談物理實(shí)驗(yàn)器材的深度開(kāi)發(fā)

齊朝遠(yuǎn)

摘 要：實(shí)驗(yàn)室設(shè)備和器材是教師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)及研究的基本物質(zhì)資源，作為一名初中物理教師，在開(kāi)發(fā)和利用實(shí)驗(yàn)室資源的過(guò)程中，重點(diǎn)做好實(shí)驗(yàn)室器材和設(shè)備的功能挖掘，即挖掘器材單一的使用功能，爭(zhēng)取物盡其用。其中我對(duì)真空罩的功能開(kāi)發(fā)和利用有了一定的認(rèn)識(shí)。

關(guān)鍵詞：大氣壓;真空罩;深度開(kāi)發(fā)

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虮M顯物理學(xué)的魅力與神奇，實(shí)驗(yàn)是認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)有助于加深學(xué)生對(duì)物理概念、物理規(guī)律的理解，有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和創(chuàng)新精神。

實(shí)驗(yàn)室設(shè)備和器材是教師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)及研究的基本物質(zhì)資源，作為一名初中物理教師，在開(kāi)發(fā)和利用實(shí)驗(yàn)室資源的過(guò)程中，重點(diǎn)做好實(shí)驗(yàn)室器材和設(shè)備的功能挖掘，即挖掘器材單一的使用功能，使之一物多用，物盡其用。其中我對(duì)真空罩的功能開(kāi)發(fā)和利用有了一定的認(rèn)識(shí)。

初中物理課本當(dāng)中，在講到聲音的產(chǎn)生和傳播時(shí)，介紹了“真空鈴實(shí)驗(yàn)”。實(shí)驗(yàn)裝置：玻璃罩、抽氣盤、電動(dòng)抽氣泵，發(fā)聲玲。實(shí)驗(yàn)過(guò)程：當(dāng)把發(fā)聲的玲放到抽氣盤上，再把抽氣盤上扣上玻璃罩，聽(tīng)到鈴聲較大，開(kāi)啟抽氣泵聽(tīng)到鈴聲逐漸減小，最后幾乎無(wú)聲，因而得到結(jié)論，真空不能傳聲。實(shí)驗(yàn)效果明顯。

真空罩難道只能做這一個(gè)實(shí)驗(yàn)嗎？當(dāng)然不是，在講到大氣壓的相關(guān)知識(shí)時(shí)，為了達(dá)到極佳的實(shí)驗(yàn)效果，真空罩又能派上用場(chǎng)了。

一、反證法證明大氣壓強(qiáng)存在的實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)器材：電動(dòng)抽氣泵，抽氣盤，玻璃罩，吸盤，彩色氣球，200g鉤碼3個(gè)。實(shí)驗(yàn)原理解析：當(dāng)吸盤吸在玻璃罩內(nèi)頂部時(shí)，由于部分同學(xué)認(rèn)為是吸盤被粘在了玻璃罩頂部，為了糾正這部分同學(xué)的認(rèn)識(shí)，在實(shí)驗(yàn)中通過(guò)抽氣泵把玻璃罩內(nèi)的空氣逐漸抽走，玻璃罩內(nèi)的氣壓逐漸減?。梢酝ㄟ^(guò)氣球體積的增大說(shuō)明），吸盤受到向上的壓力逐漸減小，一會(huì)兒，在重力作用下吸盤掉落。所以說(shuō)明吸盤不是粘在玻璃罩內(nèi)頂?shù)?，而是因?yàn)榇髿鈮旱淖饔脡涸诓Ａ?nèi)頂?shù)摹?/p>

實(shí)驗(yàn)演示過(guò)程：

同學(xué)們好，我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了大氣壓強(qiáng)的知識(shí)，請(qǐng)大家觀察下面的現(xiàn)象，思考一下原因。同學(xué)們請(qǐng)看，我手中有一吸盤，（邊說(shuō)邊做）向著玻璃罩內(nèi)頂用力擠壓吸盤，吸盤被吸住了。大家看吸的還很牢固。把600g的鉤碼掛在吸盤上，吸盤仍然吸在上面。請(qǐng)問(wèn)同學(xué)們是什么原因使吸盤牢牢吸在玻璃罩上的呢？有的同學(xué)說(shuō)是老師提前涂了502，吸盤被粘住了。還有同學(xué)說(shuō)是因?yàn)榇髿鈮旱淖饔?，把吸盤壓在了玻璃罩上。到底誰(shuí)說(shuō)的對(duì)呢？通過(guò)下面的實(shí)驗(yàn)我們來(lái)分析一下誰(shuí)的理由正確。

同學(xué)們請(qǐng)看，先把3個(gè)鉤碼摘下來(lái)，給吸盤減輕負(fù)重，這樣吸盤更不容易掉落了。將吹有少量空氣且扎好的氣球放在抽氣盤，再把玻璃罩罩在抽氣盤上，密封好。啟動(dòng)抽氣泵，我 們看到氣球體積逐漸變大，不一會(huì)兒吸盤掉落下來(lái)。分析現(xiàn)象：吸盤掉落說(shuō)明老師沒(méi)有提前涂502。抽氣過(guò)程中氣球體積不斷變大，說(shuō)明玻璃罩內(nèi)的氣壓不斷減小，吸盤掉落也是因?yàn)槲P受到的氣體壓力不斷減小，最終在重力作用下掉落下來(lái)。所以說(shuō)明吸盤不是粘在玻璃罩內(nèi)頂?shù)?，而是因?yàn)榇髿鈮旱淖饔脡涸诓Ａ?nèi)頂?shù)摹?/p>

我們經(jīng)常舉例吸盤吸在玻璃上利用的是大氣壓強(qiáng)，往往只是口頭解釋，利用真空罩實(shí)驗(yàn)裝置，通過(guò)反證法的思路去說(shuō)明了吸盤吸在玻璃上是大氣壓的緣故，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，便于學(xué)生理解。

二、揭示“用吸管喝飲料”原理的實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)器材：電動(dòng)抽氣泵，抽氣盤，玻璃罩集氣瓶，打好孔的橡皮塞1個(gè)（和集氣瓶匹配），彎好的玻璃管，自制公道杯1個(gè)，小燒杯一個(gè)，加入紅墨水的水適量。

當(dāng)解釋用吸管喝飲料的的原理時(shí)，有些同學(xué)不太理解是大氣壓的作用，覺(jué)得是把飲料吸入口中的。本實(shí)驗(yàn)是模擬喝飲料的過(guò)程，把燒瓶外部的氣壓減小時(shí)，燒瓶?jī)?nèi)部氣壓大于外部氣壓，于是集氣瓶?jī)?nèi)的水會(huì)從瓶?jī)?nèi)通過(guò)玻璃管流向燒瓶外的公道杯中，利用虹吸原理，公道杯中的水超過(guò)導(dǎo)管的最高處時(shí)，公道杯中的水全部流入下面的小燒杯中。

實(shí)驗(yàn)演示過(guò)程：

同學(xué)們好，大家知道用吸管喝飲料時(shí)是利用了我們學(xué)過(guò)的什么知識(shí)嗎？好，有同學(xué)說(shuō)是利用大氣壓把飲料壓入口中的，又有同學(xué)說(shuō)飲料是吸入口中的。到底誰(shuí)說(shuō)的對(duì)呢？看看下面的實(shí)驗(yàn)，我們不吸吸管，飲料會(huì)不會(huì)流出來(lái)。

同學(xué)們請(qǐng)看，這個(gè)集氣瓶中裝有滴了紅墨水的水，我們把連有玻璃管的橡皮塞蓋緊，將瓶子放到抽氣盤上，在管口處放一個(gè)自制的公道杯，公道杯下面放一個(gè)小燒杯。這樣，一旦集氣瓶中的水流出，就可成為公道杯的一個(gè)自動(dòng)供水裝置。

現(xiàn)在，我們把玻璃罩緊密罩在抽氣盤上，啟動(dòng)抽氣泵，注意觀察，我們看到集氣瓶中的水自動(dòng)流出，不斷流向公道杯中。公道杯中的水超過(guò)導(dǎo)管的最高處時(shí)，公道杯中的水全部流入小燒杯。集氣瓶中的水流出，是因?yàn)槠客鈿鈮簻p小時(shí)，瓶?jī)?nèi)水上方的氣壓大于瓶外氣壓，于是集氣瓶?jī)?nèi)的水就從氣壓大的瓶?jī)?nèi)流向氣壓小的瓶外。同理，我們用吸管喝飲料時(shí)，先吸出了吸管內(nèi)的空氣，使吸管內(nèi)氣壓減小，飲料上方的氣壓大于吸管內(nèi)的氣壓，于是飲料就被壓入口中。所以用吸管喝飲料是利用大氣壓把飲料壓入口中的。

本實(shí)驗(yàn)利用真空罩較直觀的表現(xiàn)了吸管喝飲料的原理，學(xué)生容易理解水流出是因?yàn)榧瘹馄客鈿鈮簻p小所致。集氣瓶中流出的水又為公道杯自動(dòng)供水，連帶復(fù)習(xí)了虹吸現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)。

三、在中央電視臺(tái)《加油向未來(lái)》節(jié)目中，也介紹過(guò)利用真空罩進(jìn)行的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

在真空罩內(nèi)，模擬高空低氣壓環(huán)境，放入模擬人體肺部的充氣氣球，模擬人體頭部的棉花糖，一杯冷水。在抽氣過(guò)程中，觀察到氣球炸裂，棉花糖變大，冷水沸騰的神奇現(xiàn)象。主持人提出了追加問(wèn)題，在低氣壓環(huán)境下血液會(huì)不會(huì)沸騰呢？多數(shù)觀眾認(rèn)為低氣壓環(huán)境下血液也會(huì)沸騰。欄目組用一杯滴有紅墨的冷水上蓋有一層保鮮膜，模擬人體血管，通過(guò)真空罩內(nèi)的低氣壓環(huán)境下實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)紅墨水沒(méi)有向冷水那樣沸騰，而是沒(méi)有變化。原因是，當(dāng)紅墨水外部氣壓降低時(shí)，其內(nèi)部氣泡也想膨脹，但是薄膜壓著液面，所以氣泡無(wú)法膨脹，我們就看到頁(yè)面上蓋有保鮮膜的紅墨水沒(méi)有沸騰。在高空低氣壓環(huán)境下，人體的血洗有血管保護(hù)，相當(dāng)于實(shí)驗(yàn)中的保鮮膜，血管外還有皮膚保護(hù)，所以血液不會(huì)輕易沸騰。通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象加以合理解釋，會(huì)讓人更容易接受和理解。

真空罩在初中物理課本中只是在真空玲實(shí)驗(yàn)中有所利用，在我們的積極開(kāi)發(fā)下，讓真空罩的利用價(jià)值大大提高，當(dāng)然還有很多可以利用真空罩可以開(kāi)發(fā)的實(shí)驗(yàn)，還需要繼續(xù)思考和研究。在今后的教學(xué)中，對(duì)于實(shí)驗(yàn)室中的其它實(shí)驗(yàn)設(shè)備和器材，也要積極開(kāi)發(fā)，深度挖掘器材功能，充分提高實(shí)驗(yàn)器材的利用率，爭(zhēng)取物盡其用。

參考文獻(xiàn)：

[1]秦曉文《實(shí)驗(yàn)改變物理課堂》北京師范大學(xué)出版社2012年7月 P4頁(yè)