亞克力有機(jī)玻璃板在初中物理實驗中的系列應(yīng)用研究

梁文順

摘? 要 根據(jù)初中物理實驗教學(xué)實際情況，部分實驗需要進(jìn)行定性分析，突出實驗效果可視化。基于亞克力有機(jī)玻璃透明、可視化強(qiáng)、板材線條直、可隨意切割與黏合、安全不易碎、比較輕等特性，可以制作一系列的物理實驗配套器材，配合其他實驗器材與相關(guān)材料進(jìn)行相應(yīng)實驗，操作方便簡單，實驗效果明顯，對初中物理實驗教學(xué)有很好的幫助。

關(guān)鍵詞 亞克力有機(jī)玻璃；初中物理；物理實驗

中圖分類號：G633.7? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）13-0113-04

1? 關(guān)于力學(xué)、光學(xué)的物理實驗

根據(jù)亞克力有機(jī)玻璃板透明等相關(guān)特點，制作一個帶蓋的長方體盒子，具體參數(shù)為長15 cm、寬5 cm、高15 cm。

因為所做的相關(guān)實驗需要裝各種液體，為了確保密閉性，選擇的玻璃板厚度應(yīng)該達(dá)到0.5 cm以上，與主體相連接的翻蓋應(yīng)用可翻折的鏈接桿連接起來。這樣可以使得蓋子與主體無縫連接，里面裝相關(guān)氣體時也可以達(dá)到所需要的密閉性。因為初中物理實驗有相當(dāng)一部分是以定性觀察實驗現(xiàn)象為主的，可以在盒子的背面貼一張黑色的卡紙，提高實驗現(xiàn)象可視化程度，具體形狀如圖1所示。

1.1? 顯示浮力方向的實驗

浮力這一節(jié)中沒有具體的實驗來展示物體所受浮力的方向，學(xué)生平時看到吊起來的物體是豎直向下的，所以比較好理解重力的方向是豎直向下的，有一個主觀印象。但是浮力是一個新的概念，需要配合具體的實驗將浮力的方向直觀地展示出來，以便學(xué)生能更好地理解。所做實驗的器材如圖2所示，用一根粗一點兒的紅色繩子一端粘住橙色的乒乓球，繩子的另一端粘在盒子底端的中間位置（需要用到玻璃膠），實驗的時候用淡一點兒的紅墨水代替清水，當(dāng)斜放盒子的時候，可以看出水平面已經(jīng)是斜的，但是繩子與桌面的相對位置還是豎直向上的，可以得出浮力的方向是豎直向上的。

1.2? 顯示重力方向的實驗

往盒子里面加入較淡的紅墨水，這樣能明顯地看出水平面的位置。用鐵絲（容易造型固定）做一個L形的支架，一端用玻璃膠粘在盒子一旁，注意位置，讓掛著的帶顏色膠球吊在支架上的時候，是垂直于桌面的。演示過程：先將一整個裝置平放在桌面上，觀察線和球相對桌面的位置是垂直的（豎直向下），第二次用小木塊將盒子的一端墊高，使得水平面相對桌面傾斜，再觀察球與繩子相對桌面的位置，還是垂直于桌面（豎直向下），從而直觀地說明重力的方向是豎直向下的。實驗效果如圖3所示。

1.3? 光在均勻介質(zhì)中直線傳播實驗

利用這個盒子線條直、透明的特點，能很好地展示光在均勻介質(zhì)中的傳播，使得平時看不到的現(xiàn)象展現(xiàn)出來。演示過程：往盒子里面裝適量的水，然后加入少量的其他物質(zhì)（鹽、糖、牛奶、粉筆末等任選其中一種即可），攪拌均勻，待液體穩(wěn)定后，將強(qiáng)激光筆從盒子一旁射入液體中，即可連續(xù)性展示光在均勻介質(zhì)中直線傳播。實驗效果如圖4所示。

1.4? 光在空氣中傳播實驗

這個實驗有些教師通過往空氣中播撒粉末來演示光在空氣中的傳播，這樣只是瞬時展示光線，而且操作比較難，且粉塵造成教室空氣污染。根據(jù)這個盒子是帶可以翻折密封的蓋子的，可以點上蚊香，放入盒子中，等盒子里面有一定的煙霧之后抽出蚊香，然后蓋上蓋子，這樣可以將煙霧密閉在盒子里面，從一側(cè)射入強(qiáng)激光，即可以連續(xù)性地展示出光在空氣中直線傳播。實驗效果如圖5所示。

1.5? 光在不均勻介質(zhì)中傳播實驗

光在不均勻介質(zhì)中傳播會發(fā)生折射，傳播的軌跡不是直線。首先要制造出不均勻的介質(zhì)，而且在實驗效果展示中要能清楚地看到光線傳播的軌跡。實驗過程：在盒子中底層裝飽和的砂糖水，然后用引流管輕輕地往糖水上面加水，直到達(dá)到一定的高度，這樣保證飽和糖水與水之間有較明顯的分層，形成上下分層的不均勻介質(zhì)；用強(qiáng)激光筆從一旁射入，會發(fā)現(xiàn)光線在分界層傳播過程中會發(fā)生明顯的偏折，證明光在不均勻介質(zhì)中是非直線傳播的。糖水比較穩(wěn)定，可以帶去教室上課，而且可以保持的時間較久（可達(dá)到一個星期），進(jìn)行實驗非常方便可靠。實驗效果如圖6所示。

1.6? 懸浮實驗

這個實驗一直比較難實現(xiàn)，以前一般是用雞蛋加鹽水?dāng)嚢瑁@樣費(fèi)材料且鹽水不穩(wěn)定，放置一段時間，雞蛋很容易下沉或者上浮，很難保持懸浮狀態(tài)。實驗改進(jìn)：這個實驗的關(guān)鍵是先在有機(jī)玻璃盒內(nèi)裝一半的飽和砂糖水，再用導(dǎo)流管往飽和糖水表面慢慢加入自來水；往乒乓球里面先用針筒打入一半的自來水，再打入一半糖水，這樣乒乓球的密度就介于飽和糖水和清水之間，即可做出這個懸浮的實驗效果。利用往乒乓球里面注射糖水的方法可以很好地控制乒乓球的密度，根據(jù)實際情況進(jìn)行調(diào)整，而且穩(wěn)定性好，可以隨身攜帶，輕微晃動也不影響。實驗效果如圖7所示。

2? 關(guān)于壓強(qiáng)的物理實驗

液體和氣體都會對盛放它的容器側(cè)壁和底部產(chǎn)生壓強(qiáng)，可以通過代替法顯示出這一現(xiàn)象。將亞克力有機(jī)玻璃板做成一個長8 cm、寬8 cm、高22 cm的長方體容器，然后在離底部3.5 cm側(cè)面正中間處開一個邊長為4 cm的正方形口，在正方形口處用502粘上一層橡皮薄膜（要求輕薄且韌性好），然后往容器里面加入紅墨水，即可看到隨著液面的升高薄膜鼓起，從而直觀地觀察到液體對側(cè)壁的薄膜的作用。實驗效果如圖8所示。

用亞克力有機(jī)玻璃做成一個長8 cm、寬8 cm、高16 cm的長方體，兩頭空，為了保證密閉性，更好地粘住薄膜，選取的玻璃板厚度為0.5 cm以上。在下端的開口處粘上薄膜，待膠水干后往里面加入紅墨水，薄膜往下垂，即可看到液體對底部的作用效果。實驗效果如圖9所示。

2.1? 液體內(nèi)部壓強(qiáng)

用有機(jī)玻璃板做一長方體水缸，具體參數(shù)為長25 cm、寬25 cm、高30 cm。另做一個兩頭空的長方體盒子，具體參數(shù)為長8 cm、寬8 cm、高16 cm。長方體盒子一面中間留一小孔，穿入一軟膠管，軟膠管的長度應(yīng)該達(dá)到100 cm，然后用玻璃膠密封小孔，再用薄膜密封盒子兩頭，可以做探究液體內(nèi)部壓強(qiáng)實驗。實驗過程：探究液體內(nèi)部壓強(qiáng)跟深度有關(guān)，將長方體豎著放入裝有水的水缸中，將導(dǎo)氣管放出外面，即可以觀察到長方體的上面和下面的薄膜都受到液體壓力作用，上面和下面的薄膜發(fā)生的形變對比可以知道液體內(nèi)部越深的地方壓強(qiáng)越大。實驗效果如圖10所示。

探究同一深度液體內(nèi)部壓強(qiáng)實驗過程：將長方體盒子平放入水缸中，可以觀察到在液體內(nèi)部同一深度兩端的橡皮膜發(fā)生的凹陷程度基本一樣，從而反映出液體內(nèi)部壓強(qiáng)跟深度有關(guān)，同一深度，液體內(nèi)部壓強(qiáng)相等。實驗效果如圖11所示。

2.2? 證明大氣壓強(qiáng)的存在

利用這個裝置，外加一個抽氣筒，用抽氣筒將盒子里面的空氣抽取出來，可以看到橡皮薄膜發(fā)生往里凹的形變，從而證明了大氣壓的存在?？梢詫⒑凶游矬w放入真空罩里面，抽取真空罩的空氣，又會發(fā)現(xiàn)薄膜慢慢恢復(fù)到原來位置；繼續(xù)對真空罩抽氣，會發(fā)現(xiàn)薄膜往外凸出去。實驗效果如圖12所示。

3? 結(jié)束語

目前已經(jīng)將以上實驗投入實驗教學(xué)中，很好地改善了實驗教學(xué)效果，另可以進(jìn)一步拓展其他實驗。基于亞克力有機(jī)玻璃板的相關(guān)特性，配合其他實驗器材，可以拓展成學(xué)生自制教具學(xué)具或者其他模型工藝品，發(fā)展成物理拓展實驗或動手動腦學(xué)物理相關(guān)活動。

參考文獻(xiàn)

[1]張軍鵬，李德安，全漢炎.高中物理課程實驗設(shè)計[M].廣州：廣東教育出版社，2013.

[2]趙端旭.初中物理實驗集錦[M].北京：電子工業(yè)出版社，2017.