談對氣體對外做功實驗裝置的一點改進意見

宗桂紅

(南京市第九中學弘光校區,江蘇南京 210014)

談對氣體對外做功實驗裝置的一點改進意見

宗桂紅

(南京市第九中學弘光校區,江蘇南京 210014)

圖1

在物理教學過程中,教師通常都需要做氣體對外做功的實驗,用來說明氣體做外做功時,內能減小,溫度會降低的道理.傳統實驗裝置(如圖1)是在一個大口的厚玻璃瓶內裝有少量的水,用帶有玻璃管的塞子將瓶口塞緊,然后用軟管連接好打氣筒和玻璃管,朝瓶內打氣,當瓶內氣體打到一定的時候瓶塞會跳起,在這過程中讓學生觀察瓶內有什么現象產生,然后分析實驗現象得出結論.實驗結論的得出是建立在較為理想實驗現象的基礎上的,換句話說,實驗現象對這塊內容的教學起到了決定性的作用.在教學過程中,筆者發現該實驗裝置存在一些弊端:

(1)實驗現象不夠明顯.每次實驗時,瓶內白霧淡薄不易觀察并且白霧轉瞬即逝,這是該實驗最大的弊病.究其原因是因為瓶口太光滑,即便用比較厚實的橡皮塞用力塞緊,也只是輕輕打兩三下氣,瓶塞就會跳出來,所以無法看到濃霧.另外,當瓶塞沖出瓶口時,由于瓶口太大,導致很多學生特別是后排的學生還沒有看清有沒有霧,霧隨即就散去了,實驗效果很不理想.(2)實驗存在安全隱患.在做這一實驗時,教師在向瓶內打氣時不免都會產生一絲憂慮,害怕玻璃瓶會突然爆裂傷著學生或自己.(3)容易損壞實驗器材.用玻璃瓶做實驗時,當橡皮塞沖出瓶口時,瓶子容易倒下摔破.教師在做演示實驗時,如果損壞了實驗器材,會對學生造成不良影響.

針對該傳統實驗裝置的不足,筆者對實驗裝置進行了改進:(1)將玻璃瓶換成五升的大號無色可樂瓶.(2)將橡皮塞中的玻璃管換成自行車廢舊輪胎上的氣門芯.(3)將圖1中打氣筒換成給自行車打氣的高壓打氣筒.用這裝置做實驗時,直接將高壓打氣筒接到氣嘴上朝可樂瓶中打氣.當瓶塞從瓶口沖出時能聽到“嘭”的一聲,瓶塞沖出來發出的響聲足以讓教室內每位學生都震驚,同時瓶內出現了2～3 m in也不能散盡的濃濃白霧.

這實驗與傳統裝置實驗進行對比有很多優勢:(1)實驗現象很明顯.原因是換用五升大號塑料可樂瓶后,瓶內氣體增多了,橡皮塞與塑料瓶口接觸也更緊密,瓶內氣壓比用玻璃瓶做實驗時可增大很多,瓶內氣體對外做功本領大大增強.所以,當塞得很緊的瓶塞沖出時,瓶內氣體內能迅速減小,溫度降低,因此瓶內能出現濃霧.(2)更容易觀察現象.五升可樂瓶擴大了學生可以觀察的視野,并且由于可樂瓶相對于大口玻璃瓶而言由于瓶口比較小,濃霧不容易散去,當塞子沖出后,教師還能拿著可樂瓶讓學生繼續觀察現象. (3)實驗器材簡單,實驗操作方便.可樂瓶,氣門芯,打氣筒都是生活中很容易取得的器材.(4)實驗成功率高.只要將橡皮塞塞緊,夾子夾好,無論男生還是女生都能很輕松完成實驗.(5)實驗更安全.裝置中沒有易碎易爆物品,當橡皮塞沖出瓶口時,即使塑料可樂瓶倒了也不會有任何危險和損壞,教師做實驗時心中踏實.(6)實驗更刺激,更能激發學生學習興趣.在班上做這演示實驗那“嘭”的一聲能讓全班同學發出“哇”的叫聲,這驚叫聲表明實驗結果出乎學生意料,讓學生心潮澎湃,讓學生充滿好奇,讓學生迫切希望知道為什么.因此也更能激發學生學習的興趣.改進后的實驗裝置唯一不足之處是,實驗只能在地面做,無法在高處進行.筆者的對策是,在講臺的左右側各做一次,保證讓全班同學都能看清.從課堂教學效果來看,學生對這種強刺激的實驗只能觀看兩次還有點意猶未盡的感覺.因此,筆者認為實驗裝置帶來的好處足以彌補它的不足.

2009-10-27)

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