飲料瓶在物理實驗教學(xué)中的應(yīng)用

1、飲料瓶在物理實驗教學(xué)中的應(yīng)用作者：王愛生第二課堂文章來源：原創(chuàng)點擊數(shù)： 752更新時間：2007-6-13吉林省松原市前郭蒙古族中學(xué) 王愛生生活中有各種各樣的廢棄塑料飲料瓶，我一直在想怎樣才能變廢為寶、開發(fā)為課程資源，為實驗教學(xué)“添磚加瓦”，使物理教學(xué)體現(xiàn)為“從生活走向物理，從物理走向科技”的新課程理念。同時“一物多用”的典型事例，能夠逐步養(yǎng)成學(xué)生從多角度、多方位、多層次分析和解決問題的能力，促進(jìn)創(chuàng)造性思維的發(fā)展。在這樣思索下，本人在課堂教學(xué)中進(jìn)行了探索，現(xiàn)介紹如下，以其拋磚引玉。一、對飲料瓶不進(jìn)行任何技術(shù)處理，就可以做如下實驗1壓縮氣體體積，氣體液化演示擰開瓶蓋，滴入幾點乙醚，擰緊瓶蓋后，稍

2、待一會，蒸發(fā)，乙醚液體不見了。當(dāng)用手?jǐn)D壓瓶體時，乙醚液體重新出現(xiàn)在瓶壁上。這表明壓縮氣體體積，氣體被液化。2碘的升華與凝華演示擰開瓶蓋，用匙加入少些固態(tài)碘，擰緊瓶蓋后，豎起將含有碘的瓶底，放入燒杯中的沸水里，就會觀察到紫色的碘蒸氣從瓶底上升，到瓶子的上部后重新凝華成閃閃發(fā)光的碘晶體。此時搖動飲料瓶時看到瓶底的碘仍然是固體，這比用燒瓶在酒精燈上加熱出現(xiàn)液態(tài)碘的可操作更強(qiáng)。3物體的懸浮、上升、下降演示（1）將幾粒茶葉放入飲料瓶中，然后倒入多半瓶熱水（不要倒?jié)M，留一部分空間，用于調(diào)節(jié)飲料瓶中的壓強(qiáng)），最后旋緊瓶蓋。（2）觀察到幾粒茶葉中有的漂浮、有的下沉、也有的懸浮。選取一個漂浮的茶葉片為觀察對象，

3、用手?jǐn)D壓方形塑料飲料瓶正對的兩側(cè)面時，漂浮的茶葉片就會下降，當(dāng)用力適度時茶葉片就會懸浮在熱水中。（3）若選取一個緩慢下降（或沉在瓶底）的茶葉片為觀察對象，用手?jǐn)D壓方形塑料飲料瓶正對的兩個棱時，下降的茶葉片就會停止下降（或瓶底的茶葉片上升），當(dāng)用力適度時此茶葉片也會懸殊浮在水中。實驗原理：方形塑料飲料瓶擠壓正對兩側(cè)面時，瓶的容積變小，內(nèi)部壓強(qiáng)增大，茶葉中浸入一些水而重力變大，當(dāng)茶葉的重力等于浮力時就懸浮。當(dāng)擠壓方形塑料飲料瓶正對的兩個棱時，瓶子的容積增大（數(shù)學(xué)證明略去），瓶內(nèi)壓強(qiáng)減小，浸入茶葉中的水分量減小，當(dāng)茶葉的重力等于浮力時也會懸浮。4演示氣體、液體分子之間有間隔將空飲料瓶的瓶蓋擰緊后，用

4、手握住用力擠壓，觀察到瓶子發(fā)生的形變，體積減小，說明氣體分子之間有間隔。將飲料瓶中盛滿水，再擰緊瓶蓋后，也用手握住使勁擠壓，會觀察到瓶子發(fā)生很小的形變，體積也減小，說明液體分子之間也有間隔。通過兩次擠壓后觀察到形變的程度不同，說明了氣體分子之間比液體分子之間間隔大。5演示光的直射、反射、折射現(xiàn)象在一個比較粗一些的飲料瓶中充滿香煙（或是衛(wèi)生香）的煙霧，擰緊瓶蓋，制成了顯示光路器（能多個班級重復(fù)使用）。用激光筆從瓶底照向瓶口，能清晰地顯示光在同一種物質(zhì)中沿直線傳播。若將瓶底放在平面鏡上，用激光筆從側(cè)面照向瓶底的平面鏡照射時，會清晰地觀察到入射光線和反射光線，給學(xué)生留下深刻的反射現(xiàn)象的表象。若一半是

5、盛有未澄清的石灰水，一半是煙霧時，從側(cè)面向石灰水面照射時，會清晰地觀察到光的入射光線和折射光線。6分子不停地做無規(guī)則運動將飲料瓶中滴入幾滴酚酞試液，擰緊瓶蓋后，上下倒置并旋轉(zhuǎn)飲料瓶子，使管壁上涂有一層無色酚酞試液。然后，將瓶蓋擰開后，在瓶蓋里滴上兩滴酚酞試液，并把飲料瓶倒置后，擰緊瓶蓋，2秒鐘后觀察到飲料瓶內(nèi)的氨分子與酚酞反應(yīng)，從瓶口外開始逐漸向上變紅，表明氨分子不停地做無規(guī)則運動。特點：飲料瓶由無色變成紅色，色彩鮮艷，能激發(fā)求知欲望，而且不污染環(huán)境。7演示豎直方向?qū)哂形锢硪饬x的“豎直”，學(xué)生不能很好的認(rèn)識，理解起來費力，以至在有些問題中對重力和浮力的方向不能正確把握。如圖1、圖2所示，A是

6、塑料飲料瓶；B是水；C是用線系好固定在瓶蓋上的鐵球；D是用細(xì)線系好固定在瓶蓋上的氫氣球。演示時，將組裝好的飲料瓶A正立、B倒立時，學(xué)生會觀察到系有鐵球C和系有氫氣球D的線段方向是豎直的方向；若將飲料瓶A、B傾斜時，學(xué)生也會觀察到系有鐵球C和系有氫氣球D的線段方向仍與水平面是豎直的，從而生動形象地表明重力的方向和浮力的方向總是豎直的。9證明大氣壓存在的演示方法a：擰開塑料飲料瓶的瓶蓋后，用打火機(jī)點燃浸過酒精的棉花團(tuán)，用鑷子放入塑料飲料瓶中，隨即旋緊瓶口，火熄滅片刻后，塑料飲料瓶就發(fā)生明顯的變形，同時有喀喀聲音的出現(xiàn)。這是棉花團(tuán)在瓶內(nèi)燃燒，消耗氧氣，體積膨脹又溢出，封口冷卻后，瓶內(nèi)氣壓減小，外界大

7、氣壓把瓶壓變形了。松開瓶蓋后，空氣進(jìn)入內(nèi)外氣壓平衡，在彈力的作用下，瓶身恢復(fù)了原樣。方法b：飲料瓶中盛滿水，用一硬紙片（或塑片）擋住瓶口后，用手支撐著倒立過來，松手后，所擋的硬紙片掉不下來。再緩慢地使飲料瓶在豎直面轉(zhuǎn)動360度，硬紙片也倒不下來的，從而形象生動地證明大氣壓的存在。方法c：將飲料瓶用手?jǐn)D壓使它發(fā)生形變，讓瓶內(nèi)的氣體被排出一部分后，把瓶口與自己的臉（或吹起的玩具氣球上）上相接觸，松手后，飲料瓶子就被“沾”在臉上了。這是飲料瓶瓶身的向外彈力作用下體積增大，內(nèi)部壓強(qiáng)減小，瓶外的大氣壓使飲料瓶“壓”在人臉（或吹起的玩具氣球上）上了。方法d ：如圖所示，飲料瓶中盛滿水，用帶有較長（1618

8、m）橡膠管的塞子塞緊瓶口，將飲料瓶子倒立進(jìn)過來，瓶中的水從橡膠管中流入容器中，隨著水流入容器的增多，飲料瓶就發(fā)生形變，同時有聲音的出現(xiàn)。這是由于瓶內(nèi)水的流出使瓶內(nèi)氣壓減小，外界大氣壓作用在瓶子上的緣故。 方法e：將飲料瓶擰開瓶蓋后，用手按入水槽中使瓶中充滿水，然后把飲料瓶倒立在水槽中，慢慢提起，直至瓶口不離開水面為止，液面不下降（并與托里拆利實驗對比，使學(xué)生感悟出，當(dāng)時托里拆利實驗為什么用水銀做實驗），從而說明大氣壓強(qiáng)的存在。10演示空氣振動產(chǎn)生聲音及音調(diào)變化方法a：在幾個飲料瓶中盛入不同深度的水，將瓶口移至嘴邊吹氣，可以聽到不同音調(diào)的聲音產(chǎn)生。空氣柱越短的，音調(diào)越高，反之，空氣柱越長，音調(diào)越

9、低。方法b：在飲料瓶中盛入小部分水，用手握住后，將飲料瓶口移到嘴邊、吹氣，學(xué)生會聽到一種音調(diào)的聲音。若一邊吹氣，一邊用手?jǐn)D壓飲料瓶水面升高時，學(xué)生又會聽見不同音調(diào)的聲音。二、若對飲料瓶進(jìn)行稍稍加工就會產(chǎn)生了“多功能瓶”改進(jìn)一：把自行車內(nèi)袋上具有單向?qū)獾臍忾T芯，固定在瓶的蓋上，這樣就制成了可作如下實驗：1演示空氣有浮力人類長時間生活在空氣中，對空氣的浮力適應(yīng)，感受不到有浮力的存在，有下面的實驗，使學(xué)生直觀體會到空氣中的物體有浮力。用打氣筒給多功能瓶充氣，然后氣球套緊在氣門芯上，并用線系好。放在天平上使天平平衡，將套在氣球內(nèi)的螺絲帽松動，使氣球膨脹，天平左端上升。在左端質(zhì)量不變的情況下，左端上升

10、是體積大浮力變大的緣故。2演示空氣有質(zhì)量空氣有質(zhì)量的直觀表象是理解大氣壓強(qiáng)的關(guān)鍵，在新教材中沒有編排這一實驗，學(xué)生覺察不到大氣有質(zhì)量，因此，我們增加了該實驗，天平調(diào)平后，將“多功能瓶”放在天平左盤上，右盤加砝碼使天平平衡；然后用打氣筒往“多功能瓶”中充89次后，再放在天平左盤上，發(fā)現(xiàn)左盤迅速下降，要使用天平再平衡，需要往右盤加1g多的砝碼，這表明空氣有質(zhì)量。3演示對外做功內(nèi)能減少打開瓶蓋、滴入幾滴乙醚，擰緊瓶蓋，在用打氣筒充氣后，看見瓶內(nèi)的乙醚蒸發(fā)透明，然后慢慢松開瓶蓋，同學(xué)們會看見瓶內(nèi)出現(xiàn)了“白氣”，這表明氣體對外做功，氣體的內(nèi)能減小，溫度降底而使乙醚液化的原因。4演示反沖運動用打氣筒往“多

11、功能瓶”中充1015次的空氣后，將充足空氣的多功能瓶放在水池中的水面上，然后旋松氣門芯的螺絲，使氣體放出，會觀察到多功能飲料瓶，在水面上快速地前進(jìn)著。改進(jìn)二：在飲料瓶上從上向下用針扎三個等距離的小孔可做如下實驗1大氣壓的存在飲料瓶中盛滿水，擰緊瓶蓋后，放在水平桌面上。用錐子在周圍扎一些小眼（直徑小于3mm），水并未流出，這是瓶內(nèi)水產(chǎn)生的壓強(qiáng)，小于外界大氣壓的緣故；當(dāng)用手?jǐn)Q松瓶蓋時，瓶內(nèi)的水與大氣壓產(chǎn)生的壓強(qiáng)之和大于瓶外的大氣壓，因此水就從所扎的小眼向外噴射出來，形成美麗的水簾。2液體的壓強(qiáng)隨深度的增加而增大將帶有三孔的飲料瓶，用手按入水中充滿水后，不蓋瓶蓋時，從水中提出水面來，可觀察到不同深度的水射程不同，從而說明液體的壓強(qiáng)，隨著深度的增加而增大。3演示失重和超重將帶有三孔的飲料瓶，用手按入水中充滿水，擰緊瓶蓋后，從水中提出來（水不溢出，是大氣壓的作用）。然后打開瓶蓋，水從小孔射出，將飲料瓶提高位置，松手使飲料瓶自由下落，小孔中沒有水射出。當(dāng)瓶子落至地面前，用手接住，這時水又從小孔射出來。再豎直上拋時，也會觀察到水不溢出。再下落時，又會看到?jīng)]有水從小孔射出。這是因為當(dāng)自由下落時，水受到的重力全部用作自由落體加速度g，不產(chǎn)生附加壓強(qiáng)，完全“失重”了。而豎直上拋時，作減速上升的運動時，負(fù)加速度也是重力產(chǎn)生的，也“失重”了。4演示帕斯