第二章 探究篇
活动4 小孔成像
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用最原始的照相机，拍摄现代最美丽的风景。
有趣吧！孩子们，赶快行动吧，老师相信你们一定会做出更精致的小孔成像仪，并快乐地享用。
前人经验
可以改变孔的形状呦!
制作过程
①在大纸筒的一个底部粘上不透明厚纸，并用缝衣针扎一个小孔（另一端开口），在小纸筒的一个底部粘上半透明的塑料纸作屏幕（另一端开口），并把两个纸筒套在一起（开口端都朝向眼睛）。
②将大纸筒扎有小孔的一面对着点燃的蜡烛（或室外物体），拉动小纸筒，眼睛通过小纸筒可以看到屏幕上物体的倒立的像，并且能控制像的放大或缩小。
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工作原理：光在同一种均匀介质中沿直线传播。当光线从小孔射入时，由于光沿直线传播，会射在光源相反的位置上，这样在光屏上就成了一个倒立的实像。光源越强，所成的像就越清晰。
温馨提示：观察物越亮，光屏越暗，观察效果就越明显。
活动过程
下面让我们自己动手制作一个小孔成像，观察成像情况，并探究以下几个问题。
小孔成像是正立还是倒立？小孔成像是虚像还是实像？
小孔成像所成的像的形状与孔的形状有关吗？
小孔成像的大小与哪些因素有关？
小孔成像的清晰、明亮程度和哪些因素有关？
★ 准备：
1.设计方案。
2.小组思考设计方案，讨论方案的可行性。
一、活动任务：两人一组制作小孔成像仪，探究小孔成像的特点。
二、材料：一大一小两个桶，小桶正好可以套在大桶上（茶叶桶、羽毛球桶、牙膏盒等）、半透的塑料纸、不透明厚纸、胶带、缝衣针、剪刀等。
三、评分细则：
成像清晰度：优+50分，良+30分，可+20分。
外形美观：优 +20分，良+10分，可+5分。
创意：优 +30分，良+20分，可+10分。
小组活动记录表
★ 我的实验记录单：
1.根据设计方案，制作好成品。
2.小组交流，改进作品。
实验记录表
★ 评价与成绩：
自制小孔成像仪评比表
拓展创新
在前面的活动中，我们获得许多新体验、新感受。有了新的思考，如果有兴趣，就继续开展我们的活动吧！
活动5 神奇的透镜
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我国最大的天文望远镜坐落在云南丽江高美古，由英国TTL公司制造，高8米重40余吨，它的口径为2.4米，是东亚地区最大口径的通用光学天文望远镜之一，成像清晰，跟踪和指向精度都非常高，比我国所有天文台拥有的1米镜看到的天体要大十几倍。其终端包括6k×6k的拼接CCD相机，这样的配置使拍摄出的天体图像更为清晰。
在以后的物理课上我们将学习有关透镜的知识，了解到望远镜、显微镜、照相机中都用到了透镜。如果将两个或者多个透镜放在一起，你又会有哪些新的发现呢？
前人经验
水滴放大镜
步骤1: 把一段细铁丝在水性笔芯上绕两圈，然后把铁丝圈伸进清水里蘸一下。
步骤2: 铁丝圈里的水滴表面向外凸出，形成了一个放大镜(凸透镜)，放大效果还挺明显吧?
步骤3: 轻轻地弹弹铁丝，让圈里的水掉出来一些，它就成了一个缩小镜!原因是铁丝圈里的水比较少时，由于水滴与铁丝接触面张力的作用，形成了中间薄两边厚的凹透镜，也就是缩小镜。
步骤4: 水滴的放大作用还有一个有趣的用途，就是作为手机上相机的辅助镜头!我们知道手机上的镜头一般没有微距功能，对于0.5米以内距离的景物，就不能拍摄了。但在其镜头上滴一滴清水，就能起到意想不到的效果。
步骤5：轻轻把手机翻转过来，尽量保持水滴在镜头上的位置和形状不变，打开相机功能，你会发现什么?
左图是用水滴镜头拍摄的本人的食指指纹!拍摄距离只有几个毫米，而放大效果则十分明显，没有专业的相机是拍不出这样的效果的!
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显微镜的发明
显微镜是16世纪末,荷兰密得尔堡一个眼镜店的老板詹森和他的父亲罕斯发明的。
细说起来,詹森父子发明显微镜,还带有一定的偶然性呢!
事情的经过是这样的:1590年,一个晴朗无风的早晨,詹森在楼顶上闲玩。无意中,他把两片凸玻璃片装到一个金属管子里,并用这个管子去看街道上的建筑物,奇怪的事情发生了,教堂高塔上大公鸡的雕塑比原来大了好几倍,这个意外的发现,使詹森兴奋起来,他高兴地跑下楼去,把父亲也拉上楼来观看,一起和他分享这种新发现带来的愉快。当然,偶然性的发现代替不了科学上的发明。值得强调的是,詹森父子俩的修养起了决定作用,他们抓住这个偶然的发现,认真思索,反复实践,用大大小小的凸玻璃片做各种距离不等的配合,终于发明了世界上第一台显微镜。
望远镜的发明
17世纪初，在荷兰的米德尔堡小城，眼镜匠利珀希几乎整日在忙碌着为顾客磨镜片。在他开设的店铺里各种各样的透镜琳琅满目，以供客户配眼镜时选用。当然，丢弃的废镜片也不少，被堆放在角落里的废镜片成了利珀希三个儿子的玩具。
一天，三个孩子在阳台上玩耍，小弟弟双手各拿一块镜片靠在栏杆旁前后比划着看前方的景物，突然发现远处教堂尖顶上的风向标变得又大又近，他欣喜若狂地叫了起来，两个小哥哥争先恐后地夺下弟弟手中的镜片观看房上的瓦片、门窗、飞鸟……它们都很清晰，仿佛是近在眼前。利珀希对孩子们的叙述感到不可思议，他半信半疑地按照儿子说的那样试验，手持一块凹透镜放在眼前，把凸透镜放在前面，手持镜片轻缓平移距离，当他把两块镜片对准远处景物时，利珀希惊奇地发现远处的视物被放大了，似乎就在眼前触手可及。
伽利略获得信息后意识到它具有在天文学上的应用价值，立即返回帕多瓦集中精力研究光学和透镜，反复琢磨并亲自动手将镜片安装在铜筒的两端，铜筒则被定置在固定架上。最初望远镜只能放大3倍，在此基础上，伽利略不断地摸索改进，使望远镜能够放大32倍，第一台天文望远镜就这样问世了。
看完这些你的心痒了吗？那就自己动手来研究一下吧！将两个透镜组合，观察成像情况，看看你会发现什么？
探究两个焦距相同的凸透镜组合后的成像情况
探究两个焦距不相同的凸透镜组合后的成像情况
探究一个凸透镜和一个凹透镜组合后的成像情况
活动过程
★ 准备：
1.确立课题，查阅资料。
2.小组讨论实验器材、设计实验步骤和记录单。
小组活动记录表
经过我们查阅资料和小组交流，达成了共识，形成了初步设计方案，请看我们的成果。
★ 我的实验记录单：
实验记录表
★ 评价与成绩：
根据设计方案，小组实验，得出结论
实验结论
拓展创新
在前面的活动中，我们获得许多新体验、新感受。有了新的思考，如果有兴趣，就继续开展我们的活动吧！
活动6 奇妙的水果电池
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我们很喜欢吃水果，一天，在家吃水果时，想到老师说过水果也可以做电池，那是不是所有的水果都能做电池？水果电池两端的电压有多大？电压的大小到底与哪些因素有关？那我们就研究研究“奇妙的水果电池”这一有意思的科学问题吧。
前人经验
用不同种类的水果（菠萝、甜橙、西瓜、西红柿、梨、柠檬、杨桃等），做了多次实验。
第一次：用于实验的所有水果均能产生电压。但没有注意控制变量，实验数据不准确。
第二次：探究水果的种类、极片间的距离、极片插入水果中的深度等因素与水果电池两端电压的关系。
第三次：探究了极片材料与水果电池两端电压的关系。
极片材料不同时水果电池两端的电压U/V
根据以上实验数据分析，可得到结论如下：
水果电池两端的电压与极片材料有关，在其他条件相同时，铜镁做电极时，电压最大；铁铝做电极时，电压最小。
感悟：通过探究实验，体会到物理就在我们身边，培养了尊重事实、实事求是的态度，提高了科学素养，丰富了热爱科学的情感，深刻的理解了科学探究中要有不怕失败、坚持不懈的意志，也体会到了科学探究的艰辛和快乐。
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原电池：将化学能转变成电能的装置。组成原电池的基本条件是：将两种活泼性不同的金属(或石墨)用导线连接后插入电解质溶液中。电流的产生是由于氧化反应和还原反应分别在两个电极上进行的结果。一般情况下，原电池中，较活泼的金属做负极，较不活泼的金属做正极。负极本身易失电子发生氧化反应，电子沿导线流向正极，正极上一般为电解质溶液中的阳离子得电子发生还原反应。在原电池中，外电路为电子导电，电解质溶液中为离子导电。
数字万用表使用方法：
A.使用前，应认真阅读有关的使用说明书，熟悉电源开关、量程开关、插孔、特殊插口的作用。
B.将电源开关置于ON位置。
C.交直流电压的测量：根据需要将量程开关拨至DCV（直流）或ACV（交流）的合适量程，红表笔插入V／Ω孔，黑表笔插入COM孔，并将表笔与被测线路并联，读数即显示。
D.交直流电流的测量：将量程开关拨至DCA（直流）或ACA（交流）的合适量程，红表笔插入mA孔（＜200mA时）或10A孔（＞200mA时）,黑表笔插入COM孔，并将万用表串联在被测电路中即可。测量直流量时，数字万用表能自动显示极性。
E.电阻的测量：将量程开关拨至Ω的合适量程，红表笔插入V／Ω孔，黑表笔插入COM孔。如果被测电阻值超出所选择量程的最大值，万用表将显示“1”，这时应选择更高的量程。测量电阻时，红表笔为正极，黑表笔为负极，这与指针式万用表正好相反。因此，测量晶体管、电解电容器等有极性的元器件时，必须注意表笔的极性。
使用注意事项：
A.如果无法预先估计被测电压或电流的大小，则应先拨至最高量程挡测量一次，再视情况逐渐把量程减小到合适位置。测量完毕，应将量程开关拨到最高电压挡，并关闭电源。
B.满量程时，仪表仅在最高位显示数字“1”，其他位均消失，这时应选择更高的量程。
C.测量电压时，应将数字万用表与被测电路并联。测电流时应与被测电路串联，测直流量时不必考虑正、负极性。
D.当误用交流电压挡去测量直流电压，或者误用直流电压挡去测量交流电压时，显示屏将显示“000”，或低位上的数字出现跳动。
看到学姐的实验我们也心动了，那就分组讨论，确定一个自己感兴趣的研究方向吧。
探究极片宽度与水果电池两端电压的关系
为什么水果电池能使二极管发光，而小灯泡却不亮
探究水果的完整度、温度与水果电池两端电压的关系
同种水果产生的电压一样吗？
活动过程
★ 准备：
1.确立课题，查阅资料。
2.小组讨论实验器材、设计实验步骤和记录单。
小组活动记录表
经过我们查阅资料和小组交流，达成了共识，形成了初步设计方案，请看我们的成果。
★ 我的实验记录单：
实验记录表
★ 评价与成绩：
根据设计方案，小组实验，得出结论
实验结论
拓展创新
在前面的活动中，我们获得许多新体验、新感受。有了新的思考，如果有兴趣，就继续开展我们的活动吧！
活动7 土拨鼠引发的遐想
——如何改善地下通道的通风情况
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右图为长江日报的一篇报道：
漏水、垃圾、高温……加之缺少通风设备，使得在长约100米的通道内弥漫着十足的霉味，几乎让人窒息。路过的市民皆捂鼻而过，很多市民宁可选择绕道横穿马路，也不愿意从此经过。
初中物理课上我们将会学习到流体压强与流速的关系，赶快开动你的脑筋，想一想如何帮助地下通道引来清新的空气吧！
前人经验
1.吹硬币是小孩子玩的游戏，先将所有的硬币按正面朝上放好，硬币前放一横杆，然后一口气吹向硬币，能跳过横杆的硬币属于自己赢的。
硬币跳高的原因：当沿着硬币上方与桌面平行吹气时，硬币上方气体流速大于下方，气体流速越快压强越小，因此上方压强小于下方。硬币就越过横杆了。
2.用一根细管向两只蜡烛烛焰的中间 吹气，我们会看到火焰不但没有被吹开，反而向中间靠拢。
原因：两烛焰中间的空气流速大压强小，两边的空气流速小压强大，所以烛焰向中间靠拢。
3.如图这是飞机的机翼模型，在空气（风洞）中风从A点到B点的时间是固定的，因此使机翼上下两个表面的气体的流速不同，从而造成了上、下两个表面的压力不同，使机翼获得了向上的升力。
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草原犬鼠也常称作土拨鼠，是一种啮齿动物，主要分布在中北美洲。草原犬鼠习惯群体的生活，邻近的几个家庭组成一个群，几个群组成一个集群，一个集群生活的区域周围往往有河流或山丘将一个鼠群同其他鼠群隔开，一个集群占地可达1000多英亩(1英亩=4046.86平方米)。
一个家庭大概占地2公顷左右，有一套基本独立的地道系统。这2公顷下面充满了最深可以挖到5米的地道。草原犬鼠主要用前肢修理大地，后肢往外蹬土，洞口还会高出地面敲实以防进水，洞口附近会有敌害出现时的避难室，再往下还会有储藏室，居住室，厕所等等，一般地道尽头还有铺了柔软草垫的主巢，基础设施相当完善。
如此复杂地下设施，通风效果却非常好。这是因为犬鼠的洞穴有两个出口，一个是平的，而另一个则是隆起的土堆，隆起土堆的洞口气流速度大，压强减小，因此在此洞内外产生压强差，这样洞口上下方的压力差形成一个向上的压力，使气体朝隆起土堆的洞口流出。同时洞内气压逐渐降低，另一洞口上方气压较高，因此气体又会从这一洞口流进。因此，地面上的风吹进了犬鼠的洞穴，给犬鼠带去了习习凉风。
看完土拨鼠的家，你有什么想法了吗？那就赶快行动吧，帮地下通道找到可以改善通风环境的方法。
活动过程
★ 准备：
1.小组制作地下通道模型。
2.小组讨论改善通风环境的方法。
小组活动记录表
经过我们查阅资料和小组交流，达成了共识，形成了设计方案，请看我们的成果。
★ 我的实验记录单：
根据设计方案，小组进行实验，改进设计，确定最终的方法。
实验记录表
★ 评价与成绩：
我们组找到的方法：
拓展创新
在前面的活动中，我们获得许多新体验、新感受。有了新的思考，如果有兴趣，就继续开展我们的活动吧！
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