“液體的壓強”實驗創新設計

(江蘇省南京市大廠區九龍中學，江蘇 南京 210048)

液體的壓強是一個比較抽象、難于理解、卻又非常重要的概念.學生對液體的壓強缺乏直觀感受，感性經驗較少，所以學生很難理解.為了使學生對液體的壓強有直觀的印象，親密感受液體的壓強，從而更好地理解液體的壓強，筆者在本節課的教學設計中，創新設計了多個關于液體壓強的實驗，對實驗裝置進行了改進，取得了較好的教學效果.

1 體驗液體壓強的存在

(1)常規實驗

如圖1所示，向底部蒙有橡皮膜的瓶子中裝水，觀察橡皮膜的變化.如圖2所示，向側壁蒙有橡皮膜的瓶子中裝水，觀察橡皮膜的變化.

圖1

圖2

(2)創新實驗1

利用礦泉水瓶自制教具，如圖3所示，將水倒入水平方向扎了四個小孔的礦泉水瓶中，現水從四個高度相同的小孔中射出.如圖4所示，將水裝入豎直扎了三個孔的瓶中，發現水從三個小孔中射出，且孔的深度越深，水射出的速度越大.

圖3

圖4

(3)創新實驗2

將一氣球扎在玻璃管的尾部，并在玻璃管中裝入適量的紅水(紅水可以使實驗的效果更明顯)，再將此裝置緩慢地放入水中，如圖5所示，發現玻璃管中的液面在緩慢上升.

圖5

(4)創新實驗3

圖6

將一個蓋子上扎了洞的礦泉水瓶子用力按入水中，如圖6所示，發現水從底部的小孔中向上冒.

(5)創新實驗4

手上套上一個保鮮袋，再將手伸入水中，感覺到手被保鮮袋緊緊地擠壓.

2 壓強計的改進

(1)在利用壓強計探究液體的壓強與方向的關系時，只需要控制探頭的深度不變，改變橡皮膜的方向即可.所以這一實驗內容成功的關鍵在于如何控制探頭的深度.

常規做法是：用手提著壓強計的金屬桿或者用兩只手夾著金屬桿，想辦法控制住手不動，可是很難做到.

筆者的改進方案是：用小夾子將金屬桿固定到容器壁上，這樣可以控制深度.改變深度時通過松開夾子進行調整.

(2)在探究液體的壓強與深度的關系時，要使用壓強計探究不同深度處液體的壓強(例如深度為6cm和12cm)，如何保證探頭與水面的距離正好達到規定的數值呢？

常規做法是：使用一把刻度尺，量取水面到到探頭的距離，分別為6cm和12cm.由于壓強計探頭的深度改變時，水面的高度在不停地變化，很難確保探頭的深度到所需要的數值，學生操作起來非常困難.

筆者的改進方案是：如圖7所示，事先在壓強計的金屬桿上做好標記，使得一個標記到探頭的距離為6cm，另一個標記到探頭的距離為12cm，實驗時當水面與其中一個標記重合時，就能確保探頭的深度保持不變(如圖8)，操作比較方便.

圖7

圖8

3 總結與反思

實驗是物理學習的靈魂，是激發學生學習興趣的最佳載體.如何在現有的條件下對物理實驗不斷地進行創新？是教師感到棘手的問題.結合本節課的教學，筆者認為可從以下幾個方面進行突破.

(1)利用身邊的材料自制實驗器材做實驗

在體驗液體壓強的實驗中，請同學們選擇生活中的物品自制器材，設計實驗，體驗液體壓強的存在.有學生創造性地利用了礦泉水瓶，通過向扎有兩個小孔的礦泉水瓶中注入水，他們體驗到液體對容器壁有壓強，而且通過水流的速度大小的比較，對液體壓強與深度的關系有了直觀的了解.

液體內部的壓強是不容易看出來，有學生通過向一端扎有氣球的玻璃管中注入紅水，再放入水中觀察玻璃管中液柱高度的變化，發現玻璃管中液柱上升得非常明顯，實驗取得成功，這個設計體現了學生的創新能力.

保鮮袋這個最為平常、最不起眼的物品也被學生拿過來做實驗，手上套上保鮮袋，插入水中，感到水在擠壓著手，而且手越往下，被擠壓的感覺越強烈，這也體現了學生的創新能力.

平時應讓學生廣泛收集生活中的一些原料、器材，這樣做不僅能避免教學的枯燥乏味，更能激發學生的學習興趣，培養創新能力；既能彌補課堂實驗器材的不足，又能培養自己良好的生活習慣，更能為自己做實驗創造良好的條件.

(2)降低實驗的難度 尋求創新點

找出液體壓強的規律是教學的重點與難點，然而壓強計使用的成功與否對這個內容的理解起到了關鍵的作用.小夾子的使用使壓強計的金屬桿被固定住，控制住了深度，降低了實驗的難度.另外，在壓強計的金屬桿上事先做好的兩個標記，對于保證探頭與水面的距離正好達到規定的數值起到了關鍵的作用.本節課取得的良好教學效果與這兩個創新有很大的關系.

(3)鼓勵學生自主探究，培養學生的創新能力

“液體的壓強”是一節重要的探究實驗課，但在實際教學中，有的教師卻不敢放手讓學生去主動探究，而是替學生設計好實驗步驟，甚至做成演示實驗.學生成了旁觀者，沒有直接參與，不利于其創新能力的培養.筆者讓學生在操作中“創作”，例如學生利用保鮮袋體驗液體內部的壓強，就讓筆者感到驚喜.不同學生對同一實驗有不同的思路，有著創新的設計和方法.雖然這中間可能只有幾種方法更科學，質量更高，但只要是正確的，都應該肯定，這一切增強了學生的學習積極性，提高了他們的創新能力.