巧用帶安全鈕的玻璃罐頭瓶做物理實驗

陶俊

實驗是物理學的基石，新課程標準對實驗探究極為重視。用身邊簡單易得的物品自制教具，與課堂教學內容有機結合，既能加強教學與生活實際的聯系，增強教學的趣味性，又便于讓學生親身參與教具的制作，有助于學生對物理知識的理解，培養(yǎng)學生的觀察能力和動手操作能力，增強創(chuàng)新意識，還能在一定程度上彌補部分學校實驗器材的不足。

廢舊的玻璃罐頭瓶密封性好，形狀大小各異，隨手可得，經濟環(huán)保，且便于加工，適合學生用于自制教具。同時，因其瓶蓋上有獨特的、可上下起伏的安全鈕（如圖1所示），如果合理地設計、加工成教具，能夠取得很好的實驗效果。

筆者結合自身教學實踐，總結了一些用玻璃罐頭瓶自制的教具和設計的實驗。下面按聲、光、熱、力、電5個版塊，對實驗進行分類說明。

1聲學實驗

11音調高低實驗1

將空玻璃罐頭瓶取下蓋后放在桌上，從高處向里面倒水發(fā)出聲音，可以聽到音調隨著水面上升逐漸變高。說明向瓶中倒水時的發(fā)聲體主要是空氣柱，空氣柱越短，音調越高。

12音調高低實驗2

將多個空玻璃罐頭瓶取下瓶蓋后放在桌上，注入不同高度的水，依次敲擊，可以聽到音調的不同。說明敲瓶子時的發(fā)聲體主要是瓶子和水，水柱越短，音調越高。

2光學實驗

21光的直線傳播

在盛水的玻璃罐頭瓶內滴幾滴牛奶，用激光筆將一束光沿直徑方向射到水中，可以看到光在水中的傳播徑跡。說明光在同種均勻介質中沿直線傳播。

22小孔成像

在空玻璃罐頭瓶的鐵制瓶蓋中心打一個小孔，將瓶子側壁涂黑，并在瓶底均勻地涂上一層薄薄的固體膠，使其呈半透明狀。將小孔對著燭焰，適當調整距離，就可以看到燭焰在瓶底呈現出的像。

23光的折射

在盛有一半水的玻璃罐頭瓶里放一支略短于瓶子的筆，透過玻璃瓶可以看到鉛筆“折斷了”，再將瓶中加滿水，又看到筆沒有“折斷”。說明光在空氣和水的界面上發(fā)生折射。

24凸透鏡的成像規(guī)律

在盛滿水的玻璃罐頭瓶一側橫放一支鉛筆，透過玻璃瓶可以看到鉛筆，把筆由靠近玻璃瓶的位置向遠處慢慢移動。可以看到鉛筆慢慢變長，然后突然轉向，由此可以探究凸透鏡的成像規(guī)律。

25自制凹透鏡

玻璃罐頭瓶的底部一般都向里呈凹面。往瓶中倒入高1～2 cm的水，即可制成一個水凹透鏡。將瓶底對著書上的字，從瓶口觀察瓶底，將玻璃瓶逐漸遠離書本，即可看到字逐漸變小，說明物體透過凹透鏡呈正立縮小的像。

3熱學實驗

31水的汽化和液化

在空玻璃罐頭瓶里加入少量的水，擰緊瓶蓋，放在太陽下暴曬，玻璃瓶內出現很多小水珠，利于觀察水的汽化和液化現象。

32氣體的熱脹冷縮

將空玻璃罐頭瓶用吹風機適當吹熱后，擰緊瓶蓋，再澆上冷水，發(fā)現安全鈕下凹，從而觀察空氣的熱脹冷縮。

33自制溫度計

[JP+1]在玻璃罐頭瓶的瓶蓋上打一個小孔，插上一根細飲管，并用橡皮泥密封連接處。在瓶中裝滿紅顏色的水，將玻璃瓶放入熱水，發(fā)現細管中水柱變高。[JP]

4力學實驗

41測平均速度

在沒有小車時，可用粗細均勻的圓柱形玻璃罐頭瓶代替小車從斜面滾下，做測平均速度的實驗。

42慣性實驗1

粗細均勻的罐頭瓶在不裝水和裝滿水的情況下分別從斜面上滾下，觀察其在水平面滾動的距離，發(fā)現裝滿水的罐頭瓶滾動距離較遠，裝滿水的罐頭瓶質量大，說明物體質量越大慣性越大。

43慣性實驗2

橫握裝滿水但有氣泡的玻璃罐頭瓶，在水平方向做加速、減速運動，觀察氣泡的運動。

44放大法觀察物體的微小彈性形變

市場上的玻璃罐頭瓶形狀各異，大多可為實驗所用。將橢圓形的玻璃罐頭瓶裝滿水，參照上述自制溫度計的方式加工瓶蓋，再擰緊瓶蓋。沿著不同的方向用力捏玻璃瓶，發(fā)現捏窄面時細管中的水柱變低，捏寬面時水柱變高，這都說明玻璃瓶發(fā)生了彈性形變。

45探究液體壓強與深度的關系實驗1

將空玻璃罐頭瓶蓋子擰緊，然后按入水中，達到一定深度后發(fā)現安全鈕下凹。說明在液體密度一定時，液體壓強隨深度的增大而增大。

46探究液體壓強與深度的關系實驗2（帕斯卡實驗）

在玻璃罐頭瓶蓋安全鈕旁邊打一個小孔，插入一根長玻璃管，連接處用橡皮泥密封。在瓶子裝滿水后擰緊瓶蓋，從玻璃管上方逐漸灌水，水柱達到一定高度發(fā)現安全鈕突起。

47大氣壓強實驗1

將瓶蓋內側的瓶蓋爪用鉗子夾平，使蓋子蓋上后一取即下。將瓶子裝滿水，手按下安全鈕將瓶蓋蓋在瓶口，松手后發(fā)現安全鈕不會突起，且很難用手取下，從而證明大氣壓強的存在。

48大氣壓強實驗2（馬德堡半球實驗）

依舊用上述實驗中加工過蓋子的玻璃罐頭瓶，將瓶身用吹風機吹熱后，蓋緊瓶蓋。待瓶子冷卻后，發(fā)現安全鈕下凹，并且很難用手取下，從而證明大氣壓強的存在。

49自制氣壓計

將上述實驗中的自制溫度計中的水倒出一部分，并從管子上端吹入少量的氣體，使瓶內氣壓大于大氣壓，水沿玻璃管上升到瓶口以上。拿著它從樓下走到樓上，發(fā)現水柱變低，說明隨著高度的升高大氣壓減小。

410探究壓力的作用效果

在玻璃罐頭瓶里裝一半水，豎放在一塊海綿上；再將玻璃罐頭瓶里裝滿水，然后豎放在這塊海綿上。比較兩次實驗海綿被壓下的深度，從而探究壓力的作用效果與壓力大小的關系。把一個空玻璃罐頭瓶取下瓶蓋，分別豎放、倒放在海綿上，觀察并比較海綿被壓下的深度，從而探究壓力的作用效果與受力面積的關系。

411探究液體壓強與流速的關系

在罐頭瓶中裝上適量的水，把一支吸管A豎直插入水中，另一支吸管B的管口貼靠在A管的上端。往B管中吹氣，可以看到A管中的水面上升，說明在流體中，流速越大的位置，壓強越小。

412探究物體的浮沉條件

在罐頭瓶中裝入適量的沙子，擰緊蓋，放入水中，通過調節(jié)裝沙量的多少，可使瓶子在水中漂浮或懸浮。

413自動喂水器

取一個較大的罐頭瓶蓋，一個瓶口較小的玻璃瓶，在瓶蓋內墊幾枚硬幣，將瓶中灌滿水后倒扣在硬幣上，就成了一個自動喂水器模型。

5電學實驗

51摩擦起電

將玻璃罐頭瓶內表面用絲綢摩擦后，向瓶內撒入少許小紙屑，發(fā)現紙屑都粘在了瓶子內表面。說明玻璃摩擦后產生靜電，能吸引細小物體。

52自制驗電器

將蓋子中央打一小孔，插入一根小鐵釘，連接處用紙做好絕緣。在鐵釘瓶內的一頭綁上一小條對折的錫箔紙，再擰緊瓶蓋。將帶靜電的物體與小鐵釘接觸，發(fā)現瓶內的錫箔紙張開，從而驗證物體帶電。