對兩個教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計的改進(jìn)

物理學(xué)作為一門實(shí)驗(yàn)學(xué)科，演示實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中具有重要的作用，在設(shè)計演示實(shí)驗(yàn)時要遵循科學(xué)性、直觀性和簡潔性的原則。筆者發(fā)現(xiàn)在我們所使用的教材［1］中，“探究液體內(nèi)部的壓強(qiáng)”和“探究杠桿的平衡條件”兩個實(shí)驗(yàn)的設(shè)計有不足之處，提出我們的意見和改進(jìn)建議如下：

1 探究液體內(nèi)部壓強(qiáng)

教材中裝置如圖1所示 ，編者認(rèn)為當(dāng)裝置浸入水中之后，可以看見上、下、左、右的四個橡皮膜都向內(nèi)部凹陷，而且發(fā)現(xiàn)左右橡皮膜凹進(jìn)去的程度相同，下面橡皮膜凹進(jìn)去的程度比上面橡皮膜凹進(jìn)去的程度要大。筆者在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)下面的橡皮膜凹陷程度很明顯，但是上面的橡皮膜凹陷程度很小，甚至是向外凸出的，很難看見上面的橡皮膜向內(nèi)部凹陷。

分析 整個實(shí)驗(yàn)器材內(nèi)部的氣體是密封的，下面的橡皮膜受到水的壓強(qiáng)大，會使橡皮膜向內(nèi)部凹陷，導(dǎo)致內(nèi)部氣壓增大，上面的橡皮膜向外突出。最直接的證據(jù)是當(dāng)上面的橡皮膜還沒有進(jìn)入水中時一定是向外突出的，當(dāng)繼續(xù)向水中深入時，下表面受到的壓強(qiáng)繼續(xù)增大，上表面受到水的壓強(qiáng)很難比內(nèi)部的壓強(qiáng)大。造成這一現(xiàn)象的原因是容器內(nèi)的氣體是密封的，不能維持一個恒定的氣壓。

改進(jìn) 讓容器與外面的大氣壓相通，保證容器內(nèi)部的氣壓一定，就可以驗(yàn)證液體內(nèi)部壓強(qiáng)的存在并定性研究液體內(nèi)部的壓強(qiáng)與深度的關(guān)系。于是設(shè)計了如圖2所示的裝置作為改進(jìn)，放入水中時上表面受到向下的壓強(qiáng)大于向上的壓強(qiáng)，橡皮膜自然向內(nèi)凹陷。……