物理實驗的器材選取及其加工

字號:

我們都知道,實驗器材是限制物理實驗課教學(xué)的瓶頸,要體現(xiàn)物理是有趣的,而且是有用的,就離不開實驗;要驗證某個規(guī)律或得到某個結(jié)論,也需要進(jìn)行實驗,而實驗就必然需要相應(yīng)的器材。在偏遠(yuǎn)的鄉(xiāng)村中學(xué),由于受編制配置、教學(xué)內(nèi)容調(diào)整等影響,實驗器材往往比較貧乏,我們就要創(chuàng)造條件做實驗,因地制宜地開展“造”器材的活動,而如何選取恰當(dāng)?shù)钠鞑?,就顯得十分重要。下面我就舉兩個例子加以說明。
    在探究氣體的壓強與流速的關(guān)系實驗中,如果由教師用現(xiàn)成的玻璃漏斗來演示“用漏斗吹球不掉的實驗”,學(xué)生在觀察到球不掉的同時,也看到球在轉(zhuǎn)動!于是,同學(xué)們私下可能會想:球不掉可能還與旋轉(zhuǎn)有關(guān)!事實上,我們的確無法在課堂上實現(xiàn)直接把乒乓球給吹起來,特別是水平方向一吹,球便跑掉了。要是用管斜向上對乒乓球持續(xù)吹氣,球會在空中旋轉(zhuǎn),且球不會掉下來(圖1),同學(xué)們就會更加相信前面的觀點──與旋轉(zhuǎn)有關(guān)!如果由學(xué)生自己來探究,一方面器材不足,另一方面也不是很安全(要把玻璃管含在口中)。所以我們就把塑料瓶加工成“漏斗”,既可以保證學(xué)生人手一個,又可以按照我們的需要進(jìn)行加工(圖2),做起實驗來就比較順手了:由于我們使用了瓶底做“斗”(圖2中的A),乒乓球與斗壁不能充分接觸,吹氣時球就不會轉(zhuǎn)了;如果做向上吹球的實驗(圖3),球也不易吹起來。當(dāng)然,這樣做不是進(jìn)行掩蓋,而是盡量排除干擾因素!
    當(dāng)我們用圖2中的B做水平吹球時,球不會一吹就跑,而是被“吸”回來(圖4,從左右兩個方向吹都可以)!如果我們沒有漏斗,還可以用紙板或卡甚至筆筒來做:把乒乓球放在水平桌面上,在其水平方向任何一方斜放一張紙板或卡,然后沿著紙板或卡上面邊緣對球吹氣(圖5),球會迎著吹氣的方向向紙板或卡運動過來!如果用后端有孔的圓珠筆來吹球,只需去掉前端部分和中間的筆芯,就可以做向下吹球而球不掉的實驗(圖6),而且排除了“斗”這種形的影響,讓同學(xué)們更加清晰地得出氣體壓強與流速的關(guān)系的結(jié)論。
    又如,在證明有大氣壓強存在的實驗中,我們可能沒有圖7中的器材,但我們可以用塑料瓶、竹筒或筆筒來做實驗:把塑料瓶裝滿水,并把蓋旋緊,然后用釘子在瓶壁上同一高度的地方鉆幾個洞,水并不會流出來(如圖8所示,只要洞的直徑不超過1厘米都行)!如果把塑料瓶裝滿水后用瓶蓋反面把瓶口擋住,然后慢慢地把瓶倒立,瓶蓋不會掉,水也不會流出來(圖9)。如果我們用筆筒來做實驗,可以把筆帽裝滿水并倒立過來,水是不會流出來的,然后把無孔的筆尾反過來去接觸筆帽中的水,筆尾就會被水吸進(jìn)筆帽里去(圖10)!我們也可以用筆筒上的膠套把一個無孔的筆尾和幾個筆筒連接起來組成一個長的“試管”,裝滿水后可以橫放或倒放,水都不會流出來(圖11)。這些都能說明大氣壓的存在。如果用水壺或有兩個瓶口的塑料瓶(圖12)來做“倒水水不流”的實驗,不用對器材加工就能說明有大氣壓的存在;要是用竹筒來做實驗,經(jīng)加工后也可以做塑料瓶和筆筒那樣的實驗。
    同樣,我們也可以用筆筒、竹筒和塑料瓶加工成連通器,用來做“杠桿平衡條件”“連接器的原理”“流體的壓強與流速的關(guān)系”等實驗。雖然說“巧婦難為無米之炊”,但只要是“巧婦”,還是能夠“炊”。只要我們用心去開發(fā),許多問題都會迎刃而解。實驗教學(xué)就是要體現(xiàn)“實”,要結(jié)合各方面的實際進(jìn)行實驗,不能只看外表,還要注重實用。如前面提到的用漏斗吹球不掉的“漏斗”裝置,我們也用到了水中,只要換個別的球就可以了:本實驗我們用洋芋加工成“球”,用水來“吹球”,也可以做在空氣中做的那些實驗,能夠正確地得到液體內(nèi)部的壓強與流速有關(guān)的結(jié)論。
    由些可見,實驗器材的選取及加工會直接影響我們的實驗效果,關(guān)系到教學(xué)是否成功。為了做好實驗,搞好實驗教學(xué),體現(xiàn)物理是有趣的,也是有用的,就要選擇好材料,加工出我們真正需要的實驗器材!如果能讓學(xué)生參與加工實驗用具的活動,既能培養(yǎng)學(xué)生的動手能力,又能體驗到成功的喜悅,更懂得珍惜勞動成果的意義,還會增強學(xué)生的自信心和協(xié)作意識,激發(fā)自主創(chuàng)新和勇于實踐的潛能。因此,“造”實驗器材的活動應(yīng)該提倡。