研究性学习课题总汇（一）
西安交大附中物理研究性学习课题
笔者（西安交大附中 冯 冀）整理出与生活、生产相关的近三十个《高中物理与实验》研究性学习课题，供学生们选择。这些课题有：考察研究（机械）传动装置；考察研究传感器；控制（有无、强弱）的实现；延时控制的实现；考察研究测量装置；材料抗压（预应力）、建筑物抗震研究；材料耐磨研究；考察研究物质的热胀冷缩；研究减少阻力的方法；冷却（保温）方式的研究（大型电气设备散热冷却）；考察研究输电线路；考察研究水坝；考察电磁辐射对人类的影响；考察噪音对人类的影响；研究轮胎的条纹；考察研究“记录”的方式；考察能源的利用；考察预警、保护与限位系统；考察光源；考察动力；研究“放大”作用的实现；研究“位置”的确定；研究“对接”的实现；考察加工方式；考察研究加固、紧固方式；考察研究制动方式；考察研究减震装置等。
下面介绍其中七个课题研究的实例：
课题一 （机械）传动装置的研究
〖课题涉及到的实际问题〗
常见的机械传动及变速装置，例：皮带轮（塔轮）传动；摩擦轮传动；齿轮（齿条）传动等
〖课题研究内容〗研究实用的（机械）传动及变速的实现
〖布置观察项目、调研内容〗
1·观察自行车（摩托车）的传动及刹车传动装置
2·观察家用缝纫机的皮带传动
3·观察钟表中的齿轮传动
4·观察汽车的变速箱结构
5·观察汽车的后桥传动装置
6·观察胶片投影仪的齿轮、齿条传动装置
7·观察家用电能表的传动装置
8·观察收音机中调谐的传动装置
9·观察蒸汽机的传动装置
10·观察内燃机的传动装置
11·观察公共汽车的车门开关传动装置
12·观察装卸汽车的液压传动装置
13·观察塔吊（起重机）的传动装置
〖实验制作研究〗 自行构思设计制作一种传动（变速）装置
〖课题拓展讨论〗
1·机械传动方式改变的实现（蒸汽机活塞平动改变为转动；
内燃机气缸多活塞平动改变为转动；汽车驱动后桥将传动方
向改变等）
2·汽车的无级变速的实现
3·无接触传动的实现
4·其它变速的设计方案
课题二 考察研究传感器
〖课题涉及到的实际问题〗
1·动物及人的传感器（触觉、视觉、听觉、嗅觉、味觉等）；
2·自动控制中需将非电磁量转变为电磁量，以有效地进行监控。
介绍：大吨位的磅秤（压力传感器）；电磁吸盘称（拉力传感器）；热电偶温度计（不同金属受热后产生的电势差）等。
〖课题研究内容〗
各种传感器的基本原理
〖布置观察项目、调研内容〗
1·考察打印机中的压力传感器
2·考察声控、光控路灯
3·参观大学智能机器人实验室
〖实验制作研究〗
1·实验：用光敏电阻组成光控电路
2·实验：用热敏电阻组成温控电路
〖课题拓展讨论〗
仿生学的研究
课题三 研究“放大”作用的实现
〖课题涉及到的实际问题〗
各种微小量需要“放大”（正常人眼的分辨率：视角大于1分，只能看清大小为0.1毫米左右的细节），便于观察；实用中需要将微弱（电、光等）信号放大
〖课题研究内容〗
研讨、介绍各种“放大”的原理
1·利用力学原理：杠杆（功的原理）、轮轴、螺旋、帕斯卡原理等
2·利用光学原理：凸透镜、平面镜性质等
3·利用电学原理：串联分压及并联分流原理；电子放大等
4·链式反应
〖布置观察项目、调研内容〗
1·实物观察“超、失重演示仪”上“放大”设计
2·实物观察螺旋测微器的“放大”原理
3·观察液压机（千斤顶）
4·观察幻灯机、胶片投影仪（放大镜）的“放大”作用
5·了解像片的扩放
6·观察显微镜，调研电子显微镜
7·介绍（卡文迪许、库仑）扭称、光杠杆的“放大”设计
8·观察收音机、电视机及扩音机的音量“放大”作用
〖实验制作研究〗
1·（利用平行四边形性质）制作“放大尺”并试放大作画
2·制作观察微小形变的装置（玻璃瓶、塞子及毛细管）
3·实验：“伏特表、安培表扩大量程”
4·实验：组成显微镜和望远镜
〖课题拓展讨论〗
自行设计一种能将微小量进行放大的实用装置
课题四 控制（有无、强弱）的实现
〖课题涉及到的实际问题〗
实用中需要实现：控制的有无，例：电灯、水龙头的开关等
实用中需要实现：控制量的强弱，例：收音机、电视机的音量调
节等
〖课题研究内容〗
控制的原理讨论：直接控制；间接控制（传感器－放大器－传动装置控制）；遥控（无线电信号控制；红外线及微波信号控制）
控制的实现方式：机械方式及电气方式
〖布置观察项目、调研内容〗
1·观察研究风箱的控制
2·观察内燃机进、出气门的控制
3·观察了解蒸汽机上的节速器
4·观察电磁继电器、交流接触器
5·观察阀门（电磁阀）、水龙头的内部结构
6·观察电视机的遥控器
7·观察遥控玩具汽车
〖实验制作研究〗
1·实验：楼梯路灯的控制
2·实验：用交流接触器控制交流电机（点动；自锁及互锁）
〖课题拓展讨论〗
接触（各种电开关及阀门、水龙头等）与无接触（光控、声控、人体感应等）的控制
有线与无线（遥控）控制
液压传动的控制
逻辑电路（与门、非门等）
课题五 考察研究“记录”的方式
〖课题涉及到的实际问题〗
医院对重病人的连续监护；地震站对地震的连续观测；发电厂（变电站）对电力供应的连续监控；地面站对航天器的连续监控；地面站对宇宙的连续观测；汛期对水位的定期观测；气象站对气温、湿度、风力等的定期观测；航空港对某空域飞机、铁路调度站对运行火车、地铁调度站对运行火车的定期监控调度；城市交通部门对重要路口的连续监控；保安部门对重点保护点的连续监控等
〖课题研究内容〗
探讨“记录”的方式
1·“取样”的记录方式
2·“连续”的记录方式
〖布置观察项目、调研内容〗
1·观察电磁打点计时器（电火花打点计时器）
2·研究频闪照相
3·观察录音机、录像机及录音带、录像带
4·观察光刻录机及光盘
5·观察医院“心电监护仪”
6·演示实验：物理实验微机辅助教学系统数个实验演示
〖实验制作研究〗
1·用数码相机拍摄闪光照片实验
2·学生自行设计一种“记录”方式
〖课题拓展讨论〗
最经济实惠、长久耐用的记录方式
课题六 考察研究测量装置
〖课题涉及到的实际问题〗
实用中需测量的量很多，例测量电功（电能表）；测量用水量（水表）；测量电功率（电功率表）；测量车速（汽车速度表）；测量水位（存油量）；测量风速（加速度）；测车、人流量等
〖课题研究内容〗
1·讨论测量原理
2·讨论物质密度的测量方法
〖布置观察项目、调研内容〗
1·观察家用电能表、水表
2·观察汽车的速度表与油量表
3·观察电功率表
4·观察天然气表
〖实验制作研究〗
1·实验：密度小于水的不规则物体密度的测量
2·实验：流体静力称衡法测量物体密度
3·实验：比重瓶法测量物体密度
〖课题拓展讨论〗
1·讨论测量风速、加速度的方法（设计方案）
2·讨论测量液面升降的方法（设计方案）
利用电容器的性质；利用光的反射；电磁作用等
课题七 材料抗压及建筑物抗震研究
〖课题涉及到的实际问题〗
灾难、事故与材料（“奋进号”航天飞机；民航机的事故；地震的危害）；各种物品的坚固要求
〖课题研究内容〗
1·建筑物外形（拱形、蛋壳形、一字形、L形、T形、圆环形等）
2·弹性材料的杨氏模量
3·预应力的研究
〖布置观察项目、调研内容〗
1·建筑物整体外形与抗震的调查
2·砖混、框架结构与全浇灌建筑
3·各种物品、材料坚固程度的调研
4·预应力楼板的调研
〖实验制作研究〗
1·纸片抗压的实验研究
2·预应力的实验研究
3·实验：蛋壳抗压的试验
4·弹性材料杨氏模量的测量实验介绍
〖课题拓展讨论〗
对材料的各种性能综合要求的实现
以上是笔者对研究性课程开设的一些看法，将在继续实践的过程中与同行们一起研讨。
2002年2月22日（资料来源于网络） |
