開發“一物多用”的科學實驗

“一物多用”具有神奇的功效，它能讓學生從多種角度、多個側面、多種層次產生奇思妙想，拓寬分析問題和解決問題的途徑，是促進創造性思維的有效方法。筆者所在的“科學課程低成本實驗的開發與創新能力培養”課題組利用隨處可見的廢舊物品，如塑料瓶、塑料袋、鉛筆、紙張、棉線、鏡子、電筒、吸管、乒乓球等，開發出一系列“一物多用”的低成本實驗，在科學課上呈現出許許多多的一物新用、一物巧用、一物實用的科學實驗，充分發揮了學生的主體作用、參與意識和創新思維。

紙的新用

紙條指向鼻子把白紙剪成一張長15厘米、寬5厘米的紙條，將紙條的一端貼在下嘴唇上，向下吹紙條，可發現紙條不是下垂，而是朝上指向鼻子。原理：當吹出的空氣拂過紙上方時，減少了紙面上的壓力，在大氣壓下，紙面下方的空氣將紙向上推，進而使紙卷起，指向鼻子。用這個簡單的實驗可以探討工程師設計飛機機翼的原理。

拉不開的書頁首先將2本書的開口一頁夾著一頁地重疊起來，然后由2人用力向外拉拿著的書，卻發現拉不開。原理：因為2本書的書頁與書頁之間重疊起來后，書頁之間產生摩擦力，書頁重疊得越多，產生的摩擦力就越大，以致用力也無法拉開。用這個簡單的實驗可以親身體驗摩擦力的存在。

捅不破的薄紙把一張薄紙展開包住硬紙筒的一端，用橡皮筋固定住，在紙筒中裝近10厘米高的細沙。一只手握住紙筒，一只手把木棍插進細沙中，會發現怎么用力也無法捅破薄紙。原理：當把木棍插入時，細沙粒相互碰撞，所用的力被轉移到各個方向，只有極少的一部分力作用在紙上，而這有限的力是無法捅破薄紙的。通過研究這個簡單的實驗，可以解釋人們用沙袋擋住飛速射來的子彈的道理。

窄縫讀報紙在一張白紙上刻畫出一條5厘米長的盡可能窄的縫隙，把白紙蓋在報紙的一段文字上，然后在報紙上來回快速移動白紙，發現通過窄縫可以看清整篇文章。原理：真正看到的是一組窄條，當這組窄條顯現的速度足夠快時，所有的影像融合成一幅完整的畫面，所以能讀到整篇報紙。在這個實驗中，還可以測量每秒鐘窄縫來回移動的次數為多少時，看到的影像最為清晰。

“拱形”的承重將2塊磚放在桌面上，擺成相隔10厘米的“橋墩”，把一張A4紙放在磚頭上，將玻璃杯放在紙的中間，往杯里加細砂，直到把紙壓彎為止；然后把另一張A4紙彎成拱形，放在兩“橋墩”內側的桌面上，往杯里加細砂，直到把紙壓彎為止。可發現把拱形的“橋”壓彎需要更多的細砂。用這個簡單的實驗，可以研究石拱橋：由于“拱形”能使重量分布在橋墩上，具有較大的支持力，載重量遠比平橋要大得多。

吸管的巧用

望“水”止渴將吸管插進玻璃瓶里，把橡皮泥塞進瓶口的縫隙里，不讓空氣進入瓶中。用吸管吸水，會發現不管用多大的力氣，也無法吸上瓶子里的水。原理：當瓶口用橡皮泥封住后，外部的空氣無法進入瓶中，就不能對瓶里的水施加壓力，瓶內的水就不能上升而被吸進嘴里。用這個簡單的實驗，可以對比得出大氣壓對日常生活的作用。

“升高”的差別把粗、細各一的透明吸管并排插進臉盆里的水里，可觀察到細吸管中的水升得比粗吸管中的水高。原理：在玻璃和水之間的附著力作用下，水會在插入的吸管里上升，由于細管中的水柱分量比較輕，所以細管中的水會升得高。用這個實驗，可以研究吸管的粗細程度與水升高的高度的關系。

草坪灑水器在離吸管一端5厘米處用剪刀剪一個開口，把吸管折成一個直角。把較短的一端插進裝滿水的瓶里，吸管上的開口離水面大約6厘米，用口向較長的那一截吸管用力吹氣。可看到吸管的開口處噴出水，灑向空氣。原理：當對著較長的那一截吸管吹氣時，開口周圍的氣壓降低，開口下面的正常氣壓將瓶里的水壓進吸管，水從開口處出來時，氣流就會把一顆顆小水珠帶到空氣中。通過這個實驗，可以了解綠化工人用的灑水器的制作原理。

吸起硬幣將硬幣放進裝有水的玻璃杯中，把吸管的一端插入水中，放在硬幣上，吸管的另一端放在嘴里，用力吸，一邊吸，一邊向上提，會發現硬幣被吸管慢慢地吸出水面。原理：由于水的內聚力和粘合力使水分子緊密結合，吸住了吸管和硬幣，也讓吸管和硬幣緊密結合，使硬幣離開水底，隨吸管到達空中。通過這個簡單的實驗，可以感受到水的表面張力的大小。

特大號吸管將幾段塑料管連接起來做成一支特大號吸管，在每段塑料管的一端對應剪開2個1.5厘米長小口。將一支吸管與另一支吸管連接，用膠帶把接合處粘結牢固。先將三段吸管連接，然后不斷地加長。用連接的吸管吸盆里的水，吸到能力極限。通過這個實驗可以證明人的吸水高度極限——約2米。原理：用吸管吸水是通過降低嘴里的壓強來完成的，水能上升的高度有一定限度，如果水柱被吸取端完全是真空，則水柱可上升約10米左右。然而，人只能讓嘴中達到部分真空，所以吸水的高度是有限的。

氣球的實用

讓頭發豎起來把氣球吹大，用細線把口扎緊；用純毛線團磨擦氣球表面，然后再把氣球靠近頭發，會發現頭發豎起來。原理：由于被毛線團磨擦過的氣球會帶上電，可以吸引輕小物體，頭發就是被氣球上的電荷吸引而豎立起來的。

小氣球吹動大氣球把一個氣球吹得大一些，另一個氣球吹得小一些，用細線將2個氣球口扎緊，并留出一段距離。分別把2個氣球口套在塑料管上，用細線扎實，用剪刀把縛在氣球上的細線小心地剪斷。不一會兒，小氣球更小，大氣球更大。原理：相比較而言，小氣球內部的壓強較大，大氣球內部的壓強較小，當2個氣球連通后，氣體就從壓強大的小氣球通過塑料管跑到壓強小的大氣球里。用這個簡單的實驗可以說明用嘴吹氣球時，剛開始較費力，后來就輕松多了的道理。

刺不爆的氣球將氣球吹大，用細線扎緊氣球口，并在氣球表面貼上一小片透明膠帶，用針從透明膠帶上刺穿氣球，可發現氣球里的空氣慢慢地從針孔里漏出來，但沒有發出“砰”的響聲。原理：由于透明膠帶比較結實，能抵抗壓縮空氣的力量，所以空氣是慢慢地漏了出來；而如果空氣從沒有膠帶的破口沖出時，由于氣球很薄，就會爆裂。用這個簡單的實驗可以解釋防爆輪胎的原理。

氣球擴音機把氣球吹大，用細線扎緊開口，用手指輕輕敲擊氣球，聽氣球發出的聲音。然后把氣球放在耳朵旁邊，用手指輕輕敲擊離耳朵最遠的氣球部位。可以發現氣球放到耳朵旁邊時，聽到的聲音要大得多。原理：由于氣球內的空氣分子間距比氣球外的空氣分子間距要小得多，所以氣球內的空氣有著更好的傳播聲音的能力，由此導致氣球放到耳朵旁邊時，發出的聲音要大得多。

氣球的反沖將細竹管插進氣球嘴，用細線扎緊，再用膠帶將回形針粘在氣球上，粘的位置要使氣球能保持平衡，然后將氣球掛在兩個小朋友用手拉緊的細鐵絲上，把氣球吹大，突然松手，可見氣球一邊向后噴氣，一邊沿著鐵絲向前飛去。原理：因為突然松手，氣球里的壓縮空氣就往外噴氣，沖擊空氣，使氣球獲得一個反沖力，從而使氣球向相反的方向飛去。用這個簡單的實驗可以研究噴氣式飛機的工作原理。

創設學生喜愛的玩耍環境和心理氛圍

要讓學生能夠開發“一物多用”的科學實驗，最關鍵的是要創設學生善于提問、敢于質疑、富于聯想、樂于探究的玩耍環境和心理氛圍。

教師可以從4個方面創設“一物多用”科學實驗的玩耍環境：1）憑借學校科學實驗室建開放實驗室，定時向學生開發，讓學生自由組合，進行探索；2）依托報廢儀器、閑置儀器、學生玩具等器材建科學探究室，讓學生“開膛剖肚”、發揮聯想；3）發動學生收集身邊的生活用品、常見動植物、玩具和發明創造作品等在教室的一角建班級科技角，讓學生在課余時間的玩耍中創新；4）依靠學生家庭的細小物品、家庭用具、廚房用品、家用電器等在學生自己的書房或臥室建家庭實驗室，讓學生在自己的小天地里獨立思維。

應特別強調創設學生樂于質疑和創新的心理氛圍，讓學生真正成為探索的主人。無論學生提出什么樣的問題，教師都應給予積極的回應，表示由衷的贊賞，鼓勵他們敢于提出問題和勇于實踐的精神。

（作者單位：重慶市武隆縣教育條件裝備所）