“液體壓強”實驗的改進與創(chuàng)新

張景霞

(石家莊市第十四中學 河北 石家莊 050000)

液體壓強是在學習了壓強概念和計算公式，并且鞏固了固體壓強之后而設置的.液體壓強是一個比較抽象難于理解，卻又非常重要的概念，也是浮力知識的一個鋪墊.學生在學習過程中，對液體壓強缺乏直觀感受，感性經(jīng)驗少，所以學生難以理解.為使學生對液體壓強有直觀的印象，人教版的八年級物理中專門設計了演示實驗，使用微小壓強計來演示液體內(nèi)部壓強特點.

在教材中使用的微小壓強計，現(xiàn)象雖然直觀、明顯，但是實驗裝置“龐大”，器材多，攜帶不方便，而且在“探究液體壓強與密度關(guān)系”時現(xiàn)象不明顯，可視度不高，學生觀察不到液體密度對壓強的影響.基于以上考慮，筆者對本實驗進行了創(chuàng)新與改進.

器材選用：一個廢舊的兒童飲料小瓶(瓶蓋正好有插孔)，一根普通的牛奶吸管和氣球膜(圖1).

圖1 選用的器材

制作過程：將飲料小瓶去掉大部分底部，用氣球膜封住底部，瓶蓋上插入吸管并插緊不漏氣.然后向小瓶中加入帶顏色的水，擰緊瓶口，一個簡單的自制壓強計就做成了(圖2和圖3).

圖2 插入吸管

圖3 裝入帶顏色的水

1 探究液體壓強與深度的關(guān)系

自制的“壓強計”可以直接放入盛水的燒杯中，也可從吸管上方吹入少量氣體，使瓶內(nèi)壓強大于大氣壓，讓帶顏色的水沿吸管上升到瓶口以上，并做好標記.“壓強計”放入燒杯中后，我們可以清晰地看到吸管中的水柱在上升，而且增加其在水中的深度，水柱上升的越高.由此可以看出，同種液體中，液體越深壓強越大(圖4).

圖4 吸管中的液體上升到瓶口以上

2 探究液體壓強與液體密度的關(guān)系

取兩個相同的燒杯，裝上深度相同的自來水和濃鹽水，自制壓強計浸入液體的深度可以借助燒杯上的刻度來完成(圖5).

圖5 深度相同的水和濃鹽水

實驗前，在壓強計的吸管液面的初始位置做個標記(圖6)，先將壓強計放入盛自來水的燒杯中的某一深度，吸管中的液柱上升，這時在上升后的液面處也做上標記.

圖6 初始位置

將壓強計取出，吸管中的液柱下落，重新回到第一次標記處，我們再將壓強計浸入濃鹽水中的同一深度，吸管中的液柱再次上升，并且我們能清晰地觀察到這次液柱的液面高度高出在自來水中的第二次標記.在這個過程中，不需要用刻度尺去測量兩次的液面差，通過標記的位置實驗結(jié)論就一目了然.從而得出同一深度，液體密度越大壓強越大(圖7和圖8).

圖7 浸入自來水中上升的位置

圖8 浸入鹽水中上升的位置

3 探究同一深度各個方向的壓強關(guān)系

器材：飲料瓶去底剩少部分，并用氣球膜封住，一小段彎管和透明彎管，一個大燒杯和足夠的水(圖9).

圖9 實驗裝置圖

過程：向小瓶中倒入帶顏色的水，水要多，實驗前向吸管內(nèi)輕吹一口氣，瓶內(nèi)帶顏色的水沿吸管上升，然后將壓強計放入大燒杯中，在同一深度，轉(zhuǎn)動吸管，橡皮膜轉(zhuǎn)向跟著變化，讓學生觀察豎管中液柱的變化.在完成這個探究時，可以借助大燒杯的放大作用，效果更佳.通過液柱的不變化，可以得出同種液體，同一深度各方向的壓強相等.

圖10 實驗過程圖

4 總結(jié)與反思

實驗是物理學習的靈魂，是激發(fā)學生學習興趣的最佳載體，如何在現(xiàn)有條件下對物理實驗不斷地進行創(chuàng)新與改進？是我們一線教師感到棘手的問題，結(jié)合本實驗，筆者認為可以從以下幾個方面進行突破.

4.1 就地取材 廢物回收

在本實驗中，筆者選擇的是兒童日常生活中喝完飲料的小瓶和特侖蘇的吸管，之所以選擇這個瓶子，是看中了這個瓶子的瓶蓋有個插孔，吸管正好可以緊密插入瓶蓋中.我們只需要去掉瓶子的底蓋，再用普通的氣球作為橡皮膜密封就可以.這個瓶子也可以選用其他的瓶子，為了使瓶口密閉，瓶口最好用橡膠塞蓋住，再打孔，插入玻璃管，操作難度增大.

筆者選取的實驗器材是廢舊的飲料瓶，司空見慣，這種做法給學生樹立了個榜樣，啟發(fā)學生廣泛收集生活中的一些原料，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力，更能激發(fā)其學習興趣，還能培養(yǎng)自己良好的生活習慣，更為自己做實驗創(chuàng)造良好的條件.

4.2 操作簡單 現(xiàn)象明顯

教材中的器材沉重、“龐大”，不容易搬運到教室，并且實驗進行中，還要借助學生的幫助.筆者設計的自制壓強計體積輕巧，操作簡單，整個過程只需直接將自制壓強計放入水中，就能觀察到吸管中液柱的變化，現(xiàn)象直觀，明顯.

4.3 突破難點 彌補缺陷

探究液體壓強與密度的關(guān)系時，多數(shù)教師會選擇自來水和濃鹽水來對比，但是兩個實驗對比不明顯，而且兩次實驗需要測量兩個液柱差，做4個標記，一個人要完成這個實驗就會手忙腳亂.所以很多教師在這個實驗中就會忽略這一步，直接給出結(jié)論，這其實是實驗中的一個大缺陷.筆者設計的這個自制壓強計，只需要粘體兩個標記就可以了，也不需要刻度尺的測量，只觀察插入濃鹽水的液面是否高于插入自來水的液面標記就可以了.這樣不但突破了實驗中的難點，簡化實驗，還彌補了很多教師的缺陷.

4.4 成敗關(guān)鍵與不足

筆者在嘗試過程中，發(fā)現(xiàn)瓶子的密閉性是影響實驗成敗的關(guān)鍵.如果瓶口或者橡皮膜密閉性差，吸管中液柱就不能再次回到原位置，實驗的準確性不高.再者筆者的壓強計探究與液體密度的關(guān)系時，是自制了另外一個壓強計，如果能用同一個壓強計來完成就更完美了.