塑料飲料瓶的物理故事

摘 要：物理實(shí)驗(yàn)是學(xué)習(xí)、研究物理最主要的方法之一，通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)，既可以幫助學(xué)生建立感性認(rèn)識(shí)，又能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的綜合能力。生活中，有許多東西可以用來(lái)做物理實(shí)驗(yàn)的材料，塑料飲料瓶是其中之一。在教學(xué)過(guò)程中，教師要結(jié)合所學(xué)知識(shí)，讓學(xué)生了解塑料飲料瓶身上的物理知識(shí)。同時(shí)，利用塑料飲料瓶，還可以制作出很多改良的物理實(shí)驗(yàn)演示儀器，從而提高實(shí)驗(yàn)的演示效果，提高學(xué)生實(shí)際操作能力。

關(guān)鍵詞：塑料飲料瓶；物理故事；演示效果

我是一個(gè)塑料飲料瓶。頭頂上蓋子的豎紋，瓶身的形狀，身上貼的說(shuō)明標(biāo)簽，里面的飲料沒(méi)有裝滿；在夏天，我從冰箱里面出來(lái)的時(shí)候，身上有很多小水珠……以上這些，都引起物理老師的注意，把我身上出現(xiàn)的特點(diǎn)編成物理題目。這可以檢測(cè)學(xué)生對(duì)摩擦力、凸透鏡、質(zhì)量、密度、體積和物態(tài)變化等方面的物理知識(shí)的掌握情況。我身處人類的周圍，容易可得。因此，我又得到很多物理老師的重用，物理老師把我制成各種實(shí)驗(yàn)演示裝置。

有這樣一道物理題目：小明在空的塑料飲料瓶中裝入少量熱水，然后迅速把水倒出，再馬上蓋上瓶蓋，發(fā)現(xiàn)瓶子變扁了。這個(gè)實(shí)驗(yàn)，證明了（ ）的存在。

這一道題目，引起物理老師對(duì)“我”的關(guān)注。他也嘗試用這種方法來(lái)做實(shí)驗(yàn)給學(xué)生看，但很難得到在這道題中出現(xiàn)的效果。因?yàn)榘褵崴谷腼嬃掀恐械臅r(shí)候，塑料瓶身被燙到變形，即使不變形，瓶身也只是被壓扁了一點(diǎn)點(diǎn)，效果不明顯。失敗的原因，可能是這位物理老師沒(méi)有掌握到操作的技巧。但他很聰明，馬上想到另外一個(gè)方法。往瓶中注入熱水的目的，是為了在瓶中產(chǎn)生熱的水蒸氣。熱的水蒸氣液化成水后，飲料瓶中的氣壓就會(huì)變低，從而導(dǎo)致飲料瓶被大氣壓壓扁。于是，依據(jù)這個(gè)原理，他想到了一個(gè)改良的方法。

實(shí)驗(yàn)器材：大的飲料瓶子、鐵架臺(tái)、燒瓶、塞子、玻璃管、水、火柴和一個(gè)小水桶。

操作過(guò)程：把燒瓶中的水加熱至沸騰，沸騰后，再利用玻璃管把水蒸氣導(dǎo)入飲料瓶中，注意玻璃管要豎直插到瓶中，不能靠近瓶壁，因?yàn)轱嬃掀恐械牟ＡЧ芸诳拷勘?，熱的水蒸氣?huì)燙到瓶身變形的。水蒸氣導(dǎo)入一會(huì)后，把玻璃管拿出來(lái)，迅速擰緊瓶蓋。這時(shí)，你就會(huì)看見瓶身被壓扁的清晰情景。

這種做法的優(yōu)點(diǎn)是：能令瓶中充滿大量的水蒸氣，這些水蒸氣液化后使飲料瓶中的氣壓變得更低，飲料瓶被外界的大氣壓壓得更扁。若你怕自己操作不當(dāng)，怕水蒸氣燙到瓶身而變形，你可以先把瓶子浸入冷水中，然后再向瓶中輕輕導(dǎo)入水蒸氣。接著，在瓶口蓋上蓋子，再把瓶子從冷水中拿出來(lái)。其實(shí)驗(yàn)裝置，你可以自己畫一下。

物理老師在按課本中的實(shí)驗(yàn)裝置（圖略）演示探究壓強(qiáng)與流速關(guān)系的實(shí)驗(yàn)時(shí)，他發(fā)現(xiàn)，吹氣處離水面比較高的時(shí)候，必須要使勁地吹氣，才能做成功這個(gè)實(shí)驗(yàn)，才能看見有水霧噴出來(lái)。經(jīng)過(guò)一番摸索和總結(jié)，物理老師找到了一個(gè)比較理想的操作方法：把吸管的吹氣處靠近水面，你就能輕松地完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)。但接著問(wèn)題就來(lái)了，大多數(shù)學(xué)生都看不見水霧噴出來(lái)，實(shí)驗(yàn)的演示效果不太好。經(jīng)過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)，最主要的問(wèn)題是：水是透明的，產(chǎn)生的水霧量小，因此很難看到水上升至水霧噴出來(lái)的情景。這時(shí)，物理老師就想到用“我”代替吸管來(lái)做此實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)需要的材料：飲料瓶、透明塑料管、乒乓球、小網(wǎng)。

制作過(guò)程：把瓶底切掉，在離瓶口不遠(yuǎn)處開個(gè)口，在開口處裝入透明的塑料管，塑料管的長(zhǎng)度大概10厘米左右就行了。塑料管的長(zhǎng)度不能太長(zhǎng)，因?yàn)橥该魉芰瞎荛L(zhǎng)，你要費(fèi)很大的勁才能把乒乓球吹起來(lái)。然后，向塑料管中裝入乒乓球。接著，在塑料管的下端裝上一個(gè)小網(wǎng)。就這樣，這個(gè)改良的實(shí)驗(yàn)裝置就大功告成了（圖略）。

操作過(guò)程：操作方法非常簡(jiǎn)單，你只要對(duì)著瓶口水平吹氣就行了。利用這個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置做壓強(qiáng)與流速關(guān)系的演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，坐在課室最后一排的學(xué)生也能很清晰地看見乒乓球升起來(lái)，然后乒乓球飄出來(lái)的情景，可以說(shuō)演示效果很好。這套實(shí)驗(yàn)裝置，在2009年?yáng)|莞市優(yōu)秀自制教具評(píng)選中獲得二等獎(jiǎng)。

細(xì)細(xì)說(shuō)來(lái)，“我”的用處，還有很多。

（1）課本中用瓶身刻有細(xì)槽的“我”，代替水桶來(lái)做帕斯卡實(shí)驗(yàn)，從而得知液體壓強(qiáng)與深度的關(guān)系。很多老師把我改良一下來(lái)做這個(gè)實(shí)驗(yàn)。方法是這樣的：在“我”里面裝滿水后，在“我”身上不同高度刺幾個(gè)孔，你就會(huì)看見射出來(lái)的水遠(yuǎn)近不同，最下面的水噴射得最遠(yuǎn)，這也可以得知液體壓強(qiáng)與深度的關(guān)系。而且這個(gè)裝置還有一個(gè)用途：當(dāng)把我的蓋子擰緊后，水不會(huì)射出來(lái)，這可以證明大氣壓的存在。

（2）利用“我”，可以探究壓強(qiáng)與流速的關(guān)系。課本上，利用漏斗來(lái)吹乒乓球做此實(shí)驗(yàn)，但吹氣比較費(fèi)勁，不太容易成功。這時(shí)，物理教師就可以用“我”代替漏斗來(lái)做此實(shí)驗(yàn)，這樣，同學(xué)們就能輕松地演示乒乓球不會(huì)被吹下去的實(shí)驗(yàn)效果。

（3）利用“我”，還可以比較滑動(dòng)摩擦力與滾動(dòng)摩擦力大小的關(guān)系。方法是這樣的：向我里面裝少量的水，然后把“我”分別豎放和平放在桌面，用嘴吹“我”。豎放時(shí)，“我”很難被吹動(dòng)。平放時(shí)，“我”就很容易被吹動(dòng)了。

（4）“我”的瓶身，有各種顏色，綠色的、黃色的、藍(lán)色的，等等。因此，利用“我”，可以做研究關(guān)于透明物體的顏色這個(gè)實(shí)驗(yàn)。方法是這樣的：從我身上剪出一塊有色透明塑料，然后把“我”放在光源的前面，觀察光經(jīng)過(guò)有色透明塑料到達(dá)白紙上的顏色，這樣可以得知有色透明塑料只能透過(guò)與它顏色一致的光，其他的光被吸收。這塊塑料，還可以探究塑料的導(dǎo)電性能呢。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，可以得知塑料的導(dǎo)電性弱，知道它是絕緣體。

總之，物理實(shí)驗(yàn)是學(xué)習(xí)、研究物理最主要最基本的方法，教師通過(guò)一個(gè)個(gè)有趣的物理實(shí)驗(yàn)，既可以幫助學(xué)生建立感性認(rèn)識(shí)，又能激發(fā)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)人才的成長(zhǎng)。生活中，有許多東西可以用來(lái)做物理實(shí)驗(yàn)的材料，“我”就是其中之一。在教學(xué)過(guò)程中，教師要結(jié)合所學(xué)知識(shí)，讓學(xué)生了解“我”身上隱藏著的那些物理知識(shí)。同時(shí)，利用“我”，還可以制作出很多改良的物理實(shí)驗(yàn)演示儀器，從而提高實(shí)驗(yàn)的演示效果，提高學(xué)生實(shí)際操作能力。

“我”全身都是物理的“寶”，在我身上見證了一個(gè)又一個(gè)的物理知識(shí)。以上，只是我部分被改造成的演示實(shí)驗(yàn)裝置說(shuō)明，我還有開發(fā)的潛能，我期待你們對(duì)我的進(jìn)一步改造。