淺析壓縮空氣引火演示實驗

演示實驗是《物理課程標準》的基本理念。這個理念使物理教學中心從過分強調知識的傳授向動手操作過程轉化，在物理教學過程中，教師要強化學生的物理實驗活動，以多樣化的教學方式，讓學生既學到課本上的物理知識，又學到操作實驗的物理知識，學習實驗操作方法，通過學生親自實驗操作活動完成知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀念等方面的教學任務，把學生培養成為具有創新精神和實踐能力的人。

壓縮空氣引火是初三《物理》教材的一個演示機械能轉化為內能的實驗。該實驗具體形象，如果實驗成功，其中道理不言自明，具有很強的說服力。但在實驗時，很多教師只能壓出黑煙，不見火焰，不但不能說明現象，反而會使學生產生是壓縮空氣中的水蒸氣液化成霧的誤解。為了不讓學生產生錯覺，正確認識物理現象，務必壓出火焰是該實驗的成功所在。如何成功演示該實驗呢？筆者結合自己多年的教學實踐體會，認為應注重以下幾個方面的工作保證到位方可避免失敗：

1.應該確保壓縮空氣引火儀的氣密性良好

在物理實驗教學中，因為多次使用的壓縮空氣引火儀，其活塞與壁難免磨損，如果存在縫隙，在壓縮空氣時，被壓縮的空氣從縫中漏出，壓縮的空氣的內能自然不能增加到足夠大，溫度更達不到著火點，也就不能把棉花點燃了，所以演示前，教師首先必須認真檢查引火儀的氣密性是否可靠。檢查的正確方法是：將引火儀的活塞拉至上端，迅速拍下，若活塞下到末端后，有較大的反彈力能使活塞上升一些高度，說明儀器氣密性良好可以大膽使用；如果活塞回升力較弱或沒有回升而停在末端，則需要更換儀器，調換活塞，或在活塞周圍擦上適量黃油加強氣密性。

2.應把浸透乙醚的棉花放入引火儀的末端

為什么要把浸乙醚的棉花放入引火儀的末端呢？這是因為在末端被壓縮空氣的體積最小，內能就最大，溫度最高，更易點燃。所以，棉花應用鐵絲放入筒底，而不能沾在半壁上，而且棉花不能太多，以免內能過于分散消耗。一般有十幾根小棉絮就可以了。有的教師為了更容易把棉花放入筒底，常常把棉花揉成棉丸子，這是不妥的，其中道理正如一堆刨花比一堆木柴要更容易點燃一樣，因此要盡可能保持棉絮的自然蓬松狀。另外，所用棉花必須要干燥的，然后用乙醚浸透，以便更容易點燃，火焰也能更亮些。

3.壓縮的過程要迅速，時間越短越好

在做壓縮空氣引火的演示實驗時，如果過程緩慢，熱量就會邊增大邊散失，時間一長就會消耗得難達到著火點。演示時，應先把活塞拉到盡可能高的頂端，因為被壓縮空氣越多，溫度升得越高。然后用足夠大的力氣，以拍的方式，一次性把活塞推到末端，才能順利產生火焰。如果火焰高而且亮，則說明演示實驗十分成功。

由于實驗的過程很短，且產生的火焰也是一閃即逝的。有的學生還沒回過神來整個實驗就已結束，因此，除提醒學生注意觀察外，重復該實驗也是很有必要的。而有的教師立刻重復，這樣重復的效果更不理想，因為棉花在前一次燃燒時已將被壓縮空氣中的大部分氧氣消耗，產生的二氧化碳不但不能助燃，反而會把第二次產生的微弱的火光遮擋。所以連續拍壓活塞要么不會產生火光，要么出現更弱更難看清的火焰，反而使實驗前功盡棄，沒有說服力。因此，重復實驗應在演示完第一次后，抽出活塞，把引火儀口向下斜放，以便讓空氣中的二氧化碳流出，讓新的空氣流入。同時注意觀察棉花是否燃盡，若沒有燃盡，則不必重新放入棉花，只需重復演示就可以。

實驗完畢后要抽出活塞，把未燃盡的棉花取出，讓煙流走，使儀器保持整潔干凈，因為如果二氧化碳停在筒內就會使管壁變黑，影響今后實驗的觀察，這也是為下次實驗的成功奠定了基礎。

中學物理強調實驗教學用事實說話，堅持實驗檢驗知識的標準，在物理實驗教學過程中，教師要探究方法，形成尊重事實的科學態度，尊重事實，尊重學生的不同觀點就是尊重學生的學習主動權。因此，教師要提供必要的背景，演示生動的實驗，設置簡化的模型等情境，讓學生在寬松、和諧的氛圍中走進物理世界，在實驗教學中引導學生學習和運用物理知識，在物理教學過程中培養實驗操作能力和創新精神。（作者單位：江西省信豐縣第四中學）

責任編輯：周瑜芽