熱空氣上升實驗改進

劉國英

《熱氣球上升的秘密》一課，教材設(shè)計了三個實驗，但教學(xué)中都容易出現(xiàn)一些問題：

實驗一是模擬熱氣球上升的實驗。學(xué)生在撐開的塑料袋下面點燃小碟子里的酒精，塑料袋內(nèi)的氣體膨脹，然后上升。在這個實驗中，塑料袋在上升過程中容易偏斜。

實驗二是紙蛇旋轉(zhuǎn)實驗。剪一個螺旋紙圈，用一根細線系上并懸掛起來，在紙蛇下面點燃蠟燭，使紙蛇旋轉(zhuǎn)，從而得出空氣受熱上升的結(jié)論。這個實驗中，如果酒精燈高度控制不好，紙蛇容易被引燃。紙蛇質(zhì)地較輕，容易受空氣流動的影響發(fā)生轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動的速度會逐漸減慢;另外學(xué)生看到紙蛇的旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象也不容易直觀地理解就是熱空氣上升引起的。

實驗三是讓紙屑飛舞起來的實驗。點燃蠟燭，周圍空氣受熱上升，帶動紙屑飛舞。但是，在實際操作過程中紙屑常常飛不起來，實驗容易失敗，而且實驗造成的垃圾也比較多，不易清掃。

為了提高實驗的成功率，讓學(xué)生更容易觀察到明顯的現(xiàn)象，我們對實驗進行了改進。

實驗材料

固體酒精和托盤、火柴、底座、阻燃塑料管、蠟燭、金屬卡子、小風(fēng)車、鐵架臺、紙杯、細線、塑料吸管、細鐵絲等。

熱空氣上升演示器

先組裝教具，將金屬卡子直接卡在塑料管上，然后放上小風(fēng)車。這時風(fēng)車是靜止不動的。點燃蠟燭，把蠟燭放在塑料管的下方，很快我們就發(fā)現(xiàn)風(fēng)車轉(zhuǎn)動起來。學(xué)生會想到，風(fēng)車轉(zhuǎn)動的原因與空氣受熱有關(guān)。當(dāng)蠟燭熄滅后，風(fēng)車會慢慢停止轉(zhuǎn)動。這個實驗可以說明塑料管內(nèi)的空氣受熱后會上升，推動風(fēng)車轉(zhuǎn)動（如圖1）。

改進后的優(yōu)點是：點燃蠟燭后小風(fēng)車旋轉(zhuǎn)，現(xiàn)象直觀，容易得出結(jié)論，使原本抽象的知識變得更加形象、直觀。同時，操作簡單，提高了教具的使用率。學(xué)生只需組裝好教具，點燃蠟燭，幾秒鐘后就能看見效果，而且可以重復(fù)使用，也可以用于風(fēng)的模擬實驗。

氣體杠桿裝置

演示器如圖2所示，不僅制作材料比較簡單，還提高了課堂的實效性。需要注意的是，在前期調(diào)試中，教師要想辦法使各處摩擦力降到最小，使得實驗現(xiàn)象更明顯。

在這個實驗中，教師要強調(diào)兩個紙杯是一樣的。給一側(cè)的紙杯加熱時，會發(fā)現(xiàn)這一側(cè)的杠桿會上升，使學(xué)生發(fā)現(xiàn)同體積的熱空氣比冷空氣輕，所以熱空氣才會上升。

實驗優(yōu)點

現(xiàn)象明顯，教學(xué)直觀。通過這兩個改進實驗，學(xué)生不僅認識到空氣受熱后體積膨脹會上升，而且很容易理解同體積的熱空氣比冷空氣輕，會上升的道理。