青霉素藥瓶在初中物理教學中的應用

(江蘇省蘇州國際外語學校,江蘇　蘇州　215000)

1　引言

初中生對新鮮事物具有天生的好奇心,教師想要提高課堂效率,就必須高度集中學生的注意力,只有學生對教學內容感興趣時,才能積極參與課堂互動,從而收獲新的知識。物理是一門以實驗為基礎的學科,通過實驗既可以幫助學生建立感性認識,又能讓學生感受物理與日常生活的聯系。如果在教學中能適當地引入生活中常見的物品來進行實驗,會讓學生倍感親切,這有利于學生學習興趣的激發和實踐創新能力的培養。同時“一物多用”,能夠逐步培養學生從多角度分析和解決問題的能力,促進創造性思維能力的發展。生活中能用來做物理實驗的物品很多,本文探討青霉素藥瓶在初中物理教學中的應用。

2　青霉素藥瓶在初中物理教學中的應用

在醫院中,青霉素藥瓶用完后,往往被當作廢物丟掉,但在物理教學中卻可以變廢為寶,再配合其他材料可以完成很多的初中實驗,這些直觀的演示實驗和分組實驗能讓學生開闊眼界、思考現象背后的物理原理,從而更加高效地掌握好物理知識。

2.1　聲音的音調演示

往八個青霉素藥瓶內裝入不同量的水,按照水量的多少,從左至右將瓶子排在桌子上,用一根細棒依次敲打瓶子或者貼著每個瓶口吹氣,比較音調高低,引導學生進一步分析兩種情況下的聲源是什么,了解音調和頻率的關系。

2.2　溫度計工作原理的演示

在青霉素藥瓶中裝滿紅墨水,在瓶蓋上開一個小孔,剛好能插進一根細玻璃管,用瓶蓋塞住瓶口。將青霉素藥瓶放入熱水中,觀察細管中水柱的位置變化,然后再把小瓶放入冷水中,觀察水柱的位置。可以觀察到,將青霉素藥瓶放入熱水中后,細玻璃管中水柱液面先下降一點,后又上升至一定高度。為什么會先下降一些呢?因為青霉素藥瓶放入熱水中后,它先受熱膨脹。同樣,將青霉素藥瓶放入冷水中后,細管中水柱液面先上升一點,后又下降至一定高度。所以測量溫度時,一定要放一會兒,等溫度計示數穩定后再讀。其實家庭和實驗室里常用的溫度計就是根據液體的熱脹冷縮規律制成的。只是里面的液體不是水,而是酒精、水銀等,因為水有反膨脹現象,低于4℃時,溫度下降,體積反而增大,所以溫度計內的液體一般不用水。

2.3　冰的熔化分組實驗

在青霉素藥瓶的瓶蓋中央鉆個孔,孔徑大小以能放入溫度計為宜,將一些銅芯導線中的細銅絲抽出,卷成小的銅墊圈,放入瓶底。在青霉素藥瓶中加入約2/5的水,蓋上瓶蓋,將溫度計穿過瓶蓋小孔插入水中,注意不要接觸瓶底的銅墊圈,將整個裝置放入冰箱冷凍室冷凍結冰,時間以三小時左右為宜。課前十五分鐘左右,將整個裝置取出,放入保溫箱,兩人一組觀察冰的熔化過程,每隔1分鐘記錄一次溫度計示數,畫出冰熔化前后溫度隨時間變化的圖像。需要注意的是,要人為地控制冰的熔化速度：先讓它在空氣中自然升溫,4-5分鐘后升到0℃,再將裝置放入溫水中,攪拌溫水使冰熔化,冰全部熔化后,將裝置從溫水中取出,再放入空氣中升溫幾分鐘。通過分組實驗,學生不僅可以觀察到冰熔化時溫度不變,還可以觀察到冰水混合物的固液共存態,加深對晶體熔化條件和特點的理解。

2.4　放大鏡的分組實驗

在青霉素藥瓶內裝滿水,蓋緊瓶蓋,用它觀察書本上的字或者自己的手指,會發現字變大或手指變粗,但仍然是正立的,這類似于放大鏡的效果。通過仔細觀察,發現裝滿水的瓶子只有橫向放大效果,也就是只變胖不變高。根據這個現象,再去做類似這樣的題就沒有任何障礙了，將盛滿水的圓柱形透明玻璃杯貼近書本,透過玻璃杯觀看書上的鸚鵡圖片(圓圈中的鸚鵡圖與書本中的鸚鵡圖實際大小相等),所看到的虛像是哪個?這個分組實驗直觀、生動、有趣,滿足了孩子們的好奇心,激發了學生學習物理的熱情。

2.5　容器體積和容積的演示

在學習“物質的物理屬性”一章中的“容器體積和容積”時,有學生認為容器體積和容積是一回事,而事實并非如此。如果只是理論講述容器的體積和容積的區別,往往效果很差,學生理解不了。筆者通過一個小的青霉素藥瓶來演示什么是容器的體積,什么是容器的容積。準備兩只量筒、一只燒杯、適量的水,先將水倒滿青霉素藥瓶,再把瓶內的水倒入量筒中,量筒的示數就是容積,所以同一瓶子裝滿不同的液體時,這些液體的體積和瓶子的容積是相等的。再在另一只量筒中倒入適量的水,讀出此時的示數為V1,再將青霉素藥瓶開口朝下,放入量筒中使其沉底(注意量筒直徑要大于青霉素藥瓶的瓶口直徑,也可以采用量杯),讀出此時量筒內水的總體積為V2,則青霉素藥瓶的體積就為(V2-V1)。看完演示實驗,容器容積和體積的區別就一目了然,學生解題時就能迎刃而解,不再受前概念的影響。

2.6　浮沉條件的分組實驗

在青霉素藥瓶中裝入適量的細沙,蓋緊瓶蓋后放入裝有水的燒杯中,使其處于懸浮狀態。學生四人一組,再提供細沙、鹽、玻璃棒,如何讓青霉素藥瓶上浮和下沉?通過往瓶內增加細沙改變青霉素藥瓶的重力,或者往水中加鹽改變液體密度,從而改變青霉素藥瓶受到的浮力,來改變小瓶的浮沉。通過分組實驗,很順利地就總結出改變浮沉條件的兩種方法:改變物體的重力或者改變物體受到的浮力。學生再也不用死記硬背地去記住結論,千言萬語講不明白的物理知識,一做實驗就明明白白,還增強了學生的學習熱情和樂趣。

2.7　浮沉子的演示

在青霉素藥瓶的瓶蓋上開一個小孔,向瓶中注入適量的水,倒立放入裝有大半瓶水的塑料飲料瓶中,使青霉素藥瓶恰好浮在水面上,旋緊飲料瓶蓋。用雙手擠壓飲料瓶,青霉素藥瓶蓋上的小孔進水后,自身重力增加,重力大于浮力,青霉素藥瓶逐漸下沉;松手后,瓶內的水流出,自身重力變小,重力小于浮力,青霉素瓶逐漸上浮。即通過外部壓強的變化,改變浮沉子內部氣體的體積,從而達到控制青霉素藥瓶既能上浮也能下沉的目的,這就是浮沉子的工作原理,而潛水艇與浮沉子的升降道理是相同的。通過實驗演示,學生對于浮沉子和潛水艇的工作原理就基本理解了。

制作浮沉子要注意兩點:(1) 浮沉子內部必須有一定量的氣體(因固體、液體的體積不易隨壓強的變化而變化);(2) 要控制好整個浮沉子的平均密度,使外界壓強較小時,整個浮沉子的平均密度應稍稍小于周圍液體的密度。

3　小結

利用青霉素藥瓶進行演示和分組實驗,鍛煉了學生的動手能力、觀察能力和思考能力,加深了學生對物理知識的理解,培養了學生的實踐創新能力。其實,生活中的很多物品都可以用于物理教學,老師們要多挖掘、多動手來找到切實可行的實驗方案,利用這些物品不僅可以彌補實驗器材的不足,變演示實驗為分組實驗,還可以增加實驗的親切感,喚起學生的學習動機,提高教學效果,最終提高學生的核心素養。