飲料瓶在初中物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

(江蘇省江陰市青陽(yáng)第二中學(xué)，江蘇 江陰 214401)

物理學(xué)實(shí)驗(yàn)是人類認(rèn)識(shí)世界的一種重要活動(dòng)，是進(jìn)行科學(xué)研究的基礎(chǔ).物理實(shí)驗(yàn)是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理興趣的有效手段，也是初中物理教學(xué)中大面積提高教學(xué)質(zhì)量的重要一環(huán).初中年齡段的學(xué)生對(duì)物理有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)興趣，希望親自動(dòng)手多做實(shí)驗(yàn).教師要充分保護(hù)這個(gè)積極性，讓學(xué)生更多地參加物理實(shí)驗(yàn)和探究活動(dòng).把教材中的“小制作、小實(shí)驗(yàn)”等以用我們身邊的物品來(lái)完成.讓學(xué)生深切地感受到科學(xué)的真實(shí)性，感受到科學(xué)和社會(huì)、科學(xué)和日常生活的密切關(guān)系.另一方面，這種做法本身就是一種創(chuàng)新.我們生活中能用來(lái)做物理實(shí)驗(yàn)的物品很多,下面介紹一些在教學(xué)過(guò)程中可以用飲料瓶進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的例子.

1 飲料瓶在聲學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

1．1 探究聲能

學(xué)生在以往的學(xué)習(xí)和日常生活中對(duì)能量已經(jīng)有了初步的感性認(rèn)識(shí)，蘇教版中在“物理·生活·社會(huì)”欄目中通過(guò)放音機(jī)來(lái)演示聲能，但是如果用飲料瓶結(jié)合氣球、蠟燭來(lái)做效果會(huì)更好.取一個(gè)飲料瓶(最好是冰紅茶的瓶子，因?yàn)槠渲虚g有凹槽且有一定的硬度，氣球的橡皮膜邊緣可以很好的勒在凹槽里，不需要額外的固定).在凹槽下方0.5厘米處先用美工刀切一小縫，然后用剪刀沿水平方向剪去下面部分，注意把毛刺修剪平滑.再將未吹氣的氣球沿吹氣口下方1/3處剪下后繃緊蒙在飲料瓶上，這樣就做成了一個(gè)小鼓.將瓶口對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)燃的蠟燭，輕彈橡皮膜，可以看到燭焰前后晃動(dòng)，重彈橡皮膜，可見(jiàn)燭焰應(yīng)聲熄滅，這說(shuō)明了聲音具有能量.這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)苁箤W(xué)生對(duì)聲波具有能量有更直觀的認(rèn)識(shí)，并有助于對(duì)“超聲波碎石”等聲能利用的例子的理解.

1．2 探究聲音的音調(diào)

取幾個(gè)相同飲料瓶中盛入不同深度的水，將瓶口移至嘴邊吹氣，可以聽(tīng)到不同音調(diào)的聲音產(chǎn)生.空氣柱越短的，振動(dòng)頻率越高，音調(diào)越高，反之，空氣柱越長(zhǎng)，音調(diào)越低.進(jìn)而可以推及管樂(lè)器的音調(diào)的高低是由什么決定的.

2 飲料瓶在熱學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

2．1 自制溫度計(jì)

在飲料瓶的蓋子上鉆一個(gè)小孔插入一個(gè)細(xì)玻璃管涂上502膠水密封在飲料瓶中，在瓶中注入染紅的水，擰緊蓋子，細(xì)玻璃管中有一小段紅色水柱，為了防止同學(xué)們看不清，可用橡皮筋繞在細(xì)玻璃管上，并將橡皮筋移動(dòng)到玻璃管內(nèi)液面處.把飲料瓶浸泡在熱水中，可以發(fā)現(xiàn)細(xì)玻璃管中的水柱上升；當(dāng)把飲料瓶浸泡在冷水中，細(xì)玻璃管中的水柱又會(huì)下降.進(jìn)而可以介紹液體溫度計(jì)的工作原理.

2．2 汽化和液化

擰開(kāi)瓶蓋，滴入十幾滴點(diǎn)乙醚，擰緊瓶蓋后，稍待一會(huì)，由于蒸發(fā)，乙醚液體不見(jiàn)了.當(dāng)用力擠壓瓶體時(shí)，乙醚液體重新出現(xiàn)在瓶壁上.這表明壓縮氣體體積，氣體被液化.這個(gè)實(shí)驗(yàn)不僅可以說(shuō)明壓縮體積可以使氣體液化，而且可以讓同學(xué)親眼看見(jiàn)液化和汽化的過(guò)程，由于實(shí)驗(yàn)可見(jiàn)度不太好，這個(gè)實(shí)驗(yàn)最好安排分組實(shí)驗(yàn).

2．3 升華和凝華

拓展項(xiàng)目評(píng)審內(nèi)涵。發(fā)揮專業(yè)技術(shù)審核作用，從政策制度依據(jù)是否充分、技術(shù)方案是否合理、建設(shè)內(nèi)容是否合規(guī)等方面入手，對(duì)于重復(fù)申報(bào)、不符合政策的項(xiàng)目，終止評(píng)審并向資金管理處（科）室提出取消項(xiàng)目或者不予安排財(cái)政資金的意見(jiàn)建議。

原來(lái)蘇科版教材是用樟腦丸做人造雪實(shí)驗(yàn)，由于器材配套和污染問(wèn)題，改為碘錘.但由于碘錘一般都比較小，因而可用無(wú)色飲料瓶做實(shí)驗(yàn).擰開(kāi)瓶蓋，用匙加入少些固態(tài)碘，擰緊瓶蓋后，將含有碘的瓶底放入燒杯中的沸水里，就會(huì)觀察到紫色的碘蒸氣從瓶底上升，到瓶子的上部后重新凝華成閃閃發(fā)光的碘晶體.此時(shí)搖動(dòng)飲料瓶時(shí)看到瓶底的碘仍然是固體，這比用燒瓶在酒精燈上加熱出現(xiàn)氣態(tài)碘的可操作性更強(qiáng)，現(xiàn)象更加明顯.

3 飲料瓶在光學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

在5升的無(wú)色可樂(lè)瓶中充滿衛(wèi)生香的煙霧，擰緊瓶蓋，制成了光路顯示器(能多個(gè)班級(jí)重復(fù)使用).用激光筆從瓶底照向瓶口，能清晰地顯示光在同一種物質(zhì)中沿直線傳播(也可在瓶中裝滿水，然后滴上幾滴牛奶).若將瓶底放在平面鏡上，用激光筆從側(cè)面照向瓶底的平面鏡照射時(shí)，會(huì)清晰地觀察到入射光線和反射光線，給學(xué)生留下深刻的反射現(xiàn)象的印象.若一半是滴了牛奶的的自來(lái)水，一半是煙霧時(shí)，從側(cè)面向水面照射時(shí)，會(huì)清晰地觀察到光的入射光線和折射光線，改變?nèi)肷浣?，可以看到反射角也隨之改變，且始終小于入射角.實(shí)驗(yàn)效果比較明顯.

4 飲料瓶在力學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

4.1 探究力的三要素

雙手?jǐn)D壓塑料瓶，可以使瓶發(fā)生不同程度的凹陷變形，說(shuō)明力可以使物體發(fā)生形變.如果施加的力越大，瓶子的形變程度也就越大，表明力的大小會(huì)影響力的作用效果.用手推裝滿水的塑料瓶使其運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明力可以改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài).將裝滿水的塑料瓶豎立在桌面上，用手指推瓶蓋與瓶身，發(fā)現(xiàn)推瓶蓋時(shí)瓶子更容易傾倒，說(shuō)明力的作用效果跟力的作用點(diǎn)有關(guān).

4.2 探究壓力的作用效果

在研究“壓力作用的效果與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，我們?yōu)閷W(xué)生提供的器材中除了木板、砝碼、自制小桌、裝有沙子的燒杯還有飲料瓶和水，學(xué)生向兩個(gè)相同的飲料瓶中裝入不等量的水，然后正放在兩塊海綿上，可看到兩個(gè)飲料瓶使海綿凹陷的程度不一樣，裝水多的飲料瓶使海綿凹陷得較深；在此探究的基礎(chǔ)上學(xué)生向兩個(gè)飲料瓶裝同樣多的水，一個(gè)正放在海綿上，另一個(gè)倒放在海綿上，此時(shí)學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)飲料瓶使海綿凹陷的程度也不一樣，倒放在海綿上的飲料瓶使海綿凹陷得深一點(diǎn).學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究可以歸納出壓力的作用效果與壓力、受力面積大小都有關(guān)系這一結(jié)論.

4.3 探究液體壓強(qiáng)

實(shí)驗(yàn)一：拿一個(gè)飲料瓶(選用無(wú)色透明且上面有好幾個(gè)凹槽的瓶子，氣球最好是選用紅色的，這樣比較顯目)，用剪刀剪掉上面和下面，剩下中間一段，在兩頭蒙上剪好的氣球的橡皮膜.將它豎直浸沒(méi)在水槽中，可以清楚觀察到上面的橡皮膜向下凹陷，下面的橡皮膜向上凹陷；360°旋轉(zhuǎn)，可以看見(jiàn)不管橡皮膜轉(zhuǎn)向哪個(gè)方向，都會(huì)向內(nèi)凹陷.因此可以充分的證明液體內(nèi)部不僅存在向下和向側(cè)方的壓強(qiáng)，還存在著向上方的壓強(qiáng).與同學(xué)們一開(kāi)始的猜想有所不同，能取得較好的教學(xué)效果.

實(shí)驗(yàn)二：取一個(gè)5升的可樂(lè)瓶，在側(cè)壁鉆三個(gè)小孔，小孔不要鉆的太大，且三個(gè)小孔的距離應(yīng)該盡可能的遠(yuǎn).在瓶里裝滿水，可以看到上面的小孔噴出的水流噴的距離較小，小孔的位置越靠近瓶底(即小孔的位置越低)，水柱噴得越遠(yuǎn).根據(jù)這一現(xiàn)象學(xué)生可以歸納出出液體壓強(qiáng)隨著深度的增加而增大的結(jié)論.

實(shí)驗(yàn)三：利用側(cè)壁鉆有小孔的350毫升的飲料瓶，用橡皮泥堵住小孔，將空飲料中瓶裝滿染有紅墨水的濃鹽水，把飲料瓶插入水槽中(瓶?jī)?nèi)和瓶外的液面相平)，然后把橡皮泥拔出，可以清晰地發(fā)現(xiàn)里面的紅色的濃鹽水從小孔向瓶外不斷流出，根據(jù)這一現(xiàn)象學(xué)生可以輕松地歸納出液體壓強(qiáng)和液體密度的關(guān)系.

4.4 體驗(yàn)大氣壓強(qiáng)的存在

方法一：取一個(gè)飲料瓶，向里面倒入少許開(kāi)水，來(lái)回晃動(dòng)幾次后倒出里面的水，然后迅速蓋上蓋子并擰緊.不要一分鐘的時(shí)間，伴著咔嚓聲,我們會(huì)發(fā)現(xiàn)瓶子發(fā)生了明顯的形變---瓶子越來(lái)越扁了.有的同學(xué)會(huì)猜是大氣壓強(qiáng)的作用的結(jié)果，有的同學(xué)會(huì)猜是開(kāi)水燙得瓶子形變了.老師只要將瓶蓋擰開(kāi)，就可以發(fā)現(xiàn)瓶子又恢復(fù)到原來(lái)的形狀了.從而充分的說(shuō)明了大氣壓的存在.

方法二：飲料瓶中盛滿水(要看到瓶口水面有明顯的凸出，可以用滴管一滴一滴的加水以達(dá)到這種效果)，用紙片(不一定要用一硬紙片或塑料片)擋住瓶口后，看到紙片在水的作用下和瓶口吸附在一起，就可以將飲料瓶緩慢地水平側(cè)過(guò)來(lái)，可以驚奇的發(fā)現(xiàn)紙片并不會(huì)掉下來(lái).再緩慢地使飲料瓶在豎直面轉(zhuǎn)動(dòng)360度，硬紙片也掉不下來(lái)的，從而形象生動(dòng)地證明大氣壓的存在.

方法三：在飲料瓶周圍用錐子扎一些小眼(直徑小于3mm)，將飲料瓶放入水槽中灌滿水，在水中將蓋子擰緊然后拿出來(lái)(這些步驟應(yīng)該事先做好).將飲料瓶放在講臺(tái)上，問(wèn)學(xué)生飲料瓶里面有什么，學(xué)生都說(shuō)里面有水，拎著瓶子在空中搖晃一下沒(méi)有水滴流出，當(dāng)用手?jǐn)Q松瓶蓋時(shí)，水就從所扎的小眼向外噴射出來(lái)，學(xué)生會(huì)普遍感到驚訝.那么剛才是什么托住或堵住水不讓它流出呢？學(xué)生就會(huì)想到是大氣壓托住水，不讓它流出來(lái).從而證明了大氣壓的存在.

方法四：在看完托里拆利實(shí)驗(yàn)的錄像后可以再用飲料瓶和水再做一次托里拆利實(shí)驗(yàn).將飲料瓶擰開(kāi)瓶蓋后，用手按入水槽中使瓶中充滿水，然后把飲料瓶倒立在水槽中，慢慢提起.在提起的過(guò)程中可以問(wèn)同學(xué)們，瓶子內(nèi)水柱的上方是否為真空？對(duì)比用水銀做托里拆利實(shí)驗(yàn)，學(xué)生們可能會(huì)猜想水柱的上方有真空，然后把瓶子一直提至瓶口將要離開(kāi)水面為止，液面并不會(huì)下降.在同學(xué)驚訝的同時(shí)，讓他們用液體壓強(qiáng)公式推導(dǎo)出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓可以托起水柱的高度約為10.33米，從而加深學(xué)生對(duì)大氣壓強(qiáng)的認(rèn)識(shí).

4.5 探究物體的沉與浮

浮沉子是一個(gè)能夠很好地說(shuō)明潛水艇原理的實(shí)驗(yàn).取一個(gè)大號(hào)飲料瓶，裝上大半瓶水，再找一個(gè)小玻璃瓶(裝口服液的小瓶)，灌上約一半水之后倒置放入大號(hào)飲料瓶中，使其能夠漂浮在水面且露出水面的部分不多，擰上瓶蓋.利用可樂(lè)瓶的彈性可以很好地操作小玻璃瓶的上浮和下沉.擠壓可樂(lè)瓶，小瓶中的水增多，重力變大，就會(huì)由漂浮變?yōu)閼腋』蛳鲁?松開(kāi)手，可樂(lè)瓶復(fù)原，小瓶中的水減少，又會(huì)上浮.

5 飲料瓶在改變物體內(nèi)能實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

演示氣體對(duì)外做功造成內(nèi)能減小的實(shí)驗(yàn)：往燒瓶中加入少量酒精，輕輕搖晃，使酒精汽化.將瓶口用連著橡皮管的塞子塞緊，用氣筒通過(guò)橡皮管向燒瓶中打氣.當(dāng)瓶?jī)?nèi)氣體將塞子頂出時(shí)，伴隨著“嘭”的一聲響，瓶?jī)?nèi)彌漫著白霧.此時(shí)用手觸摸燒瓶壁會(huì)感到很涼，原因是瓶?jī)?nèi)氣體將瓶塞頂出時(shí)對(duì)外做功，內(nèi)能減小，溫度降低，從而造成酒精蒸氣液化形成白霧.該實(shí)驗(yàn)非常生動(dòng)，實(shí)驗(yàn)中塞子塞得越緊，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象越明顯.有同學(xué)會(huì)擔(dān)心爆裂而造成危險(xiǎn)，其實(shí)，一個(gè)很簡(jiǎn)單的改進(jìn)就可以消除后顧之憂——可以用口比較大的塑料瓶代替即可，可以放心大膽地將橡皮塞塞得很緊.

其實(shí)可用塑料瓶做的實(shí)驗(yàn)還有很多，例如可以替代燒杯、量筒、漏斗、溢水杯等實(shí)驗(yàn)器材，自制阿基米德原理的演示、土電話、噴泉、潛水艇模型等實(shí)驗(yàn)裝置.另外除了飲料瓶外生活中的一些其它物體也可以應(yīng)用到物理實(shí)驗(yàn)中來(lái)，比如氣球、橡皮泥、雞蛋、食鹽、乒乓球、鐵絲等等.

生活中處處有物理，只要我們善于發(fā)現(xiàn)，細(xì)心觀察，勤于思考，勇于實(shí)踐，不斷引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究，充分利用身邊可以利用的物品，讓學(xué)生自己動(dòng)手制作教具，不僅可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，還可以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新精神，并使學(xué)生有意識(shí)的將物理知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中，解決實(shí)際問(wèn)題，真正體現(xiàn)“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”的理念.