對“反沖運(yùn)動(dòng)·火箭”實(shí)驗(yàn)教具的創(chuàng)新與改進(jìn)

宋金鑫　孫寶東

摘 要：“反沖運(yùn)動(dòng)·火箭”這節(jié)課是對動(dòng)量守恒的應(yīng)用，通過演示實(shí)驗(yàn)可以加深學(xué)生對動(dòng)量守恒定律的理解。因此，提出三個(gè)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，包括能量瓶實(shí)驗(yàn)、農(nóng)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(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，不僅降低了制作難度，而且使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加明顯。

關(guān)鍵詞：反沖運(yùn)動(dòng)；火箭；實(shí)驗(yàn)；教具

“反沖運(yùn)動(dòng)火箭”選自“高中物理”選修3-5第十六章動(dòng)量守恒定律第5節(jié)，意在加深對動(dòng)量守恒定律的理解和應(yīng)用。在傳統(tǒng)教學(xué)中，有的教師通過播放一些視頻、演示簡單的氣球?qū)嶒?yàn)來幫助學(xué)生理解反沖運(yùn)動(dòng)，但有時(shí)教學(xué)效果不太好，影響了學(xué)生的理解。為了增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的熱情，從根本上理解反沖運(yùn)動(dòng)，我提出以下三個(gè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和兩個(gè)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，以進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的知識(shí)水平。

一、實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新

（1）能量瓶實(shí)驗(yàn)。①材料：易拉罐一個(gè)，注射器針頭2個(gè)（50ml注射器佩帶的針頭），30cm的細(xì)線，酒精燈。②制作過程：如圖1（篇幅所限，圖略）。首先是準(zhǔn)備工作，將完整的易拉罐左右兩側(cè)對稱處各打一個(gè)直徑為2mm的小孔，使得易拉罐中的液體流出。將2個(gè)注射器針頭平滑彎曲45度角，制作時(shí)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(cè)的孔處，保證兩個(gè)針頭彎曲的方向相同。用細(xì)線系住拉環(huán)，細(xì)線的另一端固定在鐵架臺(tái)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(nèi)。用酒精燈加熱易拉罐底部，1分鐘后，酒精會(huì)汽化，氣體從針頭噴出。由于反沖，易拉罐就會(huì)旋轉(zhuǎn)起來。用火柴點(diǎn)燃噴出的蒸汽，酒精蒸汽就會(huì)燃燒，易拉罐就像一個(gè)揮動(dòng)彩帶旋轉(zhuǎn)的舞者。

（2）農(nóng)田噴水裝置。①材料：50ml注射器一個(gè)，5ml注射器一個(gè)，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(zhǔn)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(xì)的接口處切掉，在1.2ml處打兩個(gè)直徑為5mm的孔，兩個(gè)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(cè)面各打一個(gè)直徑為1mm的孔，兩孔在吸管的兩側(cè)。輸液器也要做一定的處理，將濾液節(jié)從中間割開，取出濾液節(jié)中的過濾棉，將濾液節(jié)修剪為直徑為1cm的圓，濾液節(jié)的另一端留取10cm的導(dǎo)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(gè)能旋轉(zhuǎn)的吸管，將帶導(dǎo)管的濾液節(jié)插入5ml注射器的注射口，將吸管穿過5ml注射器的兩個(gè)孔中，使吸管兩端的孔朝向外側(cè)，再用黑色橡膠部分封住注射器的上端。這樣，一個(gè)能旋轉(zhuǎn)的吸管就制成了。最后，將50ml的注射器與帶濾液節(jié)的導(dǎo)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(gè)小孔中噴出。由于反沖的作用，吸管就會(huì)一邊噴水，一邊旋轉(zhuǎn)，達(dá)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(dǎo)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(shí)與導(dǎo)火線接觸，用錫紙緊緊裹住兩根火柴和導(dǎo)火線，導(dǎo)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(diǎn)燃導(dǎo)火線，另一根火柴就會(huì)瞬間沖向屋頂，略微有響聲。但很安全，實(shí)驗(yàn)的視覺效果很好。

二、實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

（1）氣球?qū)嶒?yàn)。教材中給出的氣球是普通的氣球，把一個(gè)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(yùn)動(dòng)。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，普通氣球在松開手瞬間，會(huì)到處亂飛，方向性不是很好，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象阻礙了學(xué)生理解反沖的概念。實(shí)驗(yàn)改進(jìn)：通過大量實(shí)驗(yàn)各種形狀、大小、薄厚不同的氣球發(fā)現(xiàn)，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(shí)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(fā)射方向，若向上發(fā)射，突然松開氣嘴，氣球會(huì)直線沖向屋頂，效果明顯。

（2）旋轉(zhuǎn)的塑料瓶實(shí)驗(yàn)。教材中選用的是尖底的容器，把彎管裝在容器底部，當(dāng)水從彎管流出時(shí)，容器就會(huì)旋轉(zhuǎn)起來。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，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(xì)線太短，容器旋轉(zhuǎn)幾圈就會(huì)反方向旋轉(zhuǎn)，現(xiàn)象會(huì)給學(xué)生造成困擾。實(shí)驗(yàn)改進(jìn)：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(xì)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(xì)線把瓶子懸掛起來。第二步，在距離瓶口3cm處打兩個(gè)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(gè)彎曲的吸管插入瓶上的兩孔處，周圍用膠密封。演示時(shí)，向瓶中注入水，瓶子就會(huì)旋轉(zhuǎn)起來。此實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，由于懸線較長，一段時(shí)間內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)瓶子反方向旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。

總結(jié)：以上5個(gè)反沖實(shí)驗(yàn)，材料的選取都來源于生活中常見物品，制作方便，而且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，有利于學(xué)生對反沖的理解，容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的思維能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]教育部.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)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(xué)）