以等效思想為依據(jù)創(chuàng)新物理實(shí)驗(yàn)

從巖+??

由于氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生機(jī)理屬于微觀內(nèi)容，學(xué)生很難對(duì)這一知識(shí)點(diǎn)形成直觀的體驗(yàn)，使得這一概念成為教學(xué)中的難點(diǎn)。教學(xué)中常常使用“雨滴打在傘上”這一例子來解釋氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生機(jī)理，將雨滴等效為運(yùn)動(dòng)的氣體分子，希望學(xué)生能夠通過觀察傘面的形變類比氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生。該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不易觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果，故筆者同樣依據(jù)等效替代這一物理核心思想，對(duì)模擬氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生機(jī)理的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。

1實(shí)驗(yàn)原理

該教具針對(duì)氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生機(jī)理不易觀察的問題，采用乒乓球模擬氣體分子的運(yùn)動(dòng)，將其在水桶內(nèi)無規(guī)則的撞擊桶壁產(chǎn)生的壓強(qiáng)等效看作氣體壓強(qiáng)。由于影響氣體壓強(qiáng)的主要因素在宏觀上表現(xiàn)為氣體體積與環(huán)境溫度的變化，所以本裝置通過用乒乓球的數(shù)量表示氣體體積的大小，用離心風(fēng)機(jī)風(fēng)速的大小模擬環(huán)境溫度的高低。通過固定在桶壁上的壓電陶瓷片將桶壁的振動(dòng)情況采集到示波器中，學(xué)生通過觀察示波器中波形的變化，體會(huì)不同情況下氣體壓強(qiáng)的變化情況。

2實(shí)驗(yàn)裝置及器材

實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。實(shí)驗(yàn)器材：乒乓球若干、壓電陶瓷片、廢舊飲水機(jī)水桶、離心風(fēng)機(jī)、脈寬調(diào)速器、示波器。離心風(fēng)機(jī)及脈寬調(diào)速器參數(shù)見表1、2。

3實(shí)驗(yàn)步驟

3.1實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備

將乒乓球放入水桶內(nèi)，連接離心風(fēng)機(jī)。開啟離心風(fēng)機(jī)并啟動(dòng)示波器，將波形調(diào)至適當(dāng)位置。

3.2空白對(duì)比實(shí)驗(yàn)

當(dāng)開啟離心風(fēng)機(jī)而桶內(nèi)無乒乓球時(shí)，示波器波形無變化，為一條橫向直線。……