用氣球做的簡易物理實驗

嚴霞　龔云梅　李艷茹

1建立浮力概念

傳統的物理實驗通過稱重法測浮力，實驗器材彈簧測力計是利用彈簧的可伸縮性制作而成，氣球與彈簧測力計的共性就是都具備良好的伸縮性質，利用氣球的可伸縮性，設計出了氣球法來建立浮力的概念.首先，在氣球的頸部畫兩條平行的線，兩線之間的間隔約為1 cm（如圖1）；然后往氣球里面加水，測量兩兩平行線之間的距離（如圖2）；將氣球放入水中再次測量兩平行線之間的距離（如圖3），該實驗通過氣球的伸縮的變化來確定物體浸在水中存在浮力.

2解釋浮力產生的原因

往氣球中裝入少量水，稍稍吹氣后用細線扎緊，制成“軟體浮子”，將制成的“軟體浮子”放進剪去底部的塑料瓶中后注入水，發現軟體浮子浸入水中但卻不能浮起來（如圖4），通過細線將軟體浮子輕輕地稍微提起，當有水進入浮子底部，浮子便立即浮起（如圖5）.表明浮力是由于液體對浸在其中的物體存在上下壓力之差.

3驗證大氣壓的存在

在證明大氣壓力的存在時，上海科學技術出版社的教材一般選用的是告訴學生馬德堡半球實驗，以及托里拆利實驗，來說明大氣壓的存在.馬德堡半球確實是說明了大氣壓很大，卻讓學生憑空想象難以感受到大氣壓在生活中的確存在.通過利用氣球、塑料瓶等簡單的器材讓學生感受到大氣壓的存在.首先，選擇一個硬度適中的塑料瓶，將氣球放入瓶中且氣球口套在塑料瓶上，往氣球里面吹氣，發現吹氣球很費力并且怎么都吹不起氣球（如圖6）；之后，再將塑料瓶的底端打一個小孔，再往氣球里面吹氣，氣球膨脹了起來，用手按住小孔，氣球沒有癟下去（如圖7），然后把手放開，氣球又癟了下去（如圖8）；用一根吸管插進小孔，對著吸管吸氣，觀察到氣球又膨脹了起來.通過對氣球的膨脹與收縮的比較，得出了生活中大氣壓的存在.

4演示力的作用效果

將氣球吹得膨脹起來，然后用手指按壓氣球，保持同一個手指按住氣球，按的力越大，氣球的形變越大，當按的力達到一定限度時，氣球就發生爆破，說明當受力面積相同時，壓力越大，壓力的作用效果越明顯.將氣球放在一根針上，發現氣球炸了，當把氣球放在一塊砧板上，發現氣球沒有炸，說明當壓力相同時，受力面積越小，壓力的作用效果越明顯.同時也可以用兩個吹了適量氣體的氣球相互擠壓來驗證力的作用是相互的，將兩個吹了適量氣體的氣球用細線栓緊，然后用兩只手分別拿著兩個氣球相互擠壓，發現兩個氣球都變癟了，說明力的作用是相互的.

5演示聲音的產生

拉住氣球，使氣球緊繃，然后摩擦氣球，發現氣球發出聲音，通過觀察，發現氣球在振動；吹起氣球，使氣球膨脹起來，然后摩擦氣球，氣球發聲，證明聲音是由物體振動產生的，物體振動產生聲音.用手摩擦氣球幅度越大，氣球發出的聲音越響，說明聲音的響度與物體振動的幅度有關，振動幅度越大，響度越大.當摩擦氣球的頻率加快時，發現音調變高，說明物體振動越快，音調就越高.

6演示流體壓強與流速的關系

往兩個氣球里面吹入適量的氣體，用兩根細線將氣球栓緊，固定在相距30 cm同一高度，往兩個氣球中間吹氣，發現氣球沒有被吹開，而是相互聚攏.這個實驗說明氣體在流速大的地方壓強小，在流速小的地方壓強大.

7演示電荷間的相互作用

往氣球里面吹入適量的氣體，用細線封住氣球口，在桌子上撕一些碎紙屑，把氣球在頭發上摩擦一段時間后靠近碎紙屑，發現碎紙屑被氣球吸引了過去粘在了氣球上，說明了摩擦起電的現象.再吹起一個氣球封住口以后在頭發上摩擦，將兩個在頭發上摩擦過的氣球相互靠近，發現兩個氣球相互排斥.之后將一個氣球在頭發上摩擦，另外一個氣球在毛巾上摩擦，將兩個氣球相互靠近發現兩個氣球相互吸引.這兩個實驗說明同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引.

8演示熱傳遞現象

學生學習熱傳遞的相關知識后，知道了“紙鍋燒水”的實驗，同樣的原理，可以利用“氣球燒水”的實驗來解釋熱傳遞的現象.首先往氣球里面吹入適量的氣體，將氣球放在點燃的蠟燭上，發現氣球爆炸了，之后往氣球里面加入一定量的水，再將氣球放在點燃的蠟燭上，發現氣球在一段時間內沒有爆炸，原來是水的導熱性強比熱容大，水吸收氣球膜傳遞來的熱量升溫較慢，同時水汽化帶走部分熱量，使氣球薄膜的溫度低于氣球膜的著火點，所以氣球在一段時間內不會被燒破.

9研究凸透鏡規律

往一個透明的氣球里面裝入一定量的水，用細線將氣球口扎緊.用此時形成的水球模擬凸透鏡，將水球拿到太陽光下，讓太陽光照射在水球上發現氣球后面出現了一個很亮的光斑，在氣球后面較近的位置放置一個物體，通過觀察氣球，發現物體正立、放大的虛像.

氣球是日常生活中常見的物品，能夠通過氣球做的實驗很多，像氣球一樣的實驗小器具還有很多，培養學生的發散性思維，將這些實驗小物品運用到學習物理的知識過程中，一方面將物理知識融入生活，增強學生學習物理的興趣；另一方面，這些小實驗的加入還可以增強學生的動手能力，運用物理知識去解釋這些小現象.