初中物理演示實驗教學中塑料瓶的應用

鄭宇峰

(廣東省廣州市花都區實驗中學,廣東　廣州　510800)

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初中物理演示實驗教學中塑料瓶的應用

鄭宇峰

(廣東省廣州市花都區實驗中學,廣東廣州510800)

摘要：物理學是生動有趣的，它來源于生產實踐，生活中到處都有物理知識.物理學習應該吸引廣大學生成為物理愛好者，使青少年大顯身手.但是由于很多物理實驗過于抽象，使學生感到物理枯燥、難學，望而生畏，缺乏興趣，從而產生厭學情緒.因此，培養學生對物理學習的興趣，是至關重要的.本文介紹了利用塑料瓶制作的多種初中物理演示實驗裝置，通過演示實驗引導學生認識到物理來源于生活，使得學生通過直觀觀察，領會物理學知識，提高學習物理的興趣，并對物理教師設計基礎實驗提供參考.

關鍵詞：塑料瓶；興趣；演示實驗

從教育心理學的角度來看，學習主要是認知、情感和心理動作三個領域的復合活動.物理教學的重要任務就是要努力促使學生智、能、情、意均衡發展.也就是使認知、情感、意志三者相互促進，達到人的素質全面發展.朱熹說過：“教人未見其趣，必不樂學”，培養學生的物理情感和學習興趣是學生學好物理的關鍵.

演示實驗是物理教學中的一種重要手段，要使學生深刻地理解和掌握物理規律，單憑教師口述手寫，往往是達不到目的，必須借助教具的使用，包括實物、模型、儀器、掛圖、圖表和標本，或者是多媒體動畫等.只有充分利用這些教具，配合教學進行演示，才能收到良好的教學效果.

隨著教學條件的改善，各學校都增加了不少先進的儀器，但別忘了我們不是做魔術給學生看，而是要讓學生通過觀察演示實驗，理解、掌握知識和發展能力.所以如何讓學生直觀、深刻地體驗實驗過程是教學的關鍵.有的老師認為，簡陋的儀器很難做到準確，筆者認為準確是相對而言的.如果你把物理過程都隱藏在黑盒子內，一下就能得出一個準確的結果，但對于學生而言把整個過程看的清晰更為重要.以下是利用塑料瓶制作演示器材的實例，配合教學進行演示實驗，學生直觀、深刻地體驗實驗過程，可收到良好的教學效果.

1內燃機模型

1.1準備過程

(1) 需要準備的器材：塑料瓶、瓶塞(化學實驗室可以找到)、酒精(濃度不要太高，藥用75%的酒精即可)、打火機、酒精燈.

(2) 選擇大一點的塑料瓶(比如1.5L的可樂瓶)去掉包裝和瓶塞，瓶子末端鉆孔，可以用酒精燈燒熱鐵釘燙出，選擇的塞子剛好可以塞住瓶口.

1.2演示過程

(1) 打開瓶塞，滴入幾滴酒精，塞緊后晃動加快酒精蒸發，此時瓶內充滿了氣態的酒精.

(2) 將瓶身固定在桌面上，用打火機在瓶子末端鉆孔處點火，此時部分氣態酒精已經通過小孔溢出，酒精會在瓶子內部快速燃燒，頂出瓶塞(如圖1).

圖1

1.3可以解決的問題

(1) 新教材在進行熱機教學時通常的做法都是利用如圖2所示的實驗裝置，用酒精加熱水，水汽化為水蒸氣來推動活塞做功，說明水蒸氣的內能轉化為活塞的機械能，這個實驗裝置演化為如圖3所示的裝置，就可以說明單向的活塞運動通過曲軸和連桿的結合就可以變為我們需要的轉動，這樣一個過程可以很好的解釋蒸汽機的原理，但是現代的熱機主要都是內燃機，學生從蒸汽機到內燃機還是需要一個思維的過渡，圖1的實驗裝置可以通過明顯的動畫顯示出內燃機的有效性，從思維的角度對蒸汽機到內燃機的進化做出鋪墊.

(2) 實驗裝置的特點

這個實驗裝置采用了與圖2相同的酒精燃料(甚至于濃度還不及實驗室用的酒精)，但是簡化了其中內能的轉移過程，也因此減小了浪費，關鍵是學生能直觀地觀察出幾滴酒精中蘊含的能量用來做功可以達到的效果，從效率出發說明了內燃機出現的必要性，并對下一節熱機效率的教學起到了很好的鋪墊作用

2力的相互作用

2.1準備過程

(1) 需要準備的器材：塑料瓶、酒精.

(2) 直接在塑料瓶的蓋子上鉆一個小孔，可以使用上述的方式燙制.

2.2演示過程

(1) 同樣滴入幾滴酒精后快速晃動使瓶內充滿氣態酒精.

(2) 將瓶子放在高處凳子上(注意瓶末尾不要對人)，火機點燃瓶蓋處小孔.

(3) 瓶子會快速反向飛出.

2.3可以解決的問題

相比較課本穿旱冰鞋的小孩和劃船的例子，這個實驗的可視性和震撼性會更強一些.

3大氣壓和浮力

3.1準備過程

需要準備的器材：塑料瓶、乒乓球.

3.2演示過程

(1) 將塑料瓶從中間剖開，留著有瓶口的部分，如圖4所示，乒乓球放到瓶子內側，先用手按住，灌水進去，水不會流出.

(2) 將塑料瓶灌滿水，乒乓球放到瓶口外面，同樣灌水進去，如圖5所示，水也不會流出.

3.3可以解決的問題

圖4可以解釋浮力產生的根本原因在于上下表面的壓力差，如果與浮在水面上的乒乓球類比，可以明確如果下表面沒有了向上的壓力，浮力也就不復存在了.

圖5可以說明大氣壓的存在，也可以用一張紙來代替乒乓球，如圖6所示，可以明確地解釋說明大氣有向上的壓力.圖5的裝置因為成功率較高，加上乒乓球的可重復使用性都可以說明實驗裝置的可操作性更好，另外圖5的實驗可以用裝滿水的瓶子橫向放置，如圖7所示，這樣可以說明大氣也有橫向的壓力.以此類推，可以通過乒乓球的朝向來說明大氣向各個方向都有壓強.

4潛水艇原理

圖8

4.1準備過程

需要準備的器材：塑料瓶、口服液的小瓶子(最好選擇玻璃瓶).

4.2演示過程

(1) 將小玻璃瓶中的口服液清空，瓶口穿洞，倒入適量的水.

(2) 將裝水的小玻璃瓶倒放到塑料瓶中，如圖8所示，蓋好塑料瓶蓋子，通過擠壓大塑料瓶來改變小瓶中水的多少，從而達到改變小玻璃瓶自身重力的目的.

4.3可以解決的問題

潛水艇利用了浮力和重力的關系實現了上浮、懸浮、下沉的狀態切換，通過簡單的實驗裝置可以用類似變魔術的方式引起學生的興趣，通過小瓶子中水多少的改變來說明潛水艇通過自身重力改變實現浮沉的過程，此實驗形象、生動.

5光的直線傳播

5.1準備過程

需要準備的器材：塑料瓶、紅墨水或者蚊香、激光筆.

5.2演示過程

圖9

將紅墨水加到裝滿水的塑料瓶里，或者將蚊香的煙霧密封到塑料瓶中，如圖9所示，使激光筆的光束穿過瓶身.

5.3可以解決的問題

光的直線傳播的觀察一直是不好操作的實驗，有條件的可以選擇遮光性好的教室來做，不過圖9的實驗裝置演示的直線傳播從實現上來說更具有操作性.

6物體的顏色

6.1準備過程

需要準備的器材：塑料瓶、紅墨水，紅色激光筆.

6.2演示過程

將裝滿紅墨水的瓶子對準太陽光或者白色光源.

6.3可以解決的問題

圖10

(1) 用白光照到裝有紅色水的塑料瓶上，如圖10所示，在白墻上就只看到了紅光，說明紅色的水只透過紅光而吸收了其它色光，用紅色激光照射，在白墻上也只看到紅光，說明透明物體的顏色是由它所透過的色光決定的.

(2) 看到紅色的塑料瓶的顏色是紅色，說明紅色塑料瓶也只反射紅光而吸收了其它色光.即物體的顏色是由它所透過或者反射的色光的顏色決定的.

7凸透鏡成像實驗

7.1準備過程

需要準備的器材：礦泉水瓶(圓柱形的瓶子).

7.2演示過程

將礦泉水瓶橫向放置，看遠處和近處的物體.

7.3可以解決的問題

凸透鏡成像問題中，當物體在凸透鏡一倍焦距以外成倒立實像，在凸透鏡一倍焦距以內成正立的虛像的問題，學生往往模糊不清.裝滿水的礦泉水瓶構成了一個水做的凸透鏡，不過我們對于倒立成像的觀察總是不夠敏感，所以使用時一定要橫向來使用.遠處的景物可以形成明顯的倒立像，近處的景物可以看到正立像，強烈的對比和實驗的便于操作性，都可以讓這個知識點的理解和記憶變得更容易.

8氣體對外做功

8.1準備過程

(1) 需要準備的器材：塑料瓶、橡皮塞、自行車氣門芯、打氣筒.

(2) 將自行車氣門芯裝到瓶蓋上，為了增加氣密性，上下表面可以各放一個膠墊，將該裝好的瓶蓋擰到塑料瓶上.

8.2演示過程

在瓶中加一點水，密封后用打氣筒通過氣門芯給瓶子打氣，等到瓶內氣壓達到一定程度后，用手慢慢旋轉瓶蓋螺紋，里面氣體將瓶蓋推出，同時觀察瓶子內部的白霧現象.

8.3可以解決的問題

課本上的實驗裝置如圖11所示，利用活塞燒瓶演示，因為白霧出現的時間太短，詳細的觀察只能通過視頻慢鏡頭實現.圖12的瓶蓋和塑料瓶配合使用，由于打氣筒充氣后壓力更大，故白霧出現的時間更長，足夠巡教室一圈，讓每個學生都親眼目睹，對于說明氣體對外做功內能變小、水蒸氣遇冷液化形成白霧的物理原理效果會更好.

以上介紹了筆者在實際教學過程中對于塑料瓶的使用，其實它的應用還不止這些.相信只要用心，還會有更多的應用.這樣的實驗裝置器材容易尋找，制作簡單，成本低廉，最關鍵的是學生實驗的效果明顯，一目了然.

興趣和情感總是在一定的情景中發生的.物理學是一門以實驗為基礎的學科，人類的物理知識來源于實踐，特別是科學實驗的實踐.許多物理規律都是從模擬自然現象的實驗中總結出來的.學生的科學素養和科學的品質就是在科學活動的實踐中不斷培養和提高的.在物理教學中認真做好一系列有趣的實驗，點撥學生的思維，使學生的思維處于激勵狀態，可以把學生的智力活動由最初簡單的興趣引向熱情而緊張的思考，促進學生思維的活化，而利用生活用品作為實驗器材進一步豐富學生實驗和演示實驗，類似的現象清楚、效果明顯的演示實驗，創設了一個有聲有色、形象直觀的情景，而學生在后面的模仿創新中也可以提高動手能力，體會科學家探究的過程，活用知識，創設一種理論聯系實際，巧用物理知識的情景，使學生觸景生情、觸類旁通，從而提高學生學習物理興趣和積極性.

參考文獻：

[1] 中學物理課堂教學方法實用全書[M].呼和浩特：內蒙古大學出版社,1999.

[2] 朱春輝.飲料瓶在初中物理實驗中的應用[J].物理之友，2014，30(10).

[3] 張世剛.自制教具是初中物理教學不可或缺的一環[J].物理之友，2014，30(12).

·實驗研究·