易拉罐在初中物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中的妙用

(1. 山東省淄博市第六中學(xué),山東 淄博 255000;2. 山東省淄博市第四中學(xué),山東 淄博 255000)

1 引言

將創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教具應(yīng)用于初中物理教學(xué),不僅能豐富課堂內(nèi)容,拓寬學(xué)生視野,也能提高學(xué)生運(yùn)用物理知識(shí)的能力,增進(jìn)物理學(xué)習(xí)的興趣。經(jīng)過(guò)近半年的努力,我們運(yùn)用生活中常見(jiàn)的易拉罐等材料設(shè)計(jì)、制作出涉及初中物理力、熱、聲、光、電、磁等內(nèi)容的多個(gè)實(shí)驗(yàn)器材,并運(yùn)用于課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué),取得了較好的效果。

2 力學(xué)

2.1 研究能的相互轉(zhuǎn)化

如圖1所示，利用“易拉罐自動(dòng)爬坡機(jī)”研究能的相互轉(zhuǎn)化，需要的器材為:易拉罐、粗橡皮筋、鉤碼、粗鐵絲等。制作和實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下:用錐子在易拉罐的底部開(kāi)一個(gè)小孔,將鉤碼用細(xì)繩綁在橡皮筋的中部穿入罐中,橡皮筋一端穿過(guò)小孔后用竹簽固定,另一端穿過(guò)鐵絲固定在罐口。做好后將它從斜面上滾下,此過(guò)程中機(jī)械能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能,滾到斜面底端后,由于橡皮筋的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為易拉罐的機(jī)械能,所以會(huì)觀察到易拉罐能夠自動(dòng)沿斜面上滾的現(xiàn)象。

圖1

2.2 研究大氣壓的存在

如圖2所示，自制“易拉罐覆杯實(shí)驗(yàn)裝置”,演示大氣壓的存在。需要的器材為:易拉罐、亞克力板、水槽等。操作過(guò)程如下:用錐子在易拉罐底部中間位置鉆一個(gè)小孔,用手指堵住小孔,往易拉罐中倒?jié)M水,沿易拉罐口平推亞克力片至完全封住罐口,倒扣過(guò)來(lái),由于大氣壓的作用,會(huì)發(fā)現(xiàn)亞克力板沒(méi)有掉落,水也沒(méi)有流出。當(dāng)松開(kāi)堵住小孔的手指時(shí),亞克力板掉落，同時(shí)水也從易拉罐中流出。

圖2

3 熱學(xué)

圖3

利用如圖3所示的“易拉罐酒精炮”,演示內(nèi)燃機(jī)原理。需要的器材為:易拉罐、一次性紙杯、裝有醫(yī)用酒精的小噴壺等。具體操作過(guò)程如下:用錐子在易拉罐底部中間位置鉆一小孔,從罐口處注入酒精,用一次性紙杯扣在易拉罐罐口位置,用手捂一捂罐體加快酒精蒸發(fā),用打火機(jī)對(duì)準(zhǔn)罐底部小孔位置點(diǎn)火。罐內(nèi)酒精劇烈燃燒,將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,氣體對(duì)外做功轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，將紙杯打出去,并發(fā)出爆炸聲，實(shí)驗(yàn)應(yīng)由教師操作，注意安全。

4 聲學(xué)

圖4

利用如圖4所示的“聲振小風(fēng)車(chē)”,研究聲音傳播能量。需要的材料為:易拉罐,回形針、五邊形帶孔塑料紙片、五邊形帶孔塑料花。具體操作過(guò)程如下:用錐子在易拉罐罐底和與底相平的側(cè)邊各打一個(gè)小孔,把回形針掰成“7”字形,穿過(guò)易拉罐的側(cè)邊小孔后再安裝在易拉罐底部上,并用膠帶固定。將五邊形塑料片和花瓣作為風(fēng)車(chē)的扇葉套在回形針上,對(duì)著易拉罐罐口發(fā)聲,由于聲音能夠傳遞能量,使得易拉罐底部振動(dòng),于是帶動(dòng)風(fēng)車(chē)轉(zhuǎn)起來(lái)。增大聲音的響度,會(huì)觀察到小風(fēng)車(chē)轉(zhuǎn)速變快。

5 光學(xué)

圖5

利用如圖5所示的“易拉罐針孔照相機(jī)”，研究小孔成像現(xiàn)象。需要的材料為:易拉罐、半透明塑料板、“F”光源等。具體操作過(guò)程如下:用錐子在易拉罐的底部扎一個(gè)直徑小于1mm的小孔,用膠槍將半透明塑料板固定在易拉罐開(kāi)口的一端,讓小孔對(duì)準(zhǔn)F光源,就可以在屏幕(塑料板)上看到倒立的影像。同樣,用美工刀在另一個(gè)易拉罐底部開(kāi)一個(gè)邊長(zhǎng)小于1mm的三角形小孔,將小孔對(duì)準(zhǔn)F光源,觀察像的變化。相比于課本上的實(shí)驗(yàn)裝置,“F”光源比蠟燭亮得多,再加上相對(duì)封閉的易拉罐制造了較暗的環(huán)境,使得所成像更明顯,在白天明亮環(huán)境下亦可清晰觀察到。另外,利用“F”光源能更直觀地展示像與物不但上下相反,左右也相反的成像特點(diǎn)。再者,兩次實(shí)驗(yàn)改變了小孔的形狀,讓學(xué)生觀察像的形狀是否變化,豐富了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,利于學(xué)生更好理解小孔成像的原理和特點(diǎn)。

6 靜電學(xué)

6.1 研究帶電體的性質(zhì)

利用如圖6所示制成“聽(tīng)話的易拉罐”,研究帶電體的性質(zhì)。需要的材料為:易拉罐、毛皮、橡膠棒、黃豆等。具體操作過(guò)程如下:將易拉罐放在水平桌面上,用毛皮摩擦過(guò)的橡膠棒靠近易拉罐,由于帶電體能夠吸引輕小的物體,易拉罐會(huì)向前滾動(dòng),越滾越快。當(dāng)把橡膠棒放在易拉罐的另一側(cè),易拉罐會(huì)先減速后再反向加速。為了提高實(shí)驗(yàn)效果和趣味性,在易拉罐中放幾粒黃豆,滾動(dòng)時(shí),黃豆在易拉罐內(nèi)壁上滾動(dòng)會(huì)發(fā)出聲音。

圖6

6.2 研究靜電現(xiàn)象

利用如圖7所示的“靜電鈴鐺”,研究靜電現(xiàn)象。需要的材料為:帶拉環(huán)易拉罐、靜電感應(yīng)起電機(jī)、雪糕棍、泡沫墊板等。具體操作過(guò)程如下:將準(zhǔn)備好的4個(gè)易拉罐并排放在泡沫墊板上,兩個(gè)易拉罐間距為2cm左右,并用膠固定。再用雪糕棍將易拉罐的上端連接,也用膠固定。把3個(gè)易拉罐的拉環(huán)拆下來(lái),用棉線將它們分別懸掛在雪糕棍上。把鱷魚(yú)夾導(dǎo)線一端夾在起電機(jī)的放電小球上,一端夾在第一個(gè)易拉罐上,另一根鱷魚(yú)夾導(dǎo)線一端夾在第4個(gè)易拉罐上,一端接地。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)起電機(jī)時(shí),起電機(jī)產(chǎn)生的電荷通過(guò)導(dǎo)線轉(zhuǎn)移到第一個(gè)易拉罐上,由于帶電體能夠吸引輕小物體,拉環(huán)會(huì)被吸過(guò)來(lái),因接觸罐體而帶上同種電荷。由于同種電荷相互排斥,拉環(huán)會(huì)擺向第二個(gè)易拉罐,從而使第二個(gè)易拉罐接觸帶電,使得第二、第三個(gè)拉環(huán)依次擺動(dòng)起來(lái)。由于第四個(gè)易拉罐接地會(huì)將靜電導(dǎo)走,靜電會(huì)持續(xù)地從起電機(jī)經(jīng)拉環(huán)傳遞下去,拉環(huán)就會(huì)來(lái)回敲打罐體,發(fā)出悅耳的響聲。

圖7

7 電磁學(xué)

圖8

利用如圖8所示的“易拉罐電磁小風(fēng)扇”,研究電流的磁效應(yīng)。需要的材料為:易拉罐、風(fēng)扇扇葉、圓柱形強(qiáng)磁鐵、線圈、電動(dòng)機(jī)電刷、鐵絲等。具體操作過(guò)程如下:用手鉆在易拉罐的兩端中心處各鉆一個(gè)小孔,并用鐵絲穿過(guò)、固定在支架上。鐵絲的一端固定扇葉,另一端固定電刷。在易拉罐罐體中間處均勻固定四個(gè)圓柱形強(qiáng)磁鐵,并使磁體朝外一面的磁極相同。將用漆包線繞成的線圈和支撐鐵絲的支架固定在木板上,調(diào)節(jié)支架高度，使磁鐵與線圈間距離為2mm左右。用學(xué)生電源供電,閉合開(kāi)關(guān),由于電流的磁效應(yīng),線圈會(huì)產(chǎn)生磁性。由于同名磁極相互排斥(如果為吸引則需要調(diào)換電源正負(fù)極),而使易拉罐帶動(dòng)扇葉轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。

8 結(jié)語(yǔ)

物理來(lái)源于生活,與科技、社會(huì)有著緊密的聯(lián)系,實(shí)驗(yàn)是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、拓寬學(xué)生視野、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的重要手段。如果我們教師能夠從教學(xué)的角度積極地去引導(dǎo),使學(xué)生能夠自覺(jué)借助身邊的物品動(dòng)手實(shí)驗(yàn),這樣的物理教學(xué)會(huì)更有意義。