在創(chuàng)意中學習原理 在制作中體驗物理

金珞漢

“大氣壓強”是以初中物理壓強的應用為主題一個教學內容。由于這節(jié)課內容難度大，但內容不多，因此在教學中可以在教學內容上進行適當?shù)耐卣埂Ｔ谝淮螌W習“大氣壓強”時，為了激發(fā)學生的學習興趣，我在引入新課時，給學生演示一種“神奇茶壺”的使用方法。我從一個精致的瓷質茶壺（從同一壺嘴）往兩個透明的杯子中分別倒出了兩種不同的顏色的液體。這一演示實驗引起了學生們的廣泛關注，激發(fā)了他們強烈的求知欲望，使這節(jié)課也收到了非常好的教學效果。

當這節(jié)課結束時，有幾個物理課學的特別好的男生圍到了講桌前，對我上課時用的“神奇茶壺”左看右看，盡管在課堂學習中我已經用動畫演示的方法簡單給學生分析了“神奇茶壺”的基本原理，但這幾位學生仍然對“神奇茶壺”表現(xiàn)了極大的興趣，其中一位學生說“老師，我們能自己制作這樣一把神奇茶壺嗎？”面對學生對知識渴求的眼神，我答應了學生的請求，打算利用物理興趣小組活動時間來指導學生制作一把“神奇茶壺”，并先布置了一項作業(yè)就是查找有關“神奇茶壺”資料的作業(yè)。幾天后，在我的指導下，學生查找到了有關“神奇茶壺”的有關資料。原來這種“神奇茶壺”古已有之，古人將其稱為“兩芯壺”，又名“良心壺”。是古人在喝酒時作弊或取樂時用的酒壺。壺體為一神態(tài)飄逸的壽星造型，壺內為雙水膽（雙芯）設計，互不相通。兩處注液口巧妙地設置在壽星拐杖下端及壽星肩頭懸掛的酒葫蘆之處。使用時，先從拐杖下端的注液口注入水，再從葫蘆蓋的注液口注入美酒，使用時只需按住其中任意的一個注口，從壺中倒出的將是美酒。為了使用上的方便，良心壺上下兩個注口一般距壺柄較近，下部的注口甚至就安排在壺柄下端，使用者可以單手操作，在別人毫無察覺的情況下隨意控制壺中倒出的是酒還是水。這一切全在于人手的把握，更在于人的“良心”，因而其便有了“良心壺”的雅號，又因為它有兩個內膽，又叫做“兩芯壺”。

一、探究“神奇茶壺”的基本原理

為了指導學生制作“神奇茶壺”，我在物理興趣小組活動時，先用普通茶壺指導學生利用普通茶壺來探究“神奇茶壺”基本原理。學生通過探究發(fā)現(xiàn)在普通壺蓋上都留有一個小孔，如果用手堵住小孔，壺里的水很難倒出。通過討論學生搞清了水很難倒出的原因。向外倒水時，茶壺內部的氣壓比外部的大氣壓小，這時需要有外部的大氣來補充，所以就在壺蓋上開了一個小洞，不然壺密封太嚴就倒不出水來。在此基礎上，在我的指導下學生明白雙芯壺壺芯的制作也是利用這一原理。

二、動手制作“神奇茶壺”

在搞清了“神奇茶壺”的原理后，開始指導學生動手制作“神奇茶壺”。

（一）制作壺芯

在我與學生多次嘗試的基礎上確定制作“神奇茶壺”壺芯的材料：剪刀，全新的醫(yī)用100毫升氯化鈉（或葡萄糖）注射液兩瓶，一次性輸液器一套，一次性注射器一支，瞬間粘合劑（俗稱3秒）一支，酒精燈，直徑與一次性輸液器塑料導管接近的鐵絲一根。

制作壺芯的方法為：點燃酒精燈，將鐵絲的一端置于酒精燈的外焰上燒紅后，在全新的醫(yī)用氯化鈉注射液的瓶口附近燙孔，再在該孔另一側距瓶底附近的瓶身上也燙孔。用剪刀在一次性輸液器上剪取適當長度塑料導管分別插入所燙的兩個孔中，并用瞬間粘合劑將塑料管粘住，瓶口附近的塑料導管作為導氣管使用，瓶底附近的塑料導管作為出水管使用。通過出水管用一次性注射器往醫(yī)用氯化鈉注射液瓶內加注液體后，用手指堵住導氣管口，將瓶身傾斜，如果出水管中沒有水流出說明雙芯壺模型的一個壺芯就做好了。按同樣的方法再做幾個（根據所做的壺芯數(shù)確定）相同的壺芯。

（二）組裝雙芯壺模型

在制作好壺芯后，我指導學生開始組裝雙芯壺模型，其中過程如下。

購買一只廉價的能輕松裝下兩個醫(yī)用100毫升氯化鈉注射液瓶的不銹鋼茶壺（直徑在20厘米左右）。用鉆頭直徑與一次性輸液器塑料導管接近的手工電鉆在不銹鋼茶壺壺柄固定端內側的壺身位置各開一孔。取已經制作好的雙芯壺模型的一個壺芯放入已開孔的不銹鋼茶壺內。同時，將導氣管從壺內通過已開的孔中伸出，將出水管從壺內通過不銹鋼茶壺的壺嘴伸出。用同樣的方法將另一個雙芯壺模型的壺芯放入不銹鋼茶壺內。調整好已裝入的兩個雙芯壺模型的壺芯在不銹鋼茶壺內的位置并用玻璃膠固定后，開始分別固定兩個導氣管和出水管。由于出水管較細，可以在不銹鋼茶壺壺嘴處用玻璃膠填塞，待玻璃膠固化后用美工刀將露出不銹鋼茶壺壺嘴的多余玻璃膠和出水管切去。導氣管的固定就顯得尤為關鍵，一定要根據自己的用手習慣，將導氣管沿不銹鋼茶壺的壺柄內側固定，并將導氣管的管口巧妙地固定在自己用手握不銹鋼茶壺的壺柄時，大拇指和小指能夠分別自然地堵住導氣管的管口的位置上，且不能外露。最后蓋上不銹鋼茶壺的壺蓋，用彩色的膠帶裝飾不銹鋼茶壺的壺柄，將沿壺柄內側固定的導氣管遮蔽，以免在演示時露出破綻。經過這樣一番努力，一種廉價實用的雙芯壺模型就做成了，如果不銹鋼茶壺的壺身直徑足夠大時還可以實現(xiàn)一壺多芯。

三、演示雙芯壺模型的使用

在經歷了復雜的動手制作過程后，要能成功演示雙芯壺模型的使用，還需要經過一定的訓練。其具體過程為。

（一）加注液體

為了增添該演示實驗的趣味性，一般在加注液體時要往兩個壺芯中分別注入不同顏色的液體，所加注的液體應無毒、無腐蝕性，對人體無害，最好能夠直接飲用。加注液體時用全新的一次性注射器抽取已備好的不同顏色的液體，通過出水管的管口注入，切不可從導氣管的管口注入。加注的液體應使壺芯上方留有一定的空間，不宜過滿亦不可過少。加注液體后，用干凈的抹布擦去壺體外面的余液。

（二）演示

在演示臺上并列放置兩個透明玻璃杯，用雙手提起（顯得很重）雙芯壺模型，用一手的大拇指和小指堵住導氣管的管口，壺嘴對準其中一個玻璃杯，傾斜壺體做倒水狀，但滴水未出;放平壺身，松開其中一個導氣管的管口，傾斜壺體將一種顏色的液體倒入其中一個玻璃杯中;放平壺身，再次堵住已松開的導氣管的管口，松開另一個導氣管的管口，傾斜壺體將另一種顏色的液體倒入另一個玻璃杯中;放下雙芯壺模型，演示結束。

在經過以上的制作與演示后，不僅讓學生對“大氣壓強”有了更加深刻認識，還有效地培養(yǎng)了學生動手能力與實事求是的科學精神。

（責編 張景賢）