液體壓強(qiáng)演示儀的設(shè)計(jì)與制作

蔣勝芝

液體壓強(qiáng)演示儀的設(shè)計(jì)與制作

蔣勝芝

在新課標(biāo)人教版《物理》八年級下冊第九章《液體的壓強(qiáng)》一節(jié)中，為了使學(xué)生對“液體內(nèi)部的壓強(qiáng)”有更加簡單明了的理解，設(shè)計(jì)制作了液體壓強(qiáng)演示儀。

液體壓強(qiáng)；演示儀；創(chuàng)新；自制教具

一、問題的提出

在學(xué)習(xí)新課標(biāo)人教版八年級《物理》下冊《液體的壓強(qiáng)》一節(jié)中，第一個(gè)問題是液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)。如圖1所示，液體能從容器側(cè)壁的孔中噴出，說明液體對側(cè)面有壓強(qiáng)。

圖1　

如圖2所示，是課本18頁測量液體內(nèi)部壓強(qiáng)的儀器。

圖2

圖1所示實(shí)驗(yàn)說明液體對容器側(cè)壁有壓強(qiáng)，定性的演示；圖2所示實(shí)驗(yàn)需要多次測量、記錄才能得出結(jié)論，不能同時(shí)得出“在液體內(nèi)部的同一深度，向各方向的壓強(qiáng)相等”這一結(jié)論。學(xué)生容易形成模糊的物理概念，課堂效率較低。如何能使學(xué)生簡單明了滴直接得出結(jié)論呢？在教學(xué)實(shí)踐中，筆者深深地感受到實(shí)驗(yàn)室配置的液體內(nèi)部壓強(qiáng)計(jì)還有可改進(jìn)之處。對此，結(jié)合教材實(shí)際，提出了自制教具的設(shè)想，通過自制教具降低難點(diǎn)，使學(xué)生易于探究、便于掌握，從而出色地完成學(xué)習(xí)目標(biāo)。經(jīng)過多次嘗試、反復(fù)試驗(yàn)，設(shè)計(jì)制作了液體壓強(qiáng)演示儀，使學(xué)生對液體壓強(qiáng)特點(diǎn)的學(xué)習(xí)更加簡單明了。

二、儀器裝置介紹

1.裝置原理圖

圖3　 裝置原理圖

2.實(shí)物圖

圖4　 實(shí)物圖

3.結(jié)構(gòu)介紹

液體壓強(qiáng)演示儀共由幾部分組成：容器、微小壓強(qiáng)計(jì)、升降臺、探頭、底座及橡膠管組成。

容器可以盛放不同的液體，液體不同，密度不同，同一深度的壓強(qiáng)也不同。

微小壓強(qiáng)計(jì)固定在一個(gè)底板上，每個(gè)微小壓強(qiáng)計(jì)通過橡膠管與各個(gè)方向的探頭相連，液體對探頭上橡皮膜的壓強(qiáng)通過橡膠管呈現(xiàn)在微小壓強(qiáng)計(jì)的液柱變化上。通過各個(gè)微小壓強(qiáng)計(jì)內(nèi)液柱的高度差說明容器內(nèi)液體對各個(gè)方向的探頭都有壓強(qiáng)并且在同一深度向各個(gè)方向的壓強(qiáng)大小相等。

探頭是在一個(gè)圓環(huán)上固定著同一深度向上、下、前、后、左、右6個(gè)方向的探頭，通過支撐架固定在微小壓強(qiáng)計(jì)的底板上。

升降臺的作用是調(diào)整探頭的高度，升降臺的支撐臂固定在底板的背面。升降臺可以使探頭處于液體中不同的深度。

三、制作方法

（1）盛液體的容器由5塊有機(jī)玻璃板用玻璃膠粘制而成。

（2）底板制備：在一塊長方形的木板上，正面分別排列固定微小壓強(qiáng)計(jì)，背面固定探頭的支架和升降臺，再把每個(gè)微小壓強(qiáng)計(jì)與探頭相連的橡膠管稍加固定。即成為各個(gè)方向液體壓強(qiáng)的定量顯示板，底板就做好了。

（3）探頭的制作。在一個(gè)圓環(huán)上同一高度、不同方向固定6個(gè)探頭，每個(gè)探頭再通過塑料管和玻璃管由橡膠管與各個(gè)微小壓強(qiáng)計(jì)相連。

（4）將每個(gè)微小壓強(qiáng)計(jì)的一端與各個(gè)方向的探頭用橡膠管連接（微小壓強(qiáng)計(jì)與橡膠管連接的地方添加一個(gè)塑料彈簧，防止橡膠管打死折）。將橡膠管在底板背面稍加固定。為了能隨時(shí)調(diào)整微小壓強(qiáng)計(jì)與探頭相連部分內(nèi)的氣壓，在橡膠管中間安裝了調(diào)氣閥。

四、使用方法

學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)先將紅色液體分別注入“2，3，4，6，7，8”這6個(gè)微小壓強(qiáng)計(jì)內(nèi)的指定刻度，這6個(gè)微小壓強(qiáng)計(jì)分別與探頭的“上、前、左、右、后、下”六個(gè)方向相連；再將綠色液體注入“1，5，9”3個(gè)微小壓強(qiáng)計(jì)內(nèi)，到指定刻度，這三個(gè)盛綠色液體的微小壓強(qiáng)計(jì)不與探頭相連，起對比作用。通過底板背面的“調(diào)氣閥”調(diào)整微小壓強(qiáng)計(jì)內(nèi)的液柱高度，使微小壓強(qiáng)計(jì)內(nèi)液面高度持平。

繃膜時(shí)，橡皮膜套在探頭上的操作要盡量減小各探頭上的橡皮膜松緊度，以減小誤差。

實(shí)驗(yàn)時(shí)，容器內(nèi)加入液體，旋轉(zhuǎn)升降臺的手柄，控制探頭的高度，當(dāng)六個(gè)探頭都進(jìn)入液面時(shí)停止旋轉(zhuǎn)，觀察微小壓強(qiáng)計(jì)內(nèi)液柱的變化；再調(diào)整升降臺，使探頭繼續(xù)下移，在液體中浸沒更深，再觀察微小壓強(qiáng)計(jì)內(nèi)液柱的變化；邊調(diào)整探頭的高度邊觀察液柱的變化。由同一深度不同方向的探頭在液體中的位置，及微小壓強(qiáng)計(jì)內(nèi)液柱的高度差相等得出“在液體內(nèi)部的同一深度，向各方向的壓強(qiáng)相等”這一結(jié)論。

實(shí)驗(yàn)完畢，升起探頭到液面以上，打開調(diào)氣閥。

五、優(yōu)點(diǎn)

（1）該演示儀可以同時(shí)得出在液體內(nèi)部的同一深度向各個(gè)方向的壓強(qiáng)大小相等，等時(shí)高效。使學(xué)生對液體壓強(qiáng)概念的建立更加清晰。

（2）本教具通過形象直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，將液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)很好地展示，教具設(shè)計(jì)具有很好的對比性、整合性。

（3）該演示儀操作簡單，使用方便，性能穩(wěn)定，充分體現(xiàn)了其科學(xué)性、示范性和實(shí)用性的特色。可重復(fù)使用，便于教師自制推廣。

六、結(jié)束語

本教具的設(shè)計(jì)與制作對豐富教學(xué)方法和教學(xué)手段有著十分重要的作用，對學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)也有很好的促進(jìn)作用。體現(xiàn)了科學(xué)知識和科學(xué)探究過程相統(tǒng)一的原則。作為一名一線教師，在平時(shí)的教學(xué)活動(dòng)中注重滲透一種思想：科學(xué)探究永無止境，那么對學(xué)生的影響也將是深遠(yuǎn)的，在學(xué)生的內(nèi)心深處也將埋下科學(xué)探究的種子。

［1］ 義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）解讀［M］.北京：高等教育出版社，2012.

［2］ 王棣生.中學(xué)物理創(chuàng)新教法［M］.北京：學(xué)苑出版社，2001.

蔣勝芝，本科，中教高級。河北省內(nèi)丘縣第二中學(xué)，054200