機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能實(shí)驗(yàn)教具的改進(jìn)

北師大版九年級(jí)物理第十章第二節(jié)有這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)：在厚玻璃管中放入適量蓬松的硝化棉，快速下壓活塞使硝化棉燃燒，以演示機(jī)械能轉(zhuǎn)化為氣體內(nèi)能的現(xiàn)象。然而在實(shí)際演示過程中，硝化棉不易燃燒，影響教學(xué)效果。

為了讓演示效果更明顯，我改進(jìn)了教具，設(shè)計(jì)制作了電子空氣壓縮儀。

一、制作過程

用游標(biāo)卡尺測得電子溫度計(jì)探頭直徑為3毫米。將4毫米的木工鉆頭裝入電鉆。

將現(xiàn)有空氣壓縮引火儀的手柄、活塞、筒蓋拆離氣筒底座，將氣筒底座朝上放入老虎鉗進(jìn)行固定。在氣筒底座中心垂直鉆一個(gè)直徑為4毫米的孔。用鋼鋸在底座邊緣拉出一個(gè)面積約4平方毫米的豁口。

在電子溫度計(jì)探頭的底部四周涂敷熱熔膠，把涂敷過的探頭準(zhǔn)確、迅速地插入氣筒底座的孔，使熱熔膠剛好與孔的底部密封粘連。快速左右旋動(dòng)探頭，使其不與氣筒內(nèi)壁接觸，靜置至熱熔膠凝固。

將電子溫度計(jì)探頭底部的導(dǎo)線輕輕拉緊，穿過底座邊緣的豁口，用熱熔膠槍固定豁口邊的導(dǎo)線。

從二分鋁塑管上剪取長1厘米的管子作為限位管，擰開手柄，將限位管套在推桿上，把手柄擰回、擰緊。

把活塞、推桿、筒蓋、限位管、手柄順次插入氣缸，擰緊筒蓋。

二、實(shí)驗(yàn)測試

首先，手持電子空氣壓縮儀的氣筒底部，通過手捂、哈氣、用打火機(jī)火焰快速烘烤、摩擦等方式測試，發(fā)現(xiàn)溫度值不變。這說明，對氣筒底部各種短暫的外部作用無法改變氣筒內(nèi)部的空氣內(nèi)能大小。

接著，手握電子空氣壓縮儀的氣筒中部，迅速按壓手柄，能觀察到溫度立即升高！

最后，分3次連續(xù)上下按壓手柄，第一次5回，第二次10回，第三次20回，會(huì)發(fā)現(xiàn)溫度一次比一次升得高。停止按壓，一段時(shí)間后溫度降至室溫。

三、改進(jìn)效果

（一）手柄與筒蓋之間設(shè)置限位管，按壓手柄時(shí)，活塞不會(huì)觸碰氣筒內(nèi)底部的探頭。

（二）探頭周圍被氣筒內(nèi)部的空氣包裹，空氣內(nèi)能變化引起的空氣溫度變化能立即被測知。

（三）探頭被密封置于狹窄空間內(nèi)，空氣迅速被壓縮時(shí)溫度變化大，演示效果明顯。

測試結(jié)果表明，電子空氣壓縮儀能快速測量壓縮空氣的溫度并顯示其變化，既能演示活塞機(jī)械能轉(zhuǎn)化為空氣內(nèi)能的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，又能演示活塞機(jī)械能越多轉(zhuǎn)化成的空氣內(nèi)能越多的變化現(xiàn)象。