對“反沖運動·火箭”實驗教具的創新與改進

宋金鑫　孫寶東

摘 要：“反沖運動·火箭”這節課是對動量守恒的應用，通過演示實驗可以加深學生對動量守恒定律的理解。因此，提出三個創新性實驗，包括能量瓶實驗、農田噴水裝置和自制微小反沖火箭。此外，對教材中提出的兩個實驗進行改進，不僅降低了制作難度，而且使實驗現象更加明顯。

關鍵詞：反沖運動；火箭；實驗；教具

“反沖運動火箭”選自“高中物理”選修3-5第十六章動量守恒定律第5節，意在加深對動量守恒定律的理解和應用。在傳統教學中，有的教師通過播放一些視頻、演示簡單的氣球實驗來幫助學生理解反沖運動，但有時教學效果不太好，影響了學生的理解。為了增強學生學習物理的熱情，從根本上理解反沖運動，我提出以下三個創新實驗和兩個改進實驗，以進一步激發學生的學習興趣，提高學生的知識水平。

一、實驗的創新

（1）能量瓶實驗。①材料：易拉罐一個，注射器針頭2個（50ml注射器佩帶的針頭），30cm的細線，酒精燈。②制作過程：如圖1（篇幅所限，圖略）。首先是準備工作，將完整的易拉罐左右兩側對稱處各打一個直徑為2mm的小孔，使得易拉罐中的液體流出。將2個注射器針頭平滑彎曲45度角，制作時在針頭中插入一根銅線，再用鉗子慢慢彎曲，可以防止針頭被壓扁。第二步，將制作好的針頭粘在兩側的孔處，保證兩個針頭彎曲的方向相同。用細線系住拉環，細線的另一端固定在鐵架臺上。③演示過程：用注射器抽取5ml濃度為100%的酒精（若不是100%的酒精不易燃燒），通過彎曲的針頭注入到易拉罐體內。用酒精燈加熱易拉罐底部，1分鐘后，酒精會汽化，氣體從針頭噴出。由于反沖，易拉罐就會旋轉起來。用火柴點燃噴出的蒸汽，酒精蒸汽就會燃燒，易拉罐就像一個揮動彩帶旋轉的舞者。

（2）農田噴水裝置。①材料：50ml注射器一個，5ml注射器一個，直徑為5mm的吸管一根，完整的輸液器一根。②制作過程：如圖2（篇幅所限，圖略）。第一步準備工作，將5ml注射器在2.4ml處用刻刀切斷，并將注射器前端較細的接口處切掉，在1.2ml處打兩個直徑為5mm的孔，兩個孔的位置要在一條直線上。截取9cm的吸管，兩端用火密封，可以在酒精燈上燒軟，直接按在墻上。在吸管兩端的側面各打一個直徑為1mm的孔，兩孔在吸管的兩側。輸液器也要做一定的處理，將濾液節從中間割開，取出濾液節中的過濾棉，將濾液節修剪為直徑為1cm的圓，濾液節的另一端留取10cm的導管。5ml注射器的助推器也需要處理，用刻刀把黑色橡膠部分切下。第二步組裝一個能旋轉的吸管，將帶導管的濾液節插入5ml注射器的注射口，將吸管穿過5ml注射器的兩個孔中，使吸管兩端的孔朝向外側，再用黑色橡膠部分封住注射器的上端。這樣，一個能旋轉的吸管就制成了。最后，將50ml的注射器與帶濾液節的導管相連接。③演示過程：將50ml的注射器中注滿水，用力推注射器，讓水注入吸管中，并從吸管的兩個小孔中噴出。由于反沖的作用，吸管就會一邊噴水，一邊旋轉，達到全方位的噴灌效果。

（3）自制微小反沖火箭。①材料：錫紙，火柴，導火線5cm，鑷子。②制作過程：如圖3（篇幅所限，圖略），截取4cm寬，12cm長的錫紙，將兩根火柴的火柴頭對接，并同時與導火線接觸，用錫紙緊緊裹住兩根火柴和導火線，導火線的一端露在錫紙外邊。③演示過程：用鑷子掐住一根火柴，點燃導火線，另一根火柴就會瞬間沖向屋頂，略微有響聲。但很安全，實驗的視覺效果很好。

二、實驗的改進

（1）氣球實驗。教材中給出的氣球是普通的氣球，把一個氣球吹起來，用手捏住氣球的通氣口，讓后突然放開，讓氣體噴出，觀察氣球的運動。通過實驗發現，普通氣球在松開手瞬間，會到處亂飛，方向性不是很好，實驗現象阻礙了學生理解反沖的概念。實驗改進：通過大量實驗各種形狀、大小、薄厚不同的氣球發現，20cm長的長氣球方向性非常好。用打氣筒吹起氣球，捏住氣嘴時盡量保證氣嘴平整，有利于氣球沿直線射出。氣球的指向決定發射方向，若向上發射，突然松開氣嘴，氣球會直線沖向屋頂，效果明顯。

（2）旋轉的塑料瓶實驗。教材中選用的是尖底的容器，把彎管裝在容器底部，當水從彎管流出時，容器就會旋轉起來。實踐發現，尖底的容器生活中不好找，而且不易放置在桌子上。彎管也不易插入容器底部。由于選用的材料生活中不常見，所以難以制作。此外，教材中懸掛容器的細線太短，容器旋轉幾圈就會反方向旋轉，現象會給學生造成困擾。實驗改進：材料上選取了生活中常見的物品，礦泉水瓶、能彎曲的吸管2根，細線一根。如圖4（篇幅所限，圖略），首先，將礦泉水瓶的底部減掉，用細線把瓶子懸掛起來。第二步，在距離瓶口3cm處打兩個孔，兩孔對稱，孔的大小能將吸管穿入即可。將吸管彎曲90度，在2.5cm處剪斷吸管。最后，將兩個彎曲的吸管插入瓶上的兩孔處，周圍用膠密封。演示時，向瓶中注入水，瓶子就會旋轉起來。此實驗現象明顯，由于懸線較長，一段時間內不會出現瓶子反方向旋轉的現象。

總結：以上5個反沖實驗，材料的選取都來源于生活中常見物品，制作方便，而且實驗現象明顯，有利于學生對反沖的理解，容易激發學生的學習興趣，提高學生的思維能力。

參考文獻：

[1]教育部.普通高中課程標準實驗教科書·物理·選修3-5[M].北

京：人民教育出版社，2007.

（哈爾濱師范大學）