對兩個(gè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的改進(jìn)

物理學(xué)作為一門實(shí)驗(yàn)學(xué)科，演示實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中具有重要的作用，在設(shè)計(jì)演示實(shí)驗(yàn)時(shí)要遵循科學(xué)性、直觀性和簡潔性的原則。筆者發(fā)現(xiàn)在我們所使用的教材［1］中，“探究液體內(nèi)部的壓強(qiáng)”和“探究杠桿的平衡條件”兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)有不足之處，提出我們的意見和改進(jìn)建議如下：

1 探究液體內(nèi)部壓強(qiáng)

教材中裝置如圖1所示 ，編者認(rèn)為當(dāng)裝置浸入水中之后，可以看見上、下、左、右的四個(gè)橡皮膜都向內(nèi)部凹陷，而且發(fā)現(xiàn)左右橡皮膜凹進(jìn)去的程度相同，下面橡皮膜凹進(jìn)去的程度比上面橡皮膜凹進(jìn)去的程度要大。筆者在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)下面的橡皮膜凹陷程度很明顯，但是上面的橡皮膜凹陷程度很小，甚至是向外凸出的，很難看見上面的橡皮膜向內(nèi)部凹陷。

分析 整個(gè)實(shí)驗(yàn)器材內(nèi)部的氣體是密封的，下面的橡皮膜受到水的壓強(qiáng)大，會(huì)使橡皮膜向內(nèi)部凹陷，導(dǎo)致內(nèi)部氣壓增大，上面的橡皮膜向外突出。最直接的證據(jù)是當(dāng)上面的橡皮膜還沒有進(jìn)入水中時(shí)一定是向外突出的，當(dāng)繼續(xù)向水中深入時(shí)，下表面受到的壓強(qiáng)繼續(xù)增大，上表面受到水的壓強(qiáng)很難比內(nèi)部的壓強(qiáng)大。造成這一現(xiàn)象的原因是容器內(nèi)的氣體是密封的，不能維持一個(gè)恒定的氣壓。

改進(jìn) 讓容器與外面的大氣壓相通，保證容器內(nèi)部的氣壓一定，就可以驗(yàn)證液體內(nèi)部壓強(qiáng)的存在并定性研究液體內(nèi)部的壓強(qiáng)與深度的關(guān)系。于是設(shè)計(jì)了如圖2所示的裝置作為改進(jìn)，放入水中時(shí)上表面受到向下的壓強(qiáng)大于向上的壓強(qiáng)，橡皮膜自然向內(nèi)凹陷。

改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)科學(xué)性和可信度更高，實(shí)驗(yàn)的直觀性也大大提升，滿足了演示實(shí)驗(yàn)的要求。

2 探究杠桿的平衡條件

教材中實(shí)驗(yàn)裝置如圖3所示 ，彈簧測力計(jì)是倒著使用的，筆者認(rèn)為這樣是不合理的［2］。

分析 彈簧測力計(jì)在使用前應(yīng)掛好，并校零。然而把測力計(jì)倒著掛在杠桿上沒有去拉它時(shí)也有示數(shù)了，這個(gè)示數(shù)等于彈簧測力計(jì)的重力嗎？事實(shí)上此時(shí)彈簧測力計(jì)的示數(shù)應(yīng)該是測力計(jì)外殼的重量，不包括彈簧和稱鉤的重力。而此時(shí)彈簧測力計(jì)對杠桿的拉力恰好等于測力計(jì)的重量，這就會(huì)導(dǎo)致顯示的示數(shù)與彈簧測力計(jì)對杠桿的拉力有差別。當(dāng)施加向下的力時(shí)顯示的示數(shù)會(huì)比彈簧測力計(jì)對杠桿的拉力要小一些?？梢圆捎靡韵路绞阶C明這一點(diǎn)：（1）用兩個(gè)“5N演示用測力計(jì)”上下放置（稱鉤掛在一起），不施加拉力時(shí)，上方測力計(jì)的示數(shù)是1.1N，下方測力計(jì)示數(shù)是0.85N，差0.25N；（2）用兩個(gè)“2.5N條形盒測力計(jì)”上下放置（稱鉤掛在一起），不施加拉力時(shí)，上方測力計(jì)的示數(shù)是0.40N，下方測力計(jì)示數(shù)是0.30N，差0.10N。這會(huì)使實(shí)驗(yàn)存在明顯的誤差，而學(xué)生是想不到的。

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改進(jìn) 方案有兩個(gè)，一是用鉤碼來代替彈簧測力計(jì)施加拉力；二是把測力計(jì)移動(dòng)到左側(cè)豎直向上拉杠桿，這樣就可以排除上面所說的實(shí)驗(yàn)誤差了。

以上建議是否正確，請老師們提出寶貴意見。并請教材編審者以后加以注意。

參考文獻(xiàn)：

［1］義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書.物理9上.江蘇科技出版社.2007年6月第2版

［2］實(shí)驗(yàn)用的測力計(jì)是寧波產(chǎn)的“飛碟”牌彈簧測力計(jì)

(欄目編輯王柏廬)