活用氣球 妙趣橫生

雷韞銚 雷慶 何憲文

摘 ? 要：利用氣球可以設計許多初中物理實驗。通過豐富多彩的氣球實驗，可以更好地理解物理概念、探究物理規律，培養學生的實踐和動手能力，激發學生的學習興趣。

關鍵詞：氣球;低成本物理實驗;壓強;實驗探究

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ?文章編號：1003-6148（2022）2-0058-3

氣球承載了我們兒時的天真爛漫， 五顏六色的氣球像一根線可以串聯起我們多彩絢麗的童年。氣球在物理教學中也有許多妙用，利用氣球可以實現許多低成本物理實驗，并激發學生的學習興趣。

1 ? ?利用氣球探究壓強的決定因素

實驗器材：氣球，圖釘，雙面膠。

實驗步驟：（1）將一個氣球裝滿水，然后將氣球放在一個圖釘上，氣球被圖釘扎破了，水花四濺（圖1）;（2）將多個圖釘擺成矩形狀，并用雙面膠將圖釘粘在塑料板上，將一個氣球裝滿水，然后將氣球放在圖釘床上，氣球居然完好無損（圖2）。同樣的一個水氣球，怎么會出現兩種不同的命運呢？

實驗原理：壓強等于物體單位面積上的壓力，在壓力一定的情況下，受力面積越小，壓力的作用效果即壓強越大，所以一根圖釘扎破了水氣球，而多個圖釘組成的圖釘床受力面積較大，壓強較小，所以沒有扎破水氣球。

生活中的“磨刀不誤砍柴工”，是為了減小受力面積增大壓強。相反，鐵軌的枕木、坦克的履帶則是增大受力面積，從而減小壓強。

2 ? ?利用氣球探究液體內部的壓強

實驗器材：氣球，透明塑料瓶，橡皮筋。

實驗步驟：（1）將透明塑料瓶裝滿水;（2）用橡皮筋將氣球膜綁在塑料瓶開口端;（3）將塑料瓶倒置，發現氣球膜向外發生了較大的形變;（4）將透明塑料瓶緩慢傾斜，發現氣球膜的形變逐漸減小（圖3）;（5）最后，用針沿四面八方將氣球刺幾個小孔，將氣球套在水龍頭上，我們發現水從氣球的各個小孔四面八方冒出（圖4）。

實驗原理：液體受到重力作用，且具有流動性，所以液體內部存在壓強，液體內部的壓強與液體的密度和深度均有關。對于同種液體，深度越深，壓強越大;同一深度處，液體向各個方向的壓強相等。將塑料瓶傾斜，減小了塑料桶底部液體的深度，壓強減小，氣球膜的形變逐漸減小。圖4實驗中，液體內部各個方向均有壓強，所以水四面八方從小孔冒出。

生活中水壩建成上窄下寬，因為深度越深處，水的壓強越大。 測量血壓的水銀血壓計，就是用水銀柱的高度來測量血壓的大小。

3 ? ?利用氣球可以探究氣體的壓強

實驗器材：兩個氣球，兩根細線。

實驗步驟：（1）將一個氣球吹滿氣，用細線系上，向氣球吹氣，氣球跑了（圖5）;（2）將另一個氣球吹滿氣，用細線系上，將兩個氣球平行掛在一起（圖6），往兩只系著細線的氣球中間吹氣時，氣球很輕，它們應該也會被吹走吧？奇怪的事情發生了，兩個氣球居然相互靠近而不是遠離（圖7）。

實驗原理：這是因為流體流速越大，流體壓強越小，向兩氣球中間吹氣，兩氣球間的空氣流速大于兩氣球之外的氣體流速，兩氣球間的氣體壓強小于兩氣球之外的氣體壓強，兩氣球在氣體壓力差的作用下相互靠近;氣體流速大的位置壓強小。

生活中，將一枚硬幣放在桌面上，往硬幣上方吹氣，我們發現硬幣會往上“跳”起來，表明硬幣上方的氣流越大時壓強越小，而硬幣下方的氣流小壓強大，形成向上的壓強差把硬幣“托”起。飛機要飛上天，需要一個向上的升力，因此機翼有一定的仰角，當空氣經過的時候，少部分空氣往上走，大部分空氣則往下走，上面空氣較少，流速很快，而流速快的地方壓力很小，因此機翼上方向下的壓力就小于機翼下方向上的升力，升力往上推，飛機自然就飛起來啦（圖8）。其實抽油煙機也是利用這個道理。

吹氣球也有學問，我們發現吹氣球時開始比較費力，需要一鼓作氣猛力地將它吹開。可是，吹開以后，就感覺不那么費力了。這是為什么呢？

實驗器材：兩個氣球，吸管，夾子。

實驗步驟：（1）取兩個規格相同的不同顏色的氣球，將它們分別吹成一大一小的形狀，用橡皮筋扎緊（圖9）;（2）將一個夾子壓在一個吸管中間，做成一個開關閥，將吸管兩部分隔開;（3）把大小兩個氣球的預留口部分用橡皮筋分別捆扎在開關閥兩側;（4）將開關閥打開，你會發現一個有趣的現象：小氣球越來越小，大氣球越來越大（圖10）。

實驗原理：氣球內的氣壓與氣球的球面半徑有關，球面半徑越大，氣壓越小。小氣球內的氣壓比大氣球內的氣壓大，小氣球把大氣球吹起來了，氣體不斷從小氣球流入大氣球內，一直到兩邊氣壓平衡為止。原來氣體的壓強宏觀上與氣體的體積和溫度有關，一定質量的氣體，體積越小，單位時間氣體與容器壁撞擊的次數增加，壓強就增大。氣體體積一定時，溫度升高，分子運動加快，同樣氣體與容器壁撞擊次數增加，壓強也增大。

我們觀察水中金魚吐出的氣泡，氣泡上升過程中體積會逐漸變大。原來，一定的水深時，氣泡內氣體壓強等于氣泡外水的壓強，當氣泡上升時，氣泡外水的壓強會變小，由于氣泡內氣體壓強的作用，氣泡的體積就會變大，從而內部壓強變小，跟氣泡外水的壓強相平衡。

4 ? ?利用氣球可以探究小車的動力

用于沖洗地面的軟水管，當水從管口射出時，水管會旋轉起來。那么，我們可否用氣球讓小車運動呢？

實驗器材：小車，吸管，膠帶，橡皮筋。

實驗步驟：（1）用橡皮筋把氣球和吸管綁好，用膠帶把它們固定在車子的底盤上;（2）將氣球吹滿氣，然后放到路面上測試;（3）調整吸管的方向，使得小車跑得既平又穩，把吸管的方向固定住，如圖11所示。

實驗原理：根據動量守恒定律，物體的質量與速度的乘積稱為動量，在一定條件下，物體系統的動量守恒。氣球中的氣流向后沖，給小車一個反作用，小車就會向前運動，所以，氣球吹出的氣流充當了小車前進的動力。

生活中的煙花為什么可以升空呢？點燃煙花后其產生的火焰熱氣向下排出，產生的反作用力將筒體反向彈起，從而讓煙花升空。火箭升空也與之類似。

生活中物理無處不在，只要我們留意觀察生活中各種各樣的物理現象，認真思考，就會發現其中的物理規律，對生活的感知由表象而轉為內在，從生活走進物理。同時，我們可將學到的物理知識和物理規律運用到日常生活中去，大膽實踐，努力解決實際問題，學以致用。

參考文獻：

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[3]廖伯琴.物理八年級[M].上海：上海科學技術出版社，2017.（欄目編輯 ? ?蔣小平）

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