大氣壓噴泉實驗儀

張曉紅

(慶陽第三中學(xué),甘肅 慶陽 745000)

在文獻(xiàn)[1]中，“追尋守恒量——能量”這一節(jié)中為了引入能量轉(zhuǎn)化的概念，教材中列舉了江河中水的勢能、動能的轉(zhuǎn)化，水的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，實例雖然不難理解，教師講解也不難，但學(xué)生聽起來卻感覺枯燥無味. 為了調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識，設(shè)計了大氣壓噴泉實驗儀.

1 大氣壓噴泉實驗儀的制作

大氣壓噴泉實驗儀示意如圖1所示，實物圖如圖2所示.

圖1 大氣壓噴泉實驗儀

圖2 大氣壓噴泉實驗儀實物圖

1.1 實驗裝置的制作方法

在有機(jī)玻璃板上的適當(dāng)位置打孔，將小水泵、電流表、微型發(fā)電機(jī)、飲料瓶等固定在有機(jī)玻璃板上，將飲料瓶一側(cè)燙平，制成扁形的塑料瓶，固定在有機(jī)玻璃板右上方，在飲料瓶下方固定微型發(fā)電機(jī)，制作小葉輪裝在微型發(fā)電機(jī)的輪軸上. 將小水泵的出水管插入塑料瓶中，入水管插入底座的塑料桶中.

1.2 大氣壓持續(xù)噴泉的制作

用燒瓶制作大氣壓噴泉，在燒瓶的橡膠塞上打2個孔，1個孔插入尖嘴玻璃管(做噴泉用)，尖嘴端在燒瓶內(nèi)，另一端插入塑料瓶中；另1個孔插入玻璃管，用橡膠管連接1根長玻璃管，出水端正對小葉輪；2根玻璃管形成一定的高度差，2個玻璃管的高度差越大，水在燒瓶中噴出的速度也越大. 在大氣壓作用下可以使塑料瓶的水從尖嘴玻璃管中噴出，在燒瓶內(nèi)形成噴泉，用光照射可以在燒瓶中形成美麗的彩虹，噴在燒瓶中的水可以從另一個玻璃管流出，沖擊微型發(fā)電機(jī)的葉輪. 為了防止水沖擊微型發(fā)電機(jī)葉輪時，水四處亂濺，可將微型發(fā)電機(jī)罩在透明的塑料瓶罩中，這樣水沖擊微型發(fā)電機(jī)的小葉輪時濺出的水可以留在透明的塑料瓶罩中，然后使水一并流到底座的用塑料桶制作的水槽中. 如果2個玻璃管的入水口和出水口高度差太小，流出的水速度小，沖擊小葉輪時發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度較慢，小燈泡就可能不發(fā)光，還可通過小量程電流表測量發(fā)電機(jī)的電流；同時，也可以說明有電能的產(chǎn)生，用來演示小葉輪的動能轉(zhuǎn)化為電能的現(xiàn)象.

找2個塑料桶作為底座，將塑料桶在中間開1個槽，將有機(jī)玻璃板從槽中插入，這樣塑料桶既可做有機(jī)玻璃板的支架，又可盛水，使用時先將水注入塑料桶，使裝置穩(wěn)定. 將小水泵的入水管放入裝有微型發(fā)電機(jī)下方的塑料桶內(nèi)，出水管放入到上方的飲料瓶內(nèi)，使從塑料瓶流下的水再被小水泵抽出，使水形成循環(huán)，這樣實驗裝置就制作好了，也可以使噴泉的出水玻璃管的高度增加，水的流速增加可以使與發(fā)電機(jī)連接的二極管發(fā)光. 另外用小風(fēng)機(jī)吹小發(fā)電機(jī)的葉輪，也可以使發(fā)電機(jī)發(fā)電，帶動小燈泡發(fā)光，演示風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能.

2 實驗裝置的使用方法

在使用時將實驗儀器放在桌上，在2個底座塑料瓶注入一定量的水，使實驗裝置的重心較低，可以使儀器比較穩(wěn)定地放在桌子上，接通電源使水泵工作，將水抽到飲料瓶內(nèi)，將電能轉(zhuǎn)化為水的重力勢能. 再通過大氣壓噴泉，依靠大氣壓做功，轉(zhuǎn)化為水的動能和勢能，水從燒瓶中流下，把水的重力勢能轉(zhuǎn)化為水的動能，水沖動小葉輪，帶動微型發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動，再把水的動能轉(zhuǎn)化為微型發(fā)電機(jī)的動能，通過磁場把動能轉(zhuǎn)化為電能，通過小燈泡發(fā)光和電流表指針的偏轉(zhuǎn)顯示出來.

3 結(jié)束語

該實驗儀可展示能量的轉(zhuǎn)化過程，通過演示物理現(xiàn)象向?qū)W生提供能量的轉(zhuǎn)化的感性認(rèn)識. 該實驗也可以用鼓風(fēng)機(jī)吹動小風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉輪，發(fā)電機(jī)工作作為水泵的電源，帶動小水泵抽水，演示風(fēng)能與機(jī)械能、電能之間的轉(zhuǎn)化.