易拉罐在高中物理創新實驗中的應用

王若玉

(南京大學附屬中學 江蘇 南京 210008)

物理學是一門以觀察和實驗為基礎的科學，物理學中基本定律都是在實驗基礎上歸納總結出來的.演示實驗是學生生成物理概念、發現規律不可缺少的環節，它在物理教學中起著十分重要的作用.筆者在教學過程中發現，實驗室已有器材部分比較陳舊，部分實驗效果不佳，不能完全滿足教學需求，因此經常會利用生活中廢棄品自制教具來創新實驗.易拉罐取材方便，材料一般是鋁質的，導電性能好、厚度非常小、可塑性強方便剪裁，因此,它是自制教具的優選材料.

以下是筆者利用鋁質易拉罐自制教具的幾個案例.

【案例一】二合一，一分二演示水的表面張力

在易拉罐靠近底部的罐壁上用錐子鉆兩個直徑為1 mm的小孔，兩孔之間孔距為1.5 mm.向易拉罐內注滿水，兩束水流便分別從兩只小孔中流出來.用手指在兩個小孔處觸摸一下，移開手指后發現兩股水流合二為一，如圖1(a)所示，這是由于當手指觸摸兩個小孔時，水的表面張力使水的表面積收縮到最小的趨勢，從而維持一股水流的狀態.用手輕彈一下易拉罐，一股水流又一分為二，如圖1(b)所示，這是由于振動克服了表面張力對水流的束縛作用.

圖1 水的表面張力演示實驗

【案例二】電磁驅動

如圖2所示，取一塊泡沫做為底座，上面固定兩根簽子.左邊是一個鋁質的易拉罐，它穿在一根簽子上，可以自由轉動.右邊是一根用過的水性筆筆桿，同樣穿在簽子上，可以自由轉動.

圖2 電磁驅動演示實驗裝置

將4個釹鐵硼圓形強磁鐵裝在直徑相同的塑料管中，再將塑料管固定在筆桿的中間部位.我們轉動磁鐵時，就能帶動左邊的易拉罐一起轉動.我們知道磁鐵是不能吸引鋁質易拉罐的，那為什么易拉罐會跟著磁鐵一起轉動呢?這是由于當靠近易拉罐的磁鐵迅速轉動時，形成一個快速變化的磁場，通過鋁皮的磁通量不斷變化，鋁皮內就會產生感應電流——渦流，由楞次定律可知感應電流受到的安培力總是阻礙磁鐵和鋁皮之間的相對運動.

【案例三】靜電感應

課本上設置有靜電感應的演示實驗，如圖3所示，A和B是由絕緣柱支持的枕形導體，導體下部貼有金屬箔.由于實驗室配置的枕形導體表面不夠光滑、金屬箔尺寸小、顯示都不夠清晰等原因，實驗現象不明顯.筆者在靜電計的金屬球處安裝易拉罐，兩個易拉罐組合到一起，替代枕形導體，如圖4所示，實驗效果非常理想.

圖3 課本上的靜電感應演示實驗

圖4 筆者設計的靜電感應演示實驗裝置

【案例四】靜電小風車

如圖5(a)所示，取一塊易拉罐的鋁皮，在白紙上畫好風車葉輪的形狀，把畫好的圖案用膠水貼到易拉罐的鋁皮上，用剪刀剪下葉輪，將葉輪的尖端向一側彎折，最后使葉輪平整.取一塑料泡沫作為底座，縫衣針扎進其中，在葉輪中心扎一凹坑，針尖頂在葉輪中心的凹坑內，讓葉輪平衡,如圖5(b)所示.

圖5 靜電小風車實驗裝置

用導線將靜電起電機和縫衣針相連，轉動靜電起電機開始發電，葉輪便向葉輪尖端指向相反的方向轉動，這是由于導體尖端部分電荷密度大，當增大到一定程度時，周圍產生很強的電場使空氣電離，尖端的電荷向空氣中釋放，形成尖端放電，根據反沖原理，葉輪將受到相反方向的作用力向著尖端指向反方向轉動.

筆者用易拉罐制作的幾個教具在教學中取得了很好的效果，具體體現在以下幾個方面：

(1)用易拉罐制作的教具貼近生活，學生感覺親切、好奇，產生了強烈的求知欲望和學習興趣，急于探索感性現象背后的理論知識；同時增強了變“廢”為“寶”的環保意識.

(2)引導學生共同參與制作教具，從發現問題，解決問題到創造性地設計出新教具的過程中，培養了學生的創造性思維和實踐動手能力.

(3)教師開發利用易拉罐等生活中的器材制作教具來填補教材中部分實驗空白，要求教師熱愛教學科研，勤于觀察思考.從設想開始到動手設計、制作、試用，最后定型，都要經過深思熟慮和反復打磨，有利于提高物理教師的專業素養.

(4)易拉罐等生活器材取材容易、操作方便，與廠家器材相比價格低廉，更易于同行之間推廣.