礦泉水瓶在高中物理實驗中的妙用

四川省名山中學(xué) 游 潔

一、實驗在教材中所處的地位和作用

實驗1：教科版高中物理選修3-4第一章《機械振動》第三節(jié)中有一個用沙漏演示簡諧振動圖像的實驗，實驗用長約0.5 - 1m的棉線將一個沙漏固定在鐵架臺上，然后將裝了適量細沙的沙漏擺動起來，勻速拖動置于漏斗下的紙板，沙漏留下的痕跡可近似看成單擺的振動圖像。該實驗因具備了易取材和對簡諧振動的模擬比較逼真的特點，可以很直觀的模擬單擺振動圖像，所以一直以來受到師生們的青睞。

實驗2：演示光的折射和反射實驗，幫助學(xué)生理解反射、折射和全反射的原理。

實驗3：光的衍射實驗，學(xué)生能更直觀了解光的衍射。

實驗4：演示決定物體慣性的因素，幫助學(xué)生理解一道物理題。

實驗5：演示完全失重現(xiàn)象，讓學(xué)生理解完全失重產(chǎn)生的現(xiàn)象及原理。

二、實驗原型及不足之處

實驗1：首先是不容易操作，細沙在沙漏中流出時不暢，時斷時續(xù)，造成所畫的圖象中斷。其次，形成于紙板上的圖像穩(wěn)定性較差，不能豎直紙板將圖像清楚地展示給學(xué)生，這樣就失去了一個演示實驗的最基本的功能。

實驗2：在演示過程中要用光具組，對儀器和環(huán)境要求較高，學(xué)生親自動手操作性低。

實驗3：教材上沒有提供演示實驗，不能讓學(xué)生直觀觀察光的衍射現(xiàn)象。

實驗4：不能很好理解裝水的瓶中氣泡因為慣性的運動情況。

實驗5：觀察完全失重現(xiàn)象不明顯。

三、實驗創(chuàng)新與改進之處

實驗1改進：將沙擺改成水擺，將在木板上作圖改為在教室過道上做圖。

實驗2改進：利用礦泉水瓶裝半瓶水，裝入有墨汁的水和煙霧，通過激光筆照射，觀察光在煙霧和水中的傳播光路。

實驗3改進：利用激光筆照射打在礦泉水瓶蓋上的小孔，在墻上觀察出現(xiàn)的衍射圖樣。

實驗4改進：在礦泉水瓶中放入充氣的氣球，突然移動或停止礦泉水瓶，觀察氣球運動情況。

實驗5改進：在礦泉水瓶下面打很多小孔，讓水呈花灑狀流出。但當水瓶飛行在空中時，水不再流出，讓學(xué)生用身體去體會實驗現(xiàn)象。

四、實驗器材

空礦泉水瓶子若干，約一米長細線一段，剪刀一把，大頭針一枚，鵝卵石若干，激光筆一支，氣球一個。

五、實驗原理以及裝置說明

實驗1制作過程：用鐵釘將空塑料瓶的瓶蓋及塑料瓶的中部分別鉆一個小孔（孔徑不宜過大，瓶蓋上的小孔是為了讓水均勻流出，中部的小孔是為了使瓶內(nèi)外氣壓一致，保證水能順利流出）。將細線固定在鉆孔的礦泉水瓶上，手持細線一端，保證塑料瓶能豎直且瓶口向下。在瓶的適當位置加上配重物（配重物質(zhì)量較大，保證在水流出過程中，擺的重心位置變化?。?。

實驗2制作過程：裝入半瓶水，滴入少量墨汁，上半部分充滿煙霧。

實驗3制作過程：用大頭針在瓶蓋上打幾個孔（孔的間隔距離較大），剪掉瓶底，用硬紙卷成筒狀插入瓶內(nèi)，起到遮光的目的，實驗時用激光筆照射瓶蓋上的小孔，激光束通過小孔形成衍射圖樣。

實驗4制作過程：將小氣球塞入礦泉水瓶，在瓶內(nèi)裝滿水。

實驗5制作過程：用針在礦泉水瓶底部打幾個孔，并在瓶蓋上打一個稍微大一點的孔，保證水能從瓶子底部呈花灑狀流出。

六、實驗過程

實驗1：

1、在制作好的塑料瓶中裝半瓶滴有墨汁的水，當瓶蓋向下的時候水不從中部小孔流出為宜。

2、一只手提細線一端，保持手的高度不變；另一只手堵住瓶蓋上的小孔，將瓶子拉離平衡位置，然后放手。待瓶子正常擺動后，提著細線一端勻速朝前走動，流到地下的水在地上形成振動的圖象。

實驗2：用激光筆斜著照射，可以觀察到明顯的反射和折射，以及全反射現(xiàn)象。

實驗3：用激光筆對著瓶蓋上的小孔照射，直接在墻壁上形成衍射圖樣。

實驗4：將瓶子平放在水平桌面上，突然移動瓶子，觀察氣球移動方向；突然停止移動瓶子，觀察氣球移動方向，從而說明慣性的決定因素。

實驗5：讓水能正常從瓶底流出，將水從教室前部斜拋到教室后面，在水瓶飛行過程中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)居然沒有水滴到自己的頭上。

七、實驗效果

實驗1：在教室中做演示實驗時，可在每條過道上都做一次，保證每位學(xué)生都能真實體會到實驗的效果。

實驗2：效果很明顯，學(xué)生能很容易觀察到。

實驗3：效果很明顯，學(xué)生能很容易觀察到。

實驗4：實驗現(xiàn)象明顯，容易觀察。

實驗5：水瓶處于靜止狀態(tài)，水呈花灑狀流出。當水瓶在空中時，學(xué)生發(fā)現(xiàn)沒有水流到自己的頭上，說明了水和水瓶處于完全失重狀態(tài)。

八、自我評價

1、實驗最大的優(yōu)勢在于取材比較簡單，制作比較簡單，操作容易，效果很明顯，利于學(xué)生觀察；

2、課后學(xué)生自己也可以動手做實驗，增強學(xué)習(xí)物理的興趣。

3、有利于提高學(xué)生興趣，降低師生合作的難度，提高了課堂效率。