1.用摩擦酒杯探究杯中水量对音调高低的影响

实验器材：示波器软件，计算机，高脚酒杯，水

实验方法：本实验用到一款虚拟仪器软件（Es - how ) ，它实现了示波器，信号发生器，频率计的功能，在音频范围内可完全替代上述仪器。该软件可从网上下载。其界面如图1:

图1

主要区域为波形显示区，右上角为频率显示区。波形与数字显示相结合，将声音的特性展现出来。

实验前先将一支麦克风连接在电脑接口上，再准备一只高脚杯，倒人少量水，并将麦克风对准高脚杯。打开Eshow，按下“频率计”按钮。

实验时左手握住高脚杯的底座，右手食指蘸点水，沿着杯口缓慢移动（见图2 ）。于是杯子就会发出颤动的声音来。同时Eshow 的界面上会出现规律的正弦波和频率显示。改变杯中的水量再次实验，观察波形和频率显示的变化规律。实验发现，杯中的水量越多，产生的声音的频率越低，即音调越低。

图2

现象浅释：

用手指沿杯口摩擦时，杯壁会出现振动，并在杯壁中传播。每一次摩擦只使某一种频率的振动得到最大限度的增强，这种频率是杯子的固有频率，即摩擦使杯子在这个频率下共振，于是发出了比较响的声音。当向杯中加人水后就等效于改变了杯子的固有频率，水量增加等效于固有频率降低，因此，产生的声音的音调也降低了。这种摩擦发声与对水瓶口吹气的情况不一样，后者是空气柱的共鸣现象，水越多空气柱就越短，产生的声音的音调就越高。

对该实验的评价：用于“声音的特征”部分的教学，利用计算机辅助，将声波的波形和频率直观地显示出来。使学生对音调和频率之间的关系有一个感性的认识。该实验也可作为学生课外的探究活动。

2.装满水的杯子里能放多少回形针

实验器材：各种杯子，如玻璃杯、塑料杯、纸杯，回形针、水、食盐等。

实验方法：取一只杯子，往杯中倒水，直到水面与杯口相平。若将一只回形针轻轻地放人水中，请猜测一下，水会不会溢出来？动手试一试，结果怎样？跟你的猜测一致吗？

继续猜测一下，在水不溢出的情况下最多能放人多少只回形针？动手试一试，一共可放人多少只回形针？实际放人的数量和你的猜测相差多少？

那么，能放人的回形针的数量与哪些因素有关呢？对此做出猜想，并设计实验进行验证。

现象浅释：

往杯中倒水或往水中放回形针，水面可以高于杯口平面而不溢出，这是由于水的表面具有表面张力的原因。在水不溢出的情况下最多能放人多少只回形针与杯口的面积有关，与杯子的材料有关，与杯中液体的种类和温度等有关。

对该实验的评价：这个实验可以放在序言阶段让学生去做，实验的目的是为了激发学生的学习兴趣，体验探究的乐趣。做完这个实验，学生一定会感到吃惊― 猜想和实验结果竟有这么大的差别！通过这个实验使学生明白为什么要动手做实验的一个重要原因。与哪些因素有关，只要学生做出一些猜想，并了解如何来验证自己的猜想即可。有兴趣的学生可以在课外，选择一种因素进行实验。有关实验的原理不要求学生理解和掌握。

3.点燃的茶包

 实验器材：茶包（袋茶），火柴。

实验方法：取一个“立顿”牌的茶包，将封口拆开，倒出茶叶。将装茶叶的棉纸包整理成筒状，放置在桌上倒置玻璃杯的底部，用火柴点燃茶包上端（见图3 ）。随着茶包向下燃烧，神奇的事情发生了：燃烧到靠近茶包底端时，茶包（带着火焰和燃过的灰烬）向上飞了起来，甚至能到达屋顶。当茶包火焰熄灭后，燃过的灰烬就降落下来。这里我们用的是立顿牌的茶包，笔者曾用其他品牌的茶包替代，但均不成功。

 
                   

现象解释：点燃茶包后，火焰周围因为温度升高空气密度减小，热空气上升，周围的冷空气补充，形成了上升气流，这股上升气流对茶包产生了向上的升力。随着茶包不断向下燃烧，茶包的质量变小，所受重力减小。当向上的升力大于重力时，茶包（带着火焰和燃过的灰烬）就向上飞了起来：当火焰将灭时，空气对茶包的升力小于重力时，茶包就降下。

对该实验的评价：这个演示实验可以放在物体的二力平衡和浮沉条件之后进行。实验现象大大出乎学生的意料之外，能将学生的兴趣激发出来。学生有了兴趣，教师就可以顺势引导学生围绕这个实验进行探究。茶包燃烧后能否上升跟哪些因素相关？试着用不同材质的纸圈进行上述实验，结果怎样？

4.火烧气球

实验器材：铁架台，气球两个（颜色、大小一样）, 蜡烛，火柴，细线

实验方法：将两个气球吹成一样大小，左边的气球中有少量水，右边气球中全是空气。用细线将它们系紧，挂在铁架台的横杆上。点燃两支蜡烛，同时将蜡烛放到底部（见图4）。学生惊奇地发现：右边气球“啪”的一声立即爆破了，而左边气球却安然无恙。

 

现象浅释：

当蜡烛对左边的气球加热时，火焰通过加热点附近的气球皮把热量传递给其中的水，由于水的比热较大，吸收一定的热量时温度的升高较小，因此气球的胶皮不易达到熔化破裂的程度。而右边气球内空气的质量比较小，依靠对流从加热点附近带走的热量比较小，加热点附近的气球胶皮受火焰直接加热，温度上升很快，因此在气球内气体压强作用下，很快达到气球破裂的程度。

对该实验的评价：该实验可用于“比热”部分的教学，先用精彩的、出人意料的实验现象引人课题（事先将气球准备好挂在铁架台上，不让学生知道一个气球中有水），学完这部分内容后再对该实验进行分析。对于左边的气球，可与“纸锅烧水”实验对比。