有些书在介绍这个实验时，通常总是说先给锌板带负电，使验电器指针张开一个角度，然后，用弧光灯照射锌板，可看到验电器指针迅速合拢。由此再说明锌板上的电子在紫外线的照射下飞了出来。由前面的分析可见，这个方法之所以易于成功，是因为开始时锌板的电位为负，它对光电子不是起阻碍作用，而是起加速作用；随光电子的飞出，锌板的电位升高，最后当锌板的电位达到正的几伏时，光电子不再飞离锌板面，从而达到平衡状态，在这个过程中，锌板上电位的变化幅度较大，验电器指针的摆动就能清楚地显示出来了。
但是，这种方法常会使学生误解，认为只有带负电的金属板在光的照射下电子才能从金属表面飞出而产生光电效应。为了避免这些问题，又能把课本所述的实验做成功，我们可利用平行板电容器在所带电量（基本）不变的情况下，两极板间的电位差随电容器电容的减小而增大的原因，对课本所述的实验装置进行了改进。
改进后的装置如图2所示。P1（锌板）和P2（金属板）组成平行板电容器；两极板相对面上分别贴上相同材料的塑料薄膜，两板紧靠，将金箔验电器的导棒和外壳分别与P1板和P2板连接。
演示时，先用砂纸把P1板向外的一面打光，然后，用弧光灯或紫外灯照射锌板P1，锌板就有光电子飞出，随之，锌板的电位升到几伏（达到平衡状态），这时，验电器箔片并不张开。但是由于P1、P2组成的电容器的电容很大，所以P1板上积聚的电荷较多。熄掉弧光灯箔片仍不张开（P1和P2间的电位差仍只有几伏）移走P2板，即减小电容器的电容，这时由于P1板上的电量基本不变，所以P1板的电位迅速升高，从而使得验电器导棒的电位（即导棒与外壳的电位差）迅速升高，验电器箔片就张开了一个明显的角度。
验电器箔片的张开说明了两极板之间有电位差，即P1板上带有电荷，通过检验可知，它带的是正电。由此可说明锌板在弧光灯紫外线照射下发生了光电效应现象。如果再把它与白炽灯代替弧光灯照射锌板面不发生上述现象加以比较，则能说明光电效应的发生与入射光频率有关的事实。 2．分析和掌握仪器的结构、原理和性能
在此，必须作如下几个方面的工作： （1）分析仪器的结构和掌握仪器的工作原理
分析仪器的结构主要是： A．仪器的外形大致分几个部分；
B．各部分的器件及其所用材料和大致作用； C．各部分的作用和相互联系； D．实验者操作的部件；
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图2 E．仪器的主要工作部件，活动部件和易损部件。
分析仪器的原理主要是：仪器工作原理与仪器的设计思想之间有区别和联系。设计思想常带有“理想化”色彩。按设计方案制作的仪器会因选材、搭配、加工、组装以及实际使用等因素的影响，使其工作情况和原理偏离设计方案。因此，应针对具体的仪器分析其工作原理和工作情况。此外，仪器说明书中有很多是“理想化”设计思想的原理，不一定是仪器的工作原理。 （2）了解仪器的制作过程
这有利于弄清楚仪器结构、原理，对于正确操作、正确使用仪器、修理仪器以及仿制、改进、自制仪器都很有帮助。
（3）了解仪器的技术参数和一般用途
A．了解仪器的技术参数
仪器的技术参数决定了仪器的使用范围以及使用中的许多问题（如：仪器选择、误差来源及大小等等）。因此，使用仪器前应仔细了解仪器的技术参数（例如：电表、天平）。
例如：用一只2.5级、测量范围为0～3V的电压表来测量电压，我们可以说用这个表测出的3V以下的电压值，可能出现的最大相对误差在2.5％以上。如果一次测量值是2V，那么，其电压的真实值可能在2±3×2.5％V范围内。
例如：天平有一项技术参数为“不等臂性”。不等臂性是指因天平横梁两臂不等所引起的称量误差最大值（常以“毫克”为单位）。这个参数常会因天平的使用次数以及使用情况、使用时间的长短和保养等因素的影响而有所变化。因此，单看出厂时的技术参数也未必正确（除非在每次使用前再重新测量一下，但又不经济）。对此，人们为消除这一误差而设计了下述方法：
复称法：左盘载物，右盘加码，称量值为M1，然后对调，使右盘载物、左盘加码，称量值为M2，于是，更为精确的测量值M?M1?M2。
替代法：左盘载物，右盘加干砂，使天平平衡，拿起左盘被称物，代之以砝码，再使天平平衡（右盘的砂子不能动），砝码所示值即被称物质量。
减码法：右盘放一定值的砝码（砝码质量应大于被称物），左盘放入小砝码，使天平平稳。将被称物放在左盘中，减少左盘中的小砝码，使天平恢复平衡，减少的砝码总量即被称物质量。
B．了解仪器的一般用途
有利于更有效地发挥仪器的作用。因为这些仪器在制作时可能是为某一用途设计的，但是，在使用过程中去发现还可作它用。 例如：验电器的用途。
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随着人们对静电现象的研究以及对验电器的大量使用和研究，验电器的用途已远不止上述的一种。就现在来看，我认为验电器的用途大致有以下六个方面。
（1）检验物体是否带电。将待检验物体靠近或接触验电器的金属球，根据金箔是否张开可判断该物体是否带电。
（2）辨别电荷的种类。先使金箔带上某种已知电荷（例如正电），箔片张角宜在40°～60°左右。再将待测带电体渐渐移近验电器的金属球，根据金箔张角的增减判断带电体电荷的正负。
（3）检验物体的绝缘性。先使验电器带电，金箔张开。然后用待测物体去接触验电器的金属球，若金箔张角不变，表示该物体绝缘性很好；若金箔立即下落，表示该物体的绝缘性很差；若金箔缓慢落下，表示该种物体的绝缘性不佳。
（4）估测导体的电势。这主要指三个方面内容：
①对于有金箔或指针张角对应电压刻度的验电器（或静电计），可用其估测高压电源的开路电压； ②比较电容相同的带电导体的电势的大小；
③估计带电导体的对地电势差，估计精度由带电导体和验电器的几何形状及接触情况所决定。 （5）估测导体的带电量。这也主要指三个方面的内容：
①估计带电导体的电量，估计精度由带电导体和验电器的几何形状及接触情况而定； ②比较电容相同的带电导体带电量的多少；
③将验电器导棒与法拉第冰筒连接后，可测量一定形状的带电导体的带电量的多少。 （6）比较导体电容的大小。
方法是：让两导体带等量的电荷或让两导体电势相同，然后，让它们分别与不带电的验电器接触，根据两次金箔张角大小的不同，可判断两导体电容的大小。 （4）了解仪器的调整方法与分析其作用和原理
仪器在实验前应处于最佳工作状态，这需要检验和调整。而检验和调整仪器不仅需要了解其工作方式，还要分析其作用和原理。
（5）分析仪器的结构原理与改进和自制仪器
仪器经过使用，改进逐步完善。改进和自制仪器是以分析了解仪器结构和工作原理为基础的，要注意如下几点：
A．改进方案要有理有据
对仪器的改进部分，要有改进的理由，要做改进前后的比较。
例1：气体受热膨胀
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初中物理课本介绍用如图1所示的仪器来演示气体受热膨胀的现象。装置由烧瓶，直角玻璃管，橡皮塞，小水柱组成。用手握着烧瓶，使烧瓶里的空气受热，温度升高，空气的体积要膨胀，可见玻璃管中的小水柱向右移动。
这个实验中，空气受热后体积是否膨胀，是通过在直角玻璃管中的水柱的移动来显示的。显示部件用直角玻璃管的优点主要是使显示部分较灵
敏。因为在水平玻璃管中，水柱容易流动（玻璃管内壁给水柱的阻力可忽略不计），水柱两端只要有一个较小的压力差，就能使水柱移动。但是，这一显示部件也有缺点。
①实验前需保持水平玻璃管处于水平状态，否则，水柱会“自动”移动，甚至会流出管外或流入瓶内，因此，实验前的调整较困难。
②实验中又不能破坏这种平衡，否则，难以向学生说清水柱是由于瓶内空气体积膨胀而移动的。 ③封水柱的操作不容易掌握好。
④空气体积膨胀推动水柱向右移动，很容易将水柱推出管外。这样再演示（课本上所讲的）手离开烧瓶，瓶里空气温度降低，体积收缩，水柱向左移动的现象时，需重新灌封水柱，麻烦。
由上述可见，这显示部件——直角玻璃管＋小水柱——不够完善，有改进的必要。怎样改进呢？
一般说来，改进仪器有下述两条基本思路：
（1）从原仪器结构出发，在原仪器结构的基础上“取长补短”，哪不满意改哪。
如将直角玻璃管改成如图2中所示的直角曲玻璃管。这样，它既保持了原直角玻璃管的显示部分较灵敏的优点，又克服了直角玻璃管的①、③、④三个缺点[为什么克服不了第②个缺点？]。虽然弯曲玻璃管麻烦一些，但也是容易办到的。总的来看，完全可以认为图2所示的仪器比图1所示仪器改进了。
（2）从实验要求和工作原理出发，另想办法，设计新的结构。图1所示的仪器中的小水柱的作用，一方面密封烧瓶的空气，另一方面显示密封空气的膨胀和收缩（参照标记）。水柱处于水平状态主要是为了将水柱重力的影响降低到可忽略的程度。如果水柱不处于水平状态，充其量由于重力的影响而降低显示部分的灵敏度。但瓶内空气变热后使水往外移动是必然的，至多手握的时间长一些，水柱移动的速度慢一些。因此，我们可以将直角玻璃管改成竖直玻璃管，如图3所示。实验表明这个仪器的灵敏度仍能令人满意，同时也克服了图1仪器的①、②两个缺点，但封水柱
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的操作仍不太容易掌握好，而且，若玻璃管不太长，空气受热膨胀仍容易将水柱推出玻璃管外，以及空气受冷收缩时将水柱吸入瓶内。总的来看，仍可以认为图3所示的仪器优于图1所示的仪器。
上述两条“基本思路”在实际研究中常需结合起来考虑或交叉考虑。如图3所示的仪器虽然在结构与图1所示的仪器有不同，更进了一步，但它还不够完善。我们可在图3基础上，再进一步完善。如将竖直玻璃管改为直、曲玻璃管，如图4所示。这样，就保持了图3仪器的优点，又克服了其封水柱操作不容易掌握好的缺点。
不管用哪条思路，考虑问题的着眼点不同，思维的结果（改进的方式、部件和效果等）也可能不同。 上面，我们对图1所示仪器提出了四个改进方案。由此可见，如果一个仪器不够完善，可以改进的话，那么，改进方案往往有好多个。因此，我们不能满于提出一个改进方案，而应该尽可能朝两个基本思维方向，从不同的角度反复考虑，尽可能多地提出改进方案，从而分析、比较选出最佳的或最易办到的改进方案。
B．改进方案要切实可行
如环境条件、制作工艺、技术要求等等。
例2：惯性演示器
厂制惯性演示器如图1所示。它由：1．底座；2．按在底座上的顶端有一小坑的立柱；3．弹片组成。演示时，在立柱顶端放一块薄木板或硬塑料衬板或硬纸片4，在4上放一钢球5。一手按住底板，一手用弹片将塑料衬板弹出。可见，钢球并没有跟塑料衬板飞出，而是停留在立柱顶端的小坑里。由此可说明惯性现象。
这个仪器的结构很简单，各部件的作用是：底座1用于固定立柱，使其在实验中不易动，不至于在弹片将衬板弹出时倒下或移动位置，从而接不住钢球；固定弹片，便于一只手操作弹片。立柱2用于支持塑料衬板、钢球，以及接住钢球。弹片3只要能迅速有效地将衬板弹出，又不至于打在立柱上，影响立柱的位置就行了。
从上面对各部件作用的分析来看，这个仪器中最主要的部件是立柱。必须确保立柱稳定不动。要做到这一点有两个办法：①使其与底座固定在一起（在实验中保持底座不动）；②是增大立柱的质量，这样就不至于在衬板飞出时使立柱移位。如果按后一个办法做，那么，底座就完全没有必要（因为我们可以用两只手来操作弹片）。
如何仿制这个仪器呢？首先选择制作立柱。如果按上面后一个办法做，我们用一个装了大半杯水的玻璃杯作为立柱就行了（为什么？）。弹片可用一根钢锯条（或弹性较好的薄竹片）代替。这样，我们就把这个仪器改成了装置。实验时将玻璃杯放在桌子（作为底座）边上，如图2所示，在杯子上面放一小块塑料衬板（注意衬板与
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