實驗創(chuàng)新——小吸管的大用途

1、 小吸管的大用途 吸管在教學(xué)中的利用1、 光學(xué)實驗1.光沿直線傳播2.光的折射2、 靜電實驗1.彎曲的水流2.神奇指揮棒3.自制“電針”3、 氣壓實驗1.不能喝水的吸管2.“堅硬”的軟吸管實驗名稱：光沿直線傳播實驗?zāi)康模褐庇^地證明光是沿直線傳播的。實驗原理：光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播，通常簡稱光的直線傳播人眼就是根據(jù)光的直線傳播來確定物體或像的位置的是物理光學(xué)里的一部分。實驗器材：吸管、激光筆實驗步驟：1. 將吸管伸直，一頭吸管口對著墻壁等可作為屏幕的地方（本次實驗中選擇了門框）。2.用激光筆對準吸管口的另一頭，可在門框上看到明亮的激光點。3.將吸管彎曲，其他條件保持不變，激光點消失。實驗結(jié)

2、果及分析： 本實驗?zāi)軌蛑庇^地證明光的直線傳播，但是在操作過程中，吸管位置的固定和激光的固定很重要，一點微小的偏差可能就會導(dǎo)致激光不能按照預(yù)設(shè)的“路線”在吸管這一“通道”中傳播。因?qū)嶒灄l件的限制本次實驗操作并未固定這兩樣?xùn)|西，在教學(xué)中若要采用這個實驗的話可以多人一起合作進行定量（吸管位置和激光位置等）和變量（吸管的彎曲）的控制，不僅能提高實驗的嚴謹性和成功率，同時也可以增加學(xué)生的交流合作。實驗名稱：光的折射實驗?zāi)康模赫宫F(xiàn)光的折射現(xiàn)象；直觀地反應(yīng)凸透鏡成像的現(xiàn)象。實驗原理：光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時，傳播方向一般會發(fā)生變化，這種現(xiàn)象叫做光的折射。我們常見的“插入水中的筷子變彎折了”、“池底變淺

3、”、“早晨和傍晚看到的紅太陽”、“海市蜃樓”等現(xiàn)象都是由光的折射形成的。 在岸上看到水中的魚比魚的實際位置高；清澈見底，看起來不過齊腰深的池水，實際深度將沒過胸部；這些都是光的折射現(xiàn)象造成的。實驗器材：吸管、裝有水的透明瓶子實驗步驟：將吸管放入水中，觀察水中和外面的吸管的差異實驗結(jié)果及分析： 本實驗?zāi)軌蛑庇^地反應(yīng)光的折射現(xiàn)象。吸管在水面上的部分和水中的部分存在著明顯的差異1.吸管上紅色經(jīng)線明顯顯示出水中部分的吸管發(fā)生了偏移；2.水中部分要明顯大于水面上的部分。產(chǎn)生這些現(xiàn)象的原因主要為：1.光從空氣中射入水中時，傳播方向發(fā)生了轉(zhuǎn)變，從而產(chǎn)生了水中的吸管發(fā)生了偏移現(xiàn)象。2.杯子兩邊薄中間厚，裝水后

4、透過這個杯子看，剛好相當(dāng)于放大鏡，也就是凸透鏡，水中的吸管部分被放大也就是凸透鏡的放大，而水中的吸管在此透鏡的一倍焦距之內(nèi)，故成放大的虛像。教學(xué)中應(yīng)用建議：通過吸管代替初中科學(xué)教材上的筷子來進行光的折射現(xiàn)象的說明，不僅能展現(xiàn)光的折射現(xiàn)象，同時也能夠非常明顯地展示吸管在水中的像大于水面上的像，一舉兩得地在講解光的折射現(xiàn)象后引導(dǎo)學(xué)生進行思考從而導(dǎo)入凸透鏡成像的相關(guān)知識，是一個很好的教學(xué)案例。實驗名稱：靜電系列實驗實驗?zāi)康模和ㄟ^生活中的一些常見物品進行有趣的實驗，提高學(xué)生對靜電以及科學(xué)的興趣。實驗原理：任何物質(zhì)都是由原子組合而成，而原子的基本結(jié)構(gòu)為質(zhì)子、中子及電子?？茖W(xué)家們將質(zhì)子定義為正電，中子不帶

5、電，電子帶負電。在正常狀況下，一個原子的質(zhì)子數(shù)與電子數(shù)量相同，正負電平衡，所以對外表現(xiàn)出不帶電的現(xiàn)象。但是由于外界作用如摩擦或以各種能量如動能、位能、熱能、化學(xué)能等的形式作用會使原子的正負電不平衡。在日常生活中所說的摩擦實質(zhì)上就是一種不斷接觸與分離的過程。有些情況下不摩擦也能產(chǎn)生靜電，如感應(yīng)靜電起電，熱電和壓電起電、亥姆霍茲層、噴射起電等。任何兩個不同材質(zhì)的物體接觸后再分離，即可產(chǎn)生靜電，而產(chǎn)生靜電的普遍方法，就是摩擦生電。材料的絕緣性越好，越容易產(chǎn)生靜電。因為空氣也是由原子組合而成，所以可以這么說，在人們生活的任何時間、任何地點都有可能產(chǎn)生靜電。要完全消除靜電幾乎不可能，但可以采取一些措施控

6、制靜電使其不產(chǎn)生危害。通過摩擦引起電荷的重新分布而形成的，也有由于電荷的相互吸引引起電荷的重新分布形成，具體說就是因為物質(zhì)都由原子組成，原子中有帶負電的電子和帶正電荷的原子核。一般情況下原子核的正電荷與電子的負電荷相等，正負平衡，所以不顯電性。 但是如果電子受外力而脫離軌道，造成不平衡電子分布，比如實質(zhì)上摩擦起電就是一種造成正負電荷不平衡的過程。當(dāng)兩個不同的物體相互接觸并且相互摩擦?xí)r，一個物體的電子轉(zhuǎn)移到另一個物體，就因為缺少電子而帶正電，而另一個體得到一些剩余電子的物體而帶負電，物體帶上了靜電。實驗一：彎曲的水流實驗器材：吸管、紙巾、水流實驗步驟：1.用紙巾反復(fù)摩擦吸管2.將摩擦后的吸管靠近

7、穩(wěn)定的水流，觀察水流變化情況實驗結(jié)果及分析： 當(dāng)吸管靠近穩(wěn)定的水流時，水流向吸管方向偏轉(zhuǎn)。如下圖：吸管是一種絕緣性良好的物體，容易產(chǎn)生靜電。在經(jīng)過紙巾的摩擦后，紙巾上的電子轉(zhuǎn)移到吸管上，吸管被摩擦的部分帶有負電。此時將吸管靠近水流后，水流產(chǎn)生了感應(yīng)靜電，電子移向原離吸管的一側(cè)，而使得靠近吸管的一側(cè)帶正電，故產(chǎn)生了被吸引的現(xiàn)象，水流向吸管方向彎曲。實驗二：神奇指揮棒實驗器材：吸管、紙巾、易拉罐實驗步驟：1.用紙巾反復(fù)摩擦吸管2.將摩擦后的吸管橫放的易拉罐附近而不靠近易拉罐，觀察易拉罐的運動情況。實驗結(jié)果及分析：易拉罐向吸管方向運動。此實驗中原理與實驗一非常地接近。易拉罐在吸管靠近是其電子迅速轉(zhuǎn)移

8、向遠離吸管的一端，使得靠近吸管的一端帶有負電，產(chǎn)生了感應(yīng)靜電。正負電荷的相互吸引使得易拉罐向吸管方向移動。實驗三：自制“電針”實驗器材：吸管、紙巾、圖釘實驗步驟：1.用紙巾反復(fù)摩擦吸管2.在吸管上找到其中心點，用圖釘固定使其能夠保持平衡懸浮3.將生活中常見的物體靠近進行測試，觀察吸管的偏轉(zhuǎn)情況實驗結(jié)果及分析：大部分物體在接近吸管時吸管朝物體方向偏移。這些現(xiàn)象產(chǎn)生的原因與前兩個實驗一致，此處不再復(fù)述。但將保鮮膜靠近時吸管則產(chǎn)生了排斥現(xiàn)象，說明保鮮膜與其他物體不同，它自身本身就帶有一定的負電。保鮮膜作為一種絕緣性良好的物體，能夠比較容易地獲得電子并且能夠保持電子不轉(zhuǎn)移到周圍其他物質(zhì)中，故吸管產(chǎn)生了

9、排斥現(xiàn)象。教學(xué)中應(yīng)用建議：這個“電針”制作方便，并且現(xiàn)象明顯，在中學(xué)教學(xué)過程中有比較好的應(yīng)用前景學(xué)生對于一些摩擦起電時物體產(chǎn)生的電荷轉(zhuǎn)移情況（如用皮毛摩擦玻璃后玻璃是帶正電還是負電等）的了解比較差，在這部分內(nèi)容相關(guān)的題目上的錯誤率比較高，用這個簡易的裝置便能夠讓學(xué)生在實際操作中得出正確的結(jié)論，使得對靜電相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)更具趣味性同時對常見物體摩擦起電時的電荷轉(zhuǎn)移情況也能夠有較深的印象，助于對靜電知識的學(xué)習(xí)，也提高了他們對科學(xué)的興趣。實驗名稱：不能喝水的吸管實驗?zāi)康模簬椭鷮W(xué)生理解吸管喝水的原理，促進其對大氣壓的理解實驗原理：地球周圍包著一層厚厚的空氣，它主要是由氮氣、氧氣、二氧化碳、水蒸氣和氦、氖

10、、氬等氣體混合組成的，通常把這層空氣的整體稱之為大氣層它上疏下密地分布在地球的周圍，總厚度達1000千米，所有浸在大氣里的物體都要受到大氣作用于它的壓強，就像浸在水中的物體都要受到水中一樣。當(dāng)嘴巴中僅一根吸管時，將吸管放入水中，嘴巴與吸管相通，吸管內(nèi)壓強和吸管外水面壓強一樣大。當(dāng)口中空氣減少時，壓強減小，即吸管內(nèi)的壓強變小，小于吸管外水面壓強，水就因為兩個地方的壓強差被“壓”進口中了；當(dāng)口中有另一根吸管連通大氣時，由于口中的空氣仍然保持在一定的量，便難以實現(xiàn)減小吸管中的壓強而將水“壓”進口中了。實驗器材：吸管兩根、咖啡（使實驗現(xiàn)象更加明顯）。實驗步驟：1.將吸管放入口中2.一根吸管插入咖啡內(nèi)，

11、另一只吸管則連通大氣3.用吸管喝咖啡實驗結(jié)果及分析：吸管內(nèi)有咖啡吸上來但是不能吸到嘴中。當(dāng)嘴巴中僅一根吸管時，將吸管放入水中，嘴巴與吸管相通，吸管內(nèi)壓強和吸管外水面壓強一樣大。當(dāng)口中空氣減少時，壓強減小，即吸管內(nèi)的壓強變小，小于吸管外水面壓強，水就因為兩個地方的壓強差被“壓”進口中了；當(dāng)口中有另一根吸管連通大氣時，由于口中的空氣仍然保持在一定的量，便難以實現(xiàn)減小吸管中的壓強而將水“壓”進口中了。教學(xué)中應(yīng)用建議：值得注意的是，實驗結(jié)果并非不能將咖啡吸上來而是只能將咖啡吸到一定的高度。大部分初中生在課本上看到這個實驗時認為結(jié)果是不能將咖啡吸上來，所以雖然這個實驗比較簡單，但是停留在課本上是不行的，

12、這個實驗在八年級科學(xué)大氣壓部分內(nèi)容的第一課時中，而后在第二課時將會講到氣壓與流速的關(guān)系。在教學(xué)中建議讓學(xué)生進行實驗，實驗過程中大家發(fā)現(xiàn)結(jié)果與預(yù)期的不同時則會產(chǎn)生比較強烈的好奇心，此處便為后面關(guān)于氣壓與流速的關(guān)系做了很好的鋪墊吸氣時雖然口中氣體體積不變，但是由于氣體流速的加快，氣壓減小，故口中氣壓要略小于大氣壓，但是其壓強差遠小于大氣壓，還不足以將水“壓”到口中。實驗名稱：“堅硬”的軟吸管實驗原理：由于氣體的壓強實質(zhì)上是大量的做無規(guī)則運動的氣體分子與容器壁不斷碰撞而產(chǎn)生的，因此當(dāng)其他條件不變的情況下，氣體體積減小會使氣體分子與容器壁碰撞的次數(shù)增多而使壓強增大.在溫度不變時，一定質(zhì)量的氣體體積越小，壓強越大；體積越大，壓強越小.實驗器材：吸管、梨子實驗步驟：1.用吸管用力戳梨子，觀察實驗現(xiàn)象2.將吸管一頭按住，再次用力戳梨子，觀察實驗現(xiàn)象實驗結(jié)果及分析：用吸管戳梨子時，吸管彎曲；將一頭按住后再次戳梨子時，吸管深深地戳進了梨子。當(dāng)塑料吸管一端被大拇指封住，瞬間刺入梨子時，由于速度很快，再加上塑料吸管內(nèi)部體積隨著吸管不斷的刺入而瞬間變小，空氣壓力突然增大，導(dǎo)致塑料吸管的鋼性整體突然加強，就會不可思議地戳入梨子。教學(xué)中應(yīng)用建議：本實驗和上面的