同,曾经作为绪论课的实验。后来,在很多会议上看到磁铁从铝管中下落,课本习题还说铝管切了一条缝隙效果就不好的错误,赵老师还试了各种长短、粗细、厚薄的铝管,把铝管开各种各样的孔和缝隙。我呢买来各种厚度、大小的铝板进行尝试。买来铜管,那个效果确实好,铝管呢买了25cm长度的几种厚度和管径,最终采用250*16*10价格合适,效果可以接受。铜丝绕在玻璃管外面,铜丝接二极管,能够闪亮,铜丝接传感器还能够看到电流反向了。铝环从间隔的磁铁外面下落科技馆里面都有,但是铝环从连续的磁铁外面下落,还真是没有看过。
14. 流体力学小实验。以前都称为伯努利原理实验。最初是往两张纸中间吹气,两张纸相互吸引,电吹风吹乒乓球,还可以吹两个乒乓球。现在相对已经可以做的比较有趣了:5mm吸管吹3cm泡沫球,电吹风吹乒乓球、海洋球,鼓风机吹西瓜球;可以做得更加有趣一些,电吹风气球环,鼓风机多个球,鼓风机泡沫球机关枪。喷壶喷雾器,口吹简易喷雾器,鼓风机小嘴喷雾器。
15. 大小针筒比赛实验。刚一开始是想大气压可以做什么实验呢?大小针筒相互推,哪个更省力?结果回答基本是错误的。学员做一做大小针筒相互推。做得大一点相互推。用两个物体定量推。用传感器演示相互推。最后可以提问,小针筒省力还是大针筒省力?
16. 碰撞。原来都是零星的各种碰撞,通过高三动量一节碰撞的推导之后,觉得可以深入研究一下了。牛顿摆。各种模拟牛顿摆(串珠、纸槽玻璃球)。碰撞球小玩具。各种大小球碰撞(大小串珠、乒乓球与网球、篮球与西瓜球)。钢球与塑料球的碰撞。磁铁与小钢球碰撞加速。
17. 电路连接。第一次被电路连接,感兴趣是在一本美国的物理教材上,看到不用鳄鱼夹也不用接线柱,直接用胶带纸把导线黏贴在电池两端。其实一直以来,对楼梯电路很感兴趣,后来看到三个开关控制一盏灯,就很想尝试,买了KCD4船型开关,带着高中学生做了很多次电路接线,效果非常好。还跟女儿一起做了一个科技小制作去参加比赛。后来发现了一个电碰实验,很有意思。LED灯泡两个串联发现亮度相同,这又是新的发现,原来led灯泡的发光原理跟二极管相似,灯泡串联或者两个灯泡并联或者三个灯泡的连接,有许多很有意思的连接方式,除了用220V的交流电演示外,我们也可以用5号电池做成学生动手实验。串联电路并联效果也是很有意思的电路。三极管连接的放大电路,演示人体导电有很好的效果,三极管电路应该还有更多有趣的。霍尔元件干簧管等等,也有很多有趣的实验。
18. 大气压实验。最早接触大气压实验是纸托水,在小学三年级的时候,在《中国少年报》上看到四个小孩抬着一个大水缸游街,水缸下面托着一张纸板。原以为水要很满,后来在高中物理研讨会上,知道水不满也是可以的,涉及分子力。在二外的一次学生晚会上看到表演,拿掉纸板,仍然可以托住水,原来是改用透明的塑料片。在一次看小视频的时候,看到纱布,可以托住水,有一次用海天香醋的瓶子,做这个实验的时候,现直接倒立也是可以不漏水的,于是一下子思路就开阔了。电线管抽水机也是这个原理吧,上端罩一个瓶子收集水是好办法。
19. 虹吸马桶原理。日常生活现象的科学原理解释,一直是从事科学教育工作的我们的不懈追求,虹吸马桶的原理确实很吸引人。通过几个小实验,就让学生明白了,确实很好。实验1:水一杯,一根软管插入,吸一口,放手,水就流光光了;实验2:水一满杯,弯曲吸管手指堵住,一端放入杯中,水就流光光了;实验3:底部插一根吸管的杯子,倒入水会流出,直到与吸管口齐平,一端封闭管子盖入吸管,水流光光了;实验4:M形吸管,放入满杯水中,水就流光光了;实验5:公道杯,倒满杯,水就流光光了,被朱元璋称为公道杯;实验6:虹吸马桶原理,底下吸管弯曲成S形,倒水高过最高点,水流光光了。
20. 陀螺:小时候玩过绳子鞭打的陀螺,陀螺一直有一种情结。后来买了电动陀螺,转动就方便了。看到过磁性陀螺的题目,觉得对陀螺有了新的认识。特别是蘑菇头陀螺和吹气陀螺,走钢丝的陀螺,觉得挺好玩的。结合角动量守恒的实验,自行车轮子,扭腰转动盘,旋转的椅子,顶杆的长杆子和短杆子及单头重。
如果自己铁丝陀螺做成功,并且有了一些研究,那又是一个进步。
21. 音调的高低:吸管笛子很早开始做,开始总是以为是吸管两片的振动。后来发现不剪开也是可以发出声音的。剪短吸管是很有趣的实验,对吸管粗细的选择也是由6mm到5mm便宜一些,再到8mm,最后还是用6mm的,还是因为价格。竖笛、笛子、还有巴乌、葫芦丝。
22. 声音的产生是由于振动:一开始是从高脚杯发出声音开始的,铝棒放出声音也很有意思。吸管能够发声就可以给学员动手操作了,因为剪短可以发出不同声调,于是开始买各种笛子,有2毛钱的竖笛,也有陶笛、竖笛,无膜竹笛,还有巴乌、葫芦丝。还找到各种廉价乐器:拇指琴,卡祖笛等等。摩擦纸杯的拉线发出很大的声音,响度上新的发现。后来又对声音看得见感兴趣,纸杯上的毛毛虫很好玩,薄膜上贴镜片,克拉尼图形,音乐水管。20221012买了一个鸣蝉科学玩具,发现摩擦其实可以不用手指,用棒子转一下就可以。棒子上面粘一些松香,这样就不会弄得到处是松香了,太妙了。
23. 失败的潜水艇:浮沉子实验很有趣,小学生很喜欢,能不能悬停,想了很多办法,都没有成功。用管扣,买了很多,很大的管扣,压迫矿泉水瓶子,不好操作。想到木工夹子,都是太重了,很轻的效果又不好。都不如直接手一捏,更方便。
24. 摩擦力:第一次在永强中学看到孔兴隆演示摩擦力凳子这个教具,后来还拿了省一等奖,当时都是没有感觉。直到有一天突然意识到摩擦实验的时候,才想起来这个实验,很有意思。当时用小管子和铁钉做,认知冲突不够强烈。2021.4在临海小学科学老师学分培训讲座上,做了一张小凳子,发现现场效果非常好,当时做了32mm空管子的凳子,特别结实,放在了临海。回温州后又做了一张16mm空管子的凳子,感觉有点儿不结实。最后做一张25mm空管子的凳子,钉子小凳用20cm铁钉子,花的时间就比较少了,效果也特别好。那几张小凳子都在几个学校的培训中送人了,采用铁架台的铁棒,效果真妙,也不用再花钱买钉子了。
摩擦力的实验还是比较多:想停就停是自己研发的比较得意的小实验。第一次看到这个很好奇,一看原理就明白了,但是制作太麻烦。后来想到用吸管绕着瓶子做这个实验,做了好几年了,瓶子不好找也不理想。于是改为吸管绕电线管,小孩子很喜欢了,还是太麻烦。
点头啄木鸟是很有意思的玩具。自己研发了一个点头实验教具,去除了干扰因素。横杆悬停教具对原理的展示更好了。还可以两条长短不同的横杆,看看哪一条更容易停住。自己制作的丁字型吸管,把横杆的平衡和点头啄木鸟玩具完美结合,确实很了不起,自己得意了好一会。
绳结又是一个很好的摩擦力教具。还有各种绳结方法。
在《加油向未来》节目看到上爬和下降的架子,经过不断改变形状,就有了特别好玩的摩擦力教具。粗绳子提起酒瓶子是因为里面有一颗玻璃珠子,让摩擦的教学变得更加生动了。
25. 智力铁扣教具:M扣,鸟扣,孔明锁等等虽然跟科学实验比较远,但是很好玩。拆解不容易,想做一个比较大一点的教具。首先就要找到软一点的管子,于是买了空调保温套,发现买的太大了,白白浪费了。发现有空心棉保护套细一些,买来里面穿铁丝,样子倒是做出来了,就是演示不光滑,摩擦有点大。后来想到PVC电线管,弯曲不容易,买来电线管弯曲弹簧,放在开水壶上面蒸汽一熏,效果特别好。真是意外发现了一门电线管弯曲技术,想那边弯曲,就烫哪边,弯曲的形状特别漂亮。
26. 天上来水:天上来水并没有多少科技含量,但是可以让人眼前一亮,找材料的过程,却是着实费了一番周折。高透明玻璃管很容易就找到了,那种细的日光灯管去掉荧光粉就可以了,水龙头买了4分,感觉太小又买了6分,抽水机买了8块钱6W的,效果不好,以为是功率不够,于是买了20W,又买了60W,效果还是不好,感觉是水的折射率跟玻璃的不同,于是买了甘油。前前后后花了100多块钱,却没有达到预期的效果。
27. 切正方体:正方体一刀切出一个正六边形,一听就很让人着迷,豆腐是最好的材料,可惜切过就不能重复使用。于是不断找类似于豆腐的材料,最终也没有找到。但是却认识了:花泥,超轻黏土,空调堵洞橡皮泥,太空沙。黄沙也不行。如果去沙滩玩沙,倒是可以试试。用什么刀也找了各种各样,开始找到切面刀,后来又用钢丝,最后采用细线加尼龙杆。买来了陶泥,也许可以成功了。
28. 吹氧气袋:实验名称改了好多次,开始“把人吹起来”的名称,给几个小学生做亲子实验的时候,家长说看不懂到底想做什么实验,改为“把人吹晃动起来”感觉没有说出实验的精髓和趣味点,索性就说“吹氧气袋”。软管一下子就找到了,氧气袋价格也不断降下来,就是木板着实费了一番周折。开始用木板,在出气口的地方钻一个洞,切割、钻孔都很麻烦,木板价格贵又很重。切一个槽,原来也是可以的,制作容易了一些。后来在学校厕所装修的地方看到一种很轻却很硬的板,找了很多地方都不知道是什么材料,到木材市场也问不到。到网络上看到挤塑板,发现根本没有用。到木材市场买了护墙板,价格好贵,很容易就断掉了。后来看到白晶板,买了样品看看不错,价格不高,很轻。切两块20cm*30cm就可以,效果很好。