当前位置:首页>>初中物理>>教师中心>>同步教学资源>>实验探究>>八年级下册>>第九章 压强

  生活中有各种各样的废弃塑料饮料瓶,我一直在想怎样才能变废为宝、开发为课程资源,为实验教学“添砖加瓦”,使物理教学体现为“从生活走向物理,从物理走向科技”的新课程理念。同时“一物多用”的典型事例,能够逐步养成学生从多角度、多方位、多层次分析和解决问题的能力,促进创造性思维的发展。在这样思索下,本人在课堂教学中进行了探索,现介绍如下,以其抛砖引玉。

 

  一、对饮料瓶不进行任何技术处理,就可以做如下实验

 

  1.压缩气体体积,气体液化演示

 

  拧开瓶盖,滴入几点乙醚,拧紧瓶盖后,稍待一会,蒸发,乙醚液体不见了。当用手挤压瓶体时,乙醚液体重新出现在瓶壁上。这表明压缩气体体积,气体被液化。

 

  2.碘的升华与凝华演示

 

  拧开瓶盖,用匙加入少些固态碘,拧紧瓶盖后,竖起将含有碘的瓶底,放入烧杯中的沸水里,就会观察到紫色的碘蒸气从瓶底上升,到瓶子的上部后重新凝华成闪闪发光的碘晶体。此时摇动饮料瓶时看到瓶底的碘仍然是固体,这比用烧瓶在酒精灯上加热出现液态碘的可操作更强。

 

  3.物体的悬浮、上升、下降演示

 

  (1)将几粒茶叶放入饮料瓶中,然后倒入多半瓶热水(不要倒满,留一部分空间,用于调节饮料瓶中的压强),最后旋紧瓶盖。

 

  (2)观察到几粒茶叶中有的漂浮、有的下沉、也有的悬浮。选取一个漂浮的茶叶片为观察对象,用手挤压方形塑料饮料瓶正对的两侧面时,漂浮的茶叶片就会下降,当用力适度时茶叶片就会悬浮在热水中。

 

  (3)若选取一个缓慢下降(或沉在瓶底)的茶叶片为观察对象,用手挤压方形塑料饮料瓶正对的两个棱时,下降的茶叶片就会停止下降(或瓶底的茶叶片上升),当用力适度时此茶叶片也会悬殊浮在水中。

 

  实验原理:方形塑料饮料瓶挤压正对两侧面时,瓶的容积变小,内部压强增大,茶叶中浸入一些水而重力变大,当茶叶的重力等于浮力时就悬浮。当挤压方形塑料饮料瓶正对的两个棱时,瓶子的容积增大(数学证明略去),瓶内压强减小,浸入茶叶中的水分量减小,当茶叶的重力等于浮力时也会悬浮。

 

  4.演示气体、液体分子之间有间隔

 

  将空饮料瓶的瓶盖拧紧后,用手握住用力挤压,观察到瓶子发生的形变,体积减小,说明气体分子之间有间隔。将饮料瓶中盛满水,再拧紧瓶盖后,也用手握住使劲挤压,会观察到瓶子发生很小的形变,体积也减小,说明液体分子之间也有间隔。通过两次挤压后观察到形变的程度不同,说明了气体分子之间比液体分子之间间隔大。

 

  5.演示光的直射、反射、折射现象

 

  在一个比较粗一些的饮料瓶中充满香烟(或是卫生香)的烟雾,拧紧瓶盖,制成了显示光路器(能多个班级重复使用)。用激光笔从瓶底照向瓶口,能清晰地显示光在同一种物质中沿直线传播。若将瓶底放在平面镜上,用激光笔从侧面照向瓶底的平面镜照射时,会清晰地观察到入射光线和反射光线,给学生留下深刻的反射现象的表象。若一半是盛有未澄清的石灰水,一半是烟雾时,从侧面向石灰水面照射时,会清晰地观察到光的入射光线和折射光线。

 

  6.分子不停地做无规则运动

 

  将饮料瓶中滴入几滴酚酞试液,拧紧瓶盖后,上下倒置并旋转饮料瓶子,使管壁上涂有一层无色酚酞试液。然后,将瓶盖拧开后,在瓶盖里滴上两滴酚酞试液,并把饮料瓶倒置后,拧紧瓶盖,2秒钟后观察到饮料瓶内的氨分子与酚酞反应,从瓶口外开始逐渐向上变红,表明氨分子不停地做无规则运动。特点:饮料瓶由无色变成红色,色彩鲜艳,能激发求知欲望,而且不污染环境。

 

  7.演示竖直方向

 

  对具有物理意义的“竖直”,学生不能很好的认识,理解起来费力,以至在有些问题中对重力和浮力的方向不能正确把握。

        

  如图1、图2所示,A是塑料饮料瓶;B是水;C是用线系好固定在瓶盖上的铁球;D是用细线系好固定在瓶盖上的氢气球。演示时,将组装好的饮料瓶A正立、B倒立时,学生会观察到系有铁球C和系有氢气球D的线段方向是竖直的方向;若将饮料瓶A、B倾斜时,学生也会观察到系有铁球C和系有氢气球D的线段方向仍与水平面是竖直的,从而生动形象地表明重力的方向和浮力的方向总是竖直的。

 

  9.证明大气压存在的演示

 

  方法a:拧开塑料饮料瓶的瓶盖后,用打火机点燃浸过酒精的棉花团,用镊子放入塑料饮料瓶中,随即旋紧瓶口,火熄灭片刻后,塑料饮料瓶就发生明显的变形,同时有喀喀声音的出现。这是棉花团在瓶内燃烧,消耗氧气,体积膨胀又溢出,封口冷却后,瓶内气压减小,外界大气压把瓶压变形了。松开瓶盖后,空气进入内外气压平衡,在弹力的作用下,瓶身恢复了原样。

 

  方法b:饮料瓶中盛满水,用一硬纸片(或塑片)挡住瓶口后,用手支撑着倒立过来,松手后,所挡的硬纸片掉不下来。再缓慢地使饮料瓶在竖直面转动360度,硬纸片也倒不下来的,从而形象生动地证明大气压的存在。

 

  方法c:将饮料瓶用手挤压使它发生形变,让瓶内的气体被排出一部分后,把瓶口与自己的脸(或吹起的玩具气球上)上相接触,松手后,饮料瓶子就被“沾”在脸上了。这是饮料瓶瓶身的向外弹力作用下体积增大,内部压强减小,瓶外的大气压使饮料瓶“压”在人脸(或吹起的玩具气球上)上了。

 

  方法d :如图所示,饮料瓶中盛满水,用带有较长(1.6~1.8m)橡胶管的塞子塞紧瓶口,将饮料瓶子倒立进过来,瓶中的水从橡胶管中流入容器中,随着水流入容器的增多,饮料瓶就发生形变,同时有声音的出现。这是由于瓶内水的流出使瓶内气压减小,外界大气压作用在瓶子上的缘故。

 

    

 

  方法e:将饮料瓶拧开瓶盖后,用手按入水槽中使瓶中充满水,然后把饮料瓶倒立在水槽中,慢慢提起,直至瓶口不离开水面为止,液面不下降(并与托里拆利实验对比,使学生感悟出,当时托里拆利实验为什么用水银做实验),从而说明大气压强的存在。

 

  10.演示空气振动产生声音及音调变化

 

  方法a:在几个饮料瓶中盛入不同深度的水,将瓶口移至嘴边吹气,可以听到不同音调的声音产生。空气柱越短的,音调越高,反之,空气柱越长,音调越低。

 

  方法b:在饮料瓶中盛入小部分水,用手握住后,将饮料瓶口移到嘴边、吹气,学生会听到一种音调的声音。若一边吹气,一边用手挤压饮料瓶水面升高时,学生又会听见不同音调的声音。

 

  二、若对饮料瓶进行稍稍加工就会产生了“多功能瓶”

 

  改进一:把自行车内袋上具有单向导气的气门芯,固定在瓶的盖上,这样就制成了可作如下实验:

 

  1.演示空气有浮力

 

  人类长时间生活在空气中,对空气的浮力适应,感受不到有浮力的存在,有下面的实验,使学生直观体会到空气中的物体有浮力。用打气筒给多功能瓶充气,然后气球套紧在气门芯上,并用线系好。放在天平上使天平平衡,将套在气球内的螺丝帽松动,使气球膨胀,天平左端上升。在左端质量不变的情况下,左端上升是体积大浮力变大的缘故。

 

  2.演示空气有质量

 

  空气有质量的直观表象是理解大气压强的关键,在新教材中没有编排这一实验,学生觉察不到大气有质量,因此,我们增加了该实验,天平调平后,将“多功能瓶”放在天平左盘上,右盘加砝码使天平平衡;然后用打气筒往“多功能瓶”中充8~9次后,再放在天平左盘上,发现左盘迅速下降,要使用天平再平衡,需要往右盘加1g多的砝码,这表明空气有质量。

 

  3.演示对外做功内能减少

 

  打开瓶盖、滴入几滴乙醚,拧紧瓶盖,在用打气筒充气后,看见瓶内的乙醚蒸发透明,然后慢慢松开瓶盖,同学们会看见瓶内出现了“白气”,这表明气体对外做功,气体的内能减小,温度降底而使乙醚液化的原因。

 

  4.演示反冲运动

 

  用打气筒往“多功能瓶”中充10~15次的空气后,将充足空气的多功能瓶放在水池中的水面上,然后旋松气门芯的螺丝,使气体放出,会观察到多功能饮料瓶,在水面上快速地前进着。

 

  改进二:在饮料瓶上从上向下用针扎三个等距离的小孔可做如下实验.

 

  1.大气压的存在

 

  饮料瓶中盛满水,拧紧瓶盖后,放在水平桌面上。用锥子在周围扎一些小眼(直径小于3mm),水并未流出,这是瓶内水产生的压强,小于外界大气压的缘故;当用手拧松瓶盖时,瓶内的水与大气压产生的压强之和大于瓶外的大气压,因此水就从所扎的小眼向外喷射出来,形成美丽的水帘。

 

  2.液体的压强随深度的增加而增大

 

  将带有三孔的饮料瓶,用手按入水中充满水后,不盖瓶盖时,从水中提出水面来,可观察到不同深度的水射程不同,从而说明液体的压强,随着深度的增加而增大。

 

  3.演示失重和超重

 

  将带有三孔的饮料瓶,用手按入水中充满水,拧紧瓶盖后,从水中提出来(水不溢出,是大气压的作用)。然后打开瓶盖,水从小孔射出,将饮料瓶提高位置,松手使饮料瓶自由下落,小孔中没有水射出。当瓶子落至地面前,用手接住,这时水又从小孔射出来。再竖直上抛时,也会观察到水不溢出。再下落时,又会看到没有水从小孔射出。这是因为当自由下落时,水受到的重力全部用作自由落体加速度g,不产生附加压强,完全“失重”了。而竖直上抛时,作减速上升的运动时,负加速度也是重力产生的,也“失重”了。

 

  4.演示帕斯卡定律

 

  将带有三孔的饮料瓶,用手按入水中充满水,拧紧瓶盖后,用手挤压饮料瓶,会观察到从三个孔中射出来的射程是一样的。从而说明加在密闭液体上的压强,能够按着原来的大小不变地传递。

 

  通过以上几例,我们做如下思索:设计简单教具,不是老、少、边、穷地方取代国拔教具的简单替代,而是低成本实验的真正魅力所在,那就是成本低智慧不低,成本低价值不低,这也是开发高智慧、高教育价值的重要研究课题。

    
【上一篇】
【下一篇】