易拉罐在高中物理創(chuàng)新實驗中的應(yīng)用

王若玉

(南京大學(xué)附屬中學(xué) 江蘇 南京 210008)

物理學(xué)是一門以觀察和實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)，物理學(xué)中基本定律都是在實驗基礎(chǔ)上歸納總結(jié)出來的.演示實驗是學(xué)生生成物理概念、發(fā)現(xiàn)規(guī)律不可缺少的環(huán)節(jié)，它在物理教學(xué)中起著十分重要的作用.筆者在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，實驗室已有器材部分比較陳舊，部分實驗效果不佳，不能完全滿足教學(xué)需求，因此經(jīng)常會利用生活中廢棄品自制教具來創(chuàng)新實驗.易拉罐取材方便，材料一般是鋁質(zhì)的，導(dǎo)電性能好、厚度非常小、可塑性強方便剪裁，因此,它是自制教具的優(yōu)選材料.

以下是筆者利用鋁質(zhì)易拉罐自制教具的幾個案例.

【案例一】二合一，一分二演示水的表面張力

在易拉罐靠近底部的罐壁上用錐子鉆兩個直徑為1 mm的小孔，兩孔之間孔距為1.5 mm.向易拉罐內(nèi)注滿水，兩束水流便分別從兩只小孔中流出來.用手指在兩個小孔處觸摸一下，移開手指后發(fā)現(xiàn)兩股水流合二為一，如圖1(a)所示，這是由于當手指觸摸兩個小孔時，水的表面張力使水的表面積收縮到最小的趨勢，從而維持一股水流的狀態(tài).用手輕彈一下易拉罐，一股水流又一分為二，如圖1(b)所示，這是由于振動克服了表面張力對水流的束縛作用.

圖1 水的表面張力演示實驗

【案例二】電磁驅(qū)動

如圖2所示，取一塊泡沫做為底座，上面固定兩根簽子.左邊是一個鋁質(zhì)的易拉罐，它穿在一根簽子上，可以自由轉(zhuǎn)動.右邊是一根用過的水性筆筆桿，同樣穿在簽子上，可以自由轉(zhuǎn)動.

圖2 電磁驅(qū)動演示實驗裝置

將4個釹鐵硼圓形強磁鐵裝在直徑相同的塑料管中，再將塑料管固定在筆桿的中間部位.我們轉(zhuǎn)動磁鐵時，就能帶動左邊的易拉罐一起轉(zhuǎn)動.我們知道磁鐵是不能吸引鋁質(zhì)易拉罐的，那為什么易拉罐會跟著磁鐵一起轉(zhuǎn)動呢?這是由于當靠近易拉罐的磁鐵迅速轉(zhuǎn)動時，形成一個快速變化的磁場，通過鋁皮的磁通量不斷變化，鋁皮內(nèi)就會產(chǎn)生感應(yīng)電流——渦流，由楞次定律可知感應(yīng)電流受到的安培力總是阻礙磁鐵和鋁皮之間的相對運動.

【案例三】靜電感應(yīng)

課本上設(shè)置有靜電感應(yīng)的演示實驗，如圖3所示，A和B是由絕緣柱支持的枕形導(dǎo)體，導(dǎo)體下部貼有金屬箔.由于實驗室配置的枕形導(dǎo)體表面不夠光滑、金屬箔尺寸小、顯示都不夠清晰等原因，實驗現(xiàn)象不明顯.筆者在靜電計的金屬球處安裝易拉罐，兩個易拉罐組合到一起，替代枕形導(dǎo)體，如圖4所示，實驗效果非常理想.

圖3 課本上的靜電感應(yīng)演示實驗

圖4 筆者設(shè)計的靜電感應(yīng)演示實驗裝置

【案例四】靜電小風車

如圖5(a)所示，取一塊易拉罐的鋁皮，在白紙上畫好風車葉輪的形狀，把畫好的圖案用膠水貼到易拉罐的鋁皮上，用剪刀剪下葉輪，將葉輪的尖端向一側(cè)彎折，最后使葉輪平整.取一塑料泡沫作為底座，縫衣針扎進其中，在葉輪中心扎一凹坑，針尖頂在葉輪中心的凹坑內(nèi)，讓葉輪平衡,如圖5(b)所示.

圖5 靜電小風車實驗裝置

用導(dǎo)線將靜電起電機和縫衣針相連，轉(zhuǎn)動靜電起電機開始發(fā)電，葉輪便向葉輪尖端指向相反的方向轉(zhuǎn)動，這是由于導(dǎo)體尖端部分電荷密度大，當增大到一定程度時，周圍產(chǎn)生很強的電場使空氣電離，尖端的電荷向空氣中釋放，形成尖端放電，根據(jù)反沖原理，葉輪將受到相反方向的作用力向著尖端指向反方向轉(zhuǎn)動.

筆者用易拉罐制作的幾個教具在教學(xué)中取得了很好的效果，具體體現(xiàn)在以下幾個方面：

(1)用易拉罐制作的教具貼近生活，學(xué)生感覺親切、好奇，產(chǎn)生了強烈的求知欲望和學(xué)習興趣，急于探索感性現(xiàn)象背后的理論知識；同時增強了變“廢”為“寶”的環(huán)保意識.

(2)引導(dǎo)學(xué)生共同參與制作教具，從發(fā)現(xiàn)問題，解決問題到創(chuàng)造性地設(shè)計出新教具的過程中，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)造性思維和實踐動手能力.

(3)教師開發(fā)利用易拉罐等生活中的器材制作教具來填補教材中部分實驗空白，要求教師熱愛教學(xué)科研，勤于觀察思考.從設(shè)想開始到動手設(shè)計、制作、試用，最后定型，都要經(jīng)過深思熟慮和反復(fù)打磨，有利于提高物理教師的專業(yè)素養(yǎng).

(4)易拉罐等生活器材取材容易、操作方便，與廠家器材相比價格低廉，更易于同行之間推廣.