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可乐瓶在生活中随处可见,如废物利用、保护环境,又能在学生学习物理知识中发挥余热,有利于学生更好地理解和掌握知识,激发学生学习的兴趣,培养学生的探究精神.实践证明,教师在教学中巧用可乐瓶做系列物理实验,教师上课教得风趣幽默,学生学得轻松愉快,教学效果显著提高.现整理了部分老师以及笔者多年来的一些相关的实验设计和思路,并加以适当的改进,与读者分享.
1演示光的直线传播
把点燃的蚊香伸入倒立的可乐瓶口中,使瓶内充满烟雾后,盖上瓶盖,用激光笔从底部向瓶盖方向照射,能观察到一条直的光柱,证明光的直线传播.本实验瓶中也可加入红褐色的氢氧化铁胶体,根据丁达尔现象,当一束光线透过胶体,从入射光的垂直方向可以观察到胶体里出现的一条光亮的“通路”,效果也不错.
2证明空气的存在
取一可乐瓶去掉盖子,在瓶底扎一小孔,用橡皮泥封住小孔,把可乐瓶倒立压入水中,发现水难以进入瓶内.然后,去掉瓶底橡皮泥,把脸凑近瓶底小孔.发现水进入瓶中,同时脸部明显感到有微风吹过,说明瓶内空气通过小孔向外排出,有力地证明了空气的存在.
3证明大气压的存在
证明大气压存在有多种实验方案:
方案一取小号的可乐瓶去掉盖子,洗净瓶口,人嘴对准瓶口(不要咬住或含住瓶口),猛吸气后,会发现瓶子会挂在嘴上不会掉下来,说明大气压的存在.
方案二向可乐瓶中倒入少量热水,振荡,把水倒掉后迅速盖紧瓶盖,片刻后,可乐瓶逐渐变瘪了,说明大气压的存在.
方案三把可乐瓶底钻个小孔,用手指堵住后灌满水,把一张比瓶口稍大的硬纸片紧压在瓶口后倒立,放开压硬纸片的手,把瓶口向各个方向转动,发现硬纸片不会掉下来.接着把堵小孔的手指移开,马上看到硬纸片掉下,水也流出来了.此实验不但说明了大气压的存在,而且同时还说明大气向各个方向都有压强.
4影响压力作用效果的因素
取小号的可乐瓶去掉盖子,两个手心分别紧贴瓶口和瓶底,用力往中间压瓶子,感觉压瓶口的手心较疼,上面的皮肤形变明显,红色印痕较深,如果压力再大些,则以上情况会加剧.说明影响压力作用效果的因素有受力面积大小和压力的大小.
5液体压强与深度的关系
取一大号可乐瓶,在其侧壁选取三个不同高度各扎两个小孔(注意最低的孔离底部不宜太近),小孔的大小、形状要一致.用废旧的橡皮做成小塞子把这六个小孔塞住,在瓶中装满水.取一玻璃水槽或者塑料脸盆,在其内底部用记号笔标出圆心,同时画出若干个同心圆.接着把可乐瓶放在水槽正中央,先拔去不同深度的各一个橡皮塞,观察水流出情况,小孔越低,水射程越远(从水射到同心圆的位置判断),说明液体的压强随深度的增加而增大.然后,再在瓶中装满水,可分别依次同时拔除同一深度的橡皮塞,发现同一深度处不同小孔处水的射程相同,说明同一深度液体向各个方向的压强相等.
6滴管潜水员实验(浮力实验)
这个实验最初是德国的罗兰·福尔博士在2008年应浙江省中小学教师培训中心的邀请到我们奉化市实验中学举办 “小规模、低成本实验”的科学培训时所展示的,当时引起与会教师浓厚的兴趣.具体做法是:
将两个可乐瓶装满水,用一支铁钉配重的塑料滴管放入其中一个瓶子,拧紧瓶盖,双手使劲挤压瓶壁,仔细观察滴管,发现它会往下潜.再仔细观察滴管中的水位变化,通过液体压强的传递,将部分的水压入滴管,水位上升,而滴管排开水的体积并没变化,即浮力不变.所以当水位上升至滴管受到的重力大于浮力时,滴管就会往下潜.松开手后,滴管中的水被挤出,滴管受到的重力小于浮力,滴管潜水员就会往上潜,这就是潜水艇的工作原理.
接下来的设计更显微妙.折一段牙签塞到第二支滴管的出口,然后把滴管放进另一瓶子,其余的做法与上相同,我们发现塑料滴管中的水没有上升,但塑料滴管被传递过来的水压压瘪了,排开水的体积减小,浮力减小,但自身的重力并没有发生变化,当浮力小于重力时,滴管潜水员便会往下潜,这样把鱼类上浮和下潜的原理展现得淋漓尽致.
7流体压强与流速的关系
演示实验1取一可乐瓶去掉盖子,剪掉大部分的瓶身(圆柱体部分),剩下一个“漏斗”,洗净瓶口,把一个乒乓球放到里面,用手按住后倒过来瓶口朝上,嘴对准瓶口持续吹气,同时按乒乓球的手放开,发现乒乓球不会掉下来.说明流体的流速越大,流体的压强越小.
演示实验2取演示实验1中剪下的可乐瓶身(相当于杯子)倒入一定量水,另取一吸管在中间剪一断口,沿断口折成垂直,使断面的两个管口露在外面,把经过加工的吸管一端放入水中,另一端用力吹气,发现有水雾从管中喷出.这是伯努利原理,即在同一流质里,流速大,压强小;流速小,压强大.流体会自动从高压流向低压.在通过三叉管时,低速流动的水流向高速的流动的空气.水被高速空气撕成一小滴一小滴.这些小水滴喷出来后就成了雾.此实验同样能得出流体压强与流速的关系.
利用可乐瓶做的物理实验还有光的折射、不同颜色物体吸热本领的大小和浮力的产生原因等.生活中除了可乐瓶还有诸如易拉罐、牙膏壳、注射器等宝贝,需要我们教师引导学生去发现、去创造.激发学生探究科学的兴趣,有意识地把理论与实践结合起来,让所学知识真正为生活、生产服务.
1演示光的直线传播
把点燃的蚊香伸入倒立的可乐瓶口中,使瓶内充满烟雾后,盖上瓶盖,用激光笔从底部向瓶盖方向照射,能观察到一条直的光柱,证明光的直线传播.本实验瓶中也可加入红褐色的氢氧化铁胶体,根据丁达尔现象,当一束光线透过胶体,从入射光的垂直方向可以观察到胶体里出现的一条光亮的“通路”,效果也不错.
2证明空气的存在
取一可乐瓶去掉盖子,在瓶底扎一小孔,用橡皮泥封住小孔,把可乐瓶倒立压入水中,发现水难以进入瓶内.然后,去掉瓶底橡皮泥,把脸凑近瓶底小孔.发现水进入瓶中,同时脸部明显感到有微风吹过,说明瓶内空气通过小孔向外排出,有力地证明了空气的存在.
3证明大气压的存在
证明大气压存在有多种实验方案:
方案一取小号的可乐瓶去掉盖子,洗净瓶口,人嘴对准瓶口(不要咬住或含住瓶口),猛吸气后,会发现瓶子会挂在嘴上不会掉下来,说明大气压的存在.
方案二向可乐瓶中倒入少量热水,振荡,把水倒掉后迅速盖紧瓶盖,片刻后,可乐瓶逐渐变瘪了,说明大气压的存在.
方案三把可乐瓶底钻个小孔,用手指堵住后灌满水,把一张比瓶口稍大的硬纸片紧压在瓶口后倒立,放开压硬纸片的手,把瓶口向各个方向转动,发现硬纸片不会掉下来.接着把堵小孔的手指移开,马上看到硬纸片掉下,水也流出来了.此实验不但说明了大气压的存在,而且同时还说明大气向各个方向都有压强.
4影响压力作用效果的因素
取小号的可乐瓶去掉盖子,两个手心分别紧贴瓶口和瓶底,用力往中间压瓶子,感觉压瓶口的手心较疼,上面的皮肤形变明显,红色印痕较深,如果压力再大些,则以上情况会加剧.说明影响压力作用效果的因素有受力面积大小和压力的大小.
5液体压强与深度的关系
取一大号可乐瓶,在其侧壁选取三个不同高度各扎两个小孔(注意最低的孔离底部不宜太近),小孔的大小、形状要一致.用废旧的橡皮做成小塞子把这六个小孔塞住,在瓶中装满水.取一玻璃水槽或者塑料脸盆,在其内底部用记号笔标出圆心,同时画出若干个同心圆.接着把可乐瓶放在水槽正中央,先拔去不同深度的各一个橡皮塞,观察水流出情况,小孔越低,水射程越远(从水射到同心圆的位置判断),说明液体的压强随深度的增加而增大.然后,再在瓶中装满水,可分别依次同时拔除同一深度的橡皮塞,发现同一深度处不同小孔处水的射程相同,说明同一深度液体向各个方向的压强相等.
6滴管潜水员实验(浮力实验)
这个实验最初是德国的罗兰·福尔博士在2008年应浙江省中小学教师培训中心的邀请到我们奉化市实验中学举办 “小规模、低成本实验”的科学培训时所展示的,当时引起与会教师浓厚的兴趣.具体做法是:
将两个可乐瓶装满水,用一支铁钉配重的塑料滴管放入其中一个瓶子,拧紧瓶盖,双手使劲挤压瓶壁,仔细观察滴管,发现它会往下潜.再仔细观察滴管中的水位变化,通过液体压强的传递,将部分的水压入滴管,水位上升,而滴管排开水的体积并没变化,即浮力不变.所以当水位上升至滴管受到的重力大于浮力时,滴管就会往下潜.松开手后,滴管中的水被挤出,滴管受到的重力小于浮力,滴管潜水员就会往上潜,这就是潜水艇的工作原理.
接下来的设计更显微妙.折一段牙签塞到第二支滴管的出口,然后把滴管放进另一瓶子,其余的做法与上相同,我们发现塑料滴管中的水没有上升,但塑料滴管被传递过来的水压压瘪了,排开水的体积减小,浮力减小,但自身的重力并没有发生变化,当浮力小于重力时,滴管潜水员便会往下潜,这样把鱼类上浮和下潜的原理展现得淋漓尽致.
7流体压强与流速的关系
演示实验1取一可乐瓶去掉盖子,剪掉大部分的瓶身(圆柱体部分),剩下一个“漏斗”,洗净瓶口,把一个乒乓球放到里面,用手按住后倒过来瓶口朝上,嘴对准瓶口持续吹气,同时按乒乓球的手放开,发现乒乓球不会掉下来.说明流体的流速越大,流体的压强越小.
演示实验2取演示实验1中剪下的可乐瓶身(相当于杯子)倒入一定量水,另取一吸管在中间剪一断口,沿断口折成垂直,使断面的两个管口露在外面,把经过加工的吸管一端放入水中,另一端用力吹气,发现有水雾从管中喷出.这是伯努利原理,即在同一流质里,流速大,压强小;流速小,压强大.流体会自动从高压流向低压.在通过三叉管时,低速流动的水流向高速的流动的空气.水被高速空气撕成一小滴一小滴.这些小水滴喷出来后就成了雾.此实验同样能得出流体压强与流速的关系.
利用可乐瓶做的物理实验还有光的折射、不同颜色物体吸热本领的大小和浮力的产生原因等.生活中除了可乐瓶还有诸如易拉罐、牙膏壳、注射器等宝贝,需要我们教师引导学生去发现、去创造.激发学生探究科学的兴趣,有意识地把理论与实践结合起来,让所学知识真正为生活、生产服务.