還談“液體對容器壓強(qiáng)”的實驗

王寶成++侯玉波++蘇福河

中圖分類號：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1002-7661（2016）06-102-01

液體對容器的壓強(qiáng)實驗，在舊版課文里是用“凸出的橡皮膜”，直接說明“液體對容器能夠產(chǎn)生壓強(qiáng)”。我們認(rèn)為：根據(jù)“力是改變物體形狀的原因”，凸出的橡皮膜，首先是表明液體對容器能夠產(chǎn)生壓力！故在教學(xué)中必須通過分析后再指出：橡皮膜的凸出程度，也可以間接地表征容器所受壓強(qiáng)的大?。ㄒ韵氯园磦鹘y(tǒng)的習(xí)慣說法進(jìn)行闡述）。

因為液體有重力，所以對容器底能夠產(chǎn)生壓強(qiáng)。學(xué)生自然就會想到：容器里裝的液體越多、越重，容器底所受的壓強(qiáng)就會越大。故知我們設(shè)計的實驗方案，不僅要顯示出液體對容器底能夠產(chǎn)生壓強(qiáng)，而且更要能夠證明：容器底所受的壓強(qiáng)大小，是由哪些物理量決定的、又跟哪些因素?zé)o關(guān)。如圖1所示：把裝藥品用的C塑料瓶底，用打孔器打約8mm孔，用橡皮圈給C瓶底扎牢一塊薄膠膜。把C瓶里裝滿水，塞緊插有約8mm粗的短玻璃管的D膠塞，共制作26套（下同）供師生實驗使用。把2.5L大飲料瓶A，跟26個500ml小飲料瓶B，均截割成約12cm高的水杯，將所有杯底均鉆8mm孔，加膠墊防漏、都要緊固發(fā)動師生收集的廢氣門嘴子。

教師先演示：用短乳膠管連通膠塞D的短玻璃管和A杯底的氣門嘴子，向A水杯里加滿水，讓學(xué)生觀察到：C瓶底的膠膜略有凸出。經(jīng)過分析后表明：水對容器底能夠產(chǎn)生壓強(qiáng)，但一大杯水對瓶底產(chǎn)生的壓強(qiáng)并不明顯。

撤掉A杯師生共同做實驗：把長約50cm的乳膠管，接在B杯底的氣門嘴子上，向B杯里加滿水，當(dāng)膠管口有水流出時，將膠管口接到C瓶膠塞D的短玻璃管上，再往B杯里加滿水后慢慢舉高它，結(jié)果：C瓶底的膠膜凸出的程度隨之增大，當(dāng)B杯舉到最高處時，B杯里的水幾乎全都流進(jìn)C瓶底的膠膜泡里，此時學(xué)生大為驚奇！這就生動地表明了：同種液體對容器底產(chǎn)生的壓強(qiáng)，是隨深度的增加而增大，卻跟液重、體積和容器大小或形狀等均無關(guān)！這個實驗?zāi)芙o學(xué)生留下極為深刻的印象！同時還要讓學(xué)生不斷地改變C瓶底膠膜的方向、結(jié)果能夠顯示出液體對盛裝它的容器側(cè)壁和頂壁均能產(chǎn)生壓強(qiáng)，進(jìn)而突破了“液體對容器壓強(qiáng)”教學(xué)的一大難點，教學(xué)效果頗佳！

⑵探究“液體對容器壁的壓強(qiáng)”實驗

在舊版.課文里，編寫圖2上圖所示的裝置：該實驗原理涉及到流速、壓強(qiáng)、射程、下落高度和時間5個物理量！既超出初中物理教學(xué)內(nèi)容，又不屬于流體靜力學(xué)范疇。把上圖稍加處理，就露出下圖的真面目：下數(shù)第2個孔的射程最遠(yuǎn)！現(xiàn)用課本p33.亦采用這種裝置，我們認(rèn)為是不能選用的！

我們的做法如圖3所示：用柱狀的洗潔精瓶改制成26 個長塑料筒：發(fā)動師生收集到的直徑約 3cm廢金屬盒、規(guī)則的金屬瓶蓋等，用手電鉆鉆2個直徑約4mm孔，再用鋁空心鉚釘跟長筒鉚牢（盒與筒壁之間要加膠墊防漏）；在香脂盒側(cè)邊，焊牢一根能夠指示橡皮膜凸出程度、細(xì)銅導(dǎo)線當(dāng)作指針，然后給金屬盒蒙上松緊適度的薄膠膜，供師生實驗使用。

亦可按圖4所示教師做演示：取長約40cm1寸塑料管均分3等份，每等份用手電鉆鉆透6mm孔；下端塞緊膠塞；把男用避孕套前端剪掉分剪成3段，分別套在3排孔上，再用窄透明膠帶沿管壁黑線圈外側(cè)將膠膜扎牢不漏水；在膠塞上插牢一段能指示最低膠膜凸出程度的細(xì)導(dǎo)線，演示程序參看下述（當(dāng)管內(nèi)裝滿水時，通過觀察三圈膠膜凸出程度，再讓學(xué)生回答：“工程師們?yōu)槭裁匆褦r河壩，設(shè)計成下寬上窄的形狀”？教學(xué)效果甚佳）。

師生探究過程如下：

①把圖3的長筒直立在桌面上的空水槽里先裝半筒水，通過觀察膠膜形狀的變化和分析能夠說明：水對長筒的下半部分的側(cè)壁產(chǎn)生了壓強(qiáng)，調(diào)節(jié)指針尖剛好觸到橡皮膜。

②當(dāng)長筒逐漸傾斜、筒里的水并沒有外溢時：

結(jié)果：指針尖跟膠膜之間的間隙逐漸增大、膠膜的凸出程度越來越小。

說明：水對容器壁的壓強(qiáng)，是隨水的深度而減??；壓強(qiáng)大小跟水深有關(guān)，而跟筒里的水重和水的體積無關(guān)；

③向直立的長筒里逐漸加滿水時：

結(jié)果：膠膜的凸出程度逐漸增大，指針尖給膠膜壓出一個凹窩。

說明：水對容器壁的壓強(qiáng)，隨水深增加而增大，壓強(qiáng)大小跟水深有關(guān)；

④問：此時假設(shè)長筒的直徑能夠變粗或變細(xì)、但長筒里水的深度保持不變時（向長筒里緩慢地插進(jìn)露露飲料盒，相當(dāng)于筒徑變細(xì)）；

結(jié)果：指針尖仍然剛好觸到膠膜，膠膜的凸出程度不變。

說明：當(dāng)水深一定時，水對容器壁產(chǎn)生壓強(qiáng)大小不變；

⑤把長筒里的水倒出甩凈，向直立的長筒里加滿濃鹽水時：

結(jié)果：指針尖給膠膜壓出一個小凹窩，膠膜的凸出程度有所變大；

說明：液體對容器壁產(chǎn)生的壓強(qiáng)，還跟液體的密度有關(guān)：當(dāng)液體深度一定時，密度大的液體對容器壁產(chǎn)生的壓強(qiáng)大；

⑥教師演示：把長筒里的濃鹽水倒出甩凈，向直立的長筒里加滿普通工業(yè)酒精時：

結(jié)果：指針尖跟膠膜之間，出現(xiàn)了2mm以上的空隙，膠膜的凸出程度明顯變小。

說明：當(dāng)液體深度一定時，密度小的液體對容器壁產(chǎn)生的壓強(qiáng)小。

通過上述實驗觀察和分析概括，學(xué)生自然就會總結(jié)出本節(jié)課下列科學(xué)探究結(jié)論：

A、液體對容器能產(chǎn)生壓強(qiáng)；壓強(qiáng)隨深度的增加而增大；當(dāng)深度一定時，密度大（?。┑囊后w產(chǎn)生的壓強(qiáng)大（?。?。

B、決定液體對容器產(chǎn)生壓強(qiáng)大小的因素有：液體密度和深度；無關(guān)因素有：液重、體積和容器的形狀等。向提供圖片和提出很好修改建議的王秀峰高級教師致謝！以上謬誤難免，敬請施教。