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新教材中的“想想议议”“想想做做”和“动手动脑学物理”等栏目中的“小制作、小实验”等内容占比较大的比重,而这些活动内容大部分可以用我们身边的物品来完成。使用身边随手可得的物品进行各种物理实验和探究活动,可以拉近物理学与生活的距离,让学生深切地感受到科学的真实性,感受到科学和社会、科学和日常生活的关系。另一方面,由于这些物品本来的用途并不是进行物理实验,所以这种做法本身就是一种创新。我们生活中能用来做物理小实验的物品很多。下面介绍几个用塑料瓶来演示和探究初中物理小实验的例子。
一、声学实验
1.探究声音的音调
方法①:在几个饮料瓶中盛入不同深度的水,将瓶口移至嘴边吹气,可以听到不同音调的声音产生。空气柱越短的,音调越高,反之,空气柱越长,音调越低。
方法②:在饮料瓶中盛入小部分水,用手握住后,将饮料瓶口移到嘴边、吹气,学生会听到一种音调的声音。若一边吹气,一边用手挤压饮料瓶水面升高时,学生又会听见不同音调的声音。
二、光学试验
1.演示光的直射、反射、折射現象
在一个比较粗一些的饮料瓶中充满香烟的烟雾,拧紧瓶盖,制成了显示光路器(能多个班级重复使用)。用激光笔从瓶底照向瓶口,能清晰地显示光在同一种物质中沿直线传播。若将瓶底放在平面镜上,用激光笔从侧面照向瓶底的平面镜照射时,会清晰地观察到入射光线和反射光线,给学生留下深刻的反射现象的表象。若一半是盛有未澄清的石灰水,一半是烟雾时,从侧面向石灰水面照射时,会清晰地观察到光的入射光线和折射光线。
三、热学实验
1.探究白色和黑色物体吸热能力的强弱
用白纸和黑纸包住两个装满水的塑料瓶,在太阳光下照射相同的时间后,看看谁的温度升得高。温度升得越高,说明其吸收的热量就越多,其吸热能力就越强。
2.压缩气体体积,气体液化演示
拧开瓶盖,滴入几点乙醚,拧紧瓶盖后,稍待一会,蒸发,乙醚液体不见了。当用手挤压瓶体时,乙醚液体重新出现在瓶壁上。这表明压缩气体体积,气体被液化。
3.演示气体、液体分子之间有间隔
将空饮料瓶的瓶盖拧紧后,用手握住用力挤压,观察到瓶子发生的形变,体积减小,说明气体分子之间有间隔。将饮料瓶中盛满水,再拧紧瓶盖后,也用手握住使劲挤压,会观察到瓶子发生很小的形变,体积也减小,说明液体分子之间也有间隔。通过两次挤压后观察到形变的程度不同,说明了气体分子之间比液体分子之间间隔大。
4.演示对外做功内能减少
把自行车内袋上具有单向导气的气门芯,固定在瓶的盖上,打开瓶盖、滴入几滴乙醚,拧紧瓶盖,在用打气筒充气后,看见瓶内的乙醚蒸发透明,然后慢慢松开瓶盖,同学们会看见瓶内出现了“白气”,这表明气体对外做功,气体的内能减小,温度降底而使乙醚液化的原因。
五、力学实验
1.演示空气有质量
空气有质量的直观表象是理解大气压强的关键,在新教材中没有编排这一实验,学生觉察不到大气有质量,因此,我们增加了该实验,把自行车内袋上具有单向导气的气门芯,固定在瓶的盖上,做成“多功能瓶”,天平调平后,将“多功能瓶”放在天平左盘上,右盘加砝码使天平平衡;然后用打气筒往“多功能瓶”中充8~9次后,再放在天平左盘上,发现左盘迅速下降,要使用天平再平衡,需要往右盘加1g多的砝码,这表明空气有质量。
2.演示力的作用效果与力的三要素
双手挤压塑料瓶,可以使瓶发生不同程度的凹陷变形,说明力可以使物体发生形变。如果施加的力越大,瓶子的形变程度也就越大,表明力的作用效果跟力的大小有关。用手推装满水的塑料瓶使其运动,说明力可以改变物体的运动状态。推力方向不同,塑料瓶运动的方向也不同,说明力的作用效果跟力的方向有关。将装满水的塑料瓶竖立在桌面上,用手指推瓶盖与瓶身,发现推瓶盖时瓶子更容易倾倒,说明力的作用效果跟力的作用点有关。
3.演示物体的惯性
用手将一塑料瓶扔出,离开手后瓶仍然继续朝前运动,说明物体具有惯性。将矿泉水瓶放倒在水平桌面上,向它的侧面吹气,它会很容易被吹的滚动起来。当将瓶中装满水再用同样的力吹它时,它却不容易被吹动。当用同样的力使它们滚动起来时,装满水的瓶子滚动的较远。这些现象说明:质量大的物体不容易改变运动状态,即质量大的物体惯性大。
4.探究压力的作用效果
将装有一半水的塑料瓶竖放在一块软海绵上,观察海绵的凹陷情况;再将塑料瓶内装满水,重新竖放在这块软海绵上,比较这两种情况中塑料瓶对海绵的作用效果,从而得出压力的作用效果跟压力的大小有关。把一装满水的塑料瓶分别正放、倒放在海绵上,观察并比较海绵的凹陷情况,表明压力的作用效果跟受力面积有关。
5.探究液体压强
在一塑料瓶的瓶口包上一橡皮膜,将其瓶口压入水中,橡皮膜发生凹陷,说明液体内部存在压强。在塑料瓶的侧壁上的不同高度的地方扎三个小孔,再往瓶内倒水,比较水从孔中喷出的远近,最终得出液体压强跟深度有关,深度越大,压强越大。
6.探究液体压强与流速的关系
在塑料瓶中装上适量的水,左手拿着一支吸管竖直插入瓶内水中,右手横拿着另一支吸管,将嘴对着横管的一端用力吹气,观察管内液面和管口的情况,从而得出“流体流动,流速越大的位置,压强越小”的结论。
7.探究浮力产生的原因
将塑料瓶的底部剪去,瓶口朝下,把乒乓球放入其中并落在瓶颈处,从上面倒水,直到水满后,乒乓球也不会浮起来,而只有用手从下面堵住瓶口时,乒乓球才会浮起来。从而说明浮力就是液体对浸在其中的物体向上与向下的压力差。
随处可得的塑料瓶能做出如此多的小实验,同学们在学习中兴趣一定很浓,其实可用塑料瓶做的小实验还很多。例如可以替代烧杯、量筒、漏斗、溢水杯等实验器材,声音与能量、阿基米德原理的演示、潜水艇模型、土电话、喷泉、闭口浮沉子等的实验装置。生活中处处有物理,只要我们善于发现,细心观察,勤于思考,勇于实践,不断引导学生进行探究,充分利用身边可以利用的物品,让学生自己动手制作实验器材,不仅可以提高学生学习物理的长久兴趣,而且还可以培养学生的动手能力和创新精神,并使学生有意识的将物理知识应用到实践中,解决实际问题,真正体现新课标“从生活走向物理,从物理走向社会”的理念。
一、声学实验
1.探究声音的音调
方法①:在几个饮料瓶中盛入不同深度的水,将瓶口移至嘴边吹气,可以听到不同音调的声音产生。空气柱越短的,音调越高,反之,空气柱越长,音调越低。
方法②:在饮料瓶中盛入小部分水,用手握住后,将饮料瓶口移到嘴边、吹气,学生会听到一种音调的声音。若一边吹气,一边用手挤压饮料瓶水面升高时,学生又会听见不同音调的声音。
二、光学试验
1.演示光的直射、反射、折射現象
在一个比较粗一些的饮料瓶中充满香烟的烟雾,拧紧瓶盖,制成了显示光路器(能多个班级重复使用)。用激光笔从瓶底照向瓶口,能清晰地显示光在同一种物质中沿直线传播。若将瓶底放在平面镜上,用激光笔从侧面照向瓶底的平面镜照射时,会清晰地观察到入射光线和反射光线,给学生留下深刻的反射现象的表象。若一半是盛有未澄清的石灰水,一半是烟雾时,从侧面向石灰水面照射时,会清晰地观察到光的入射光线和折射光线。
三、热学实验
1.探究白色和黑色物体吸热能力的强弱
用白纸和黑纸包住两个装满水的塑料瓶,在太阳光下照射相同的时间后,看看谁的温度升得高。温度升得越高,说明其吸收的热量就越多,其吸热能力就越强。
2.压缩气体体积,气体液化演示
拧开瓶盖,滴入几点乙醚,拧紧瓶盖后,稍待一会,蒸发,乙醚液体不见了。当用手挤压瓶体时,乙醚液体重新出现在瓶壁上。这表明压缩气体体积,气体被液化。
3.演示气体、液体分子之间有间隔
将空饮料瓶的瓶盖拧紧后,用手握住用力挤压,观察到瓶子发生的形变,体积减小,说明气体分子之间有间隔。将饮料瓶中盛满水,再拧紧瓶盖后,也用手握住使劲挤压,会观察到瓶子发生很小的形变,体积也减小,说明液体分子之间也有间隔。通过两次挤压后观察到形变的程度不同,说明了气体分子之间比液体分子之间间隔大。
4.演示对外做功内能减少
把自行车内袋上具有单向导气的气门芯,固定在瓶的盖上,打开瓶盖、滴入几滴乙醚,拧紧瓶盖,在用打气筒充气后,看见瓶内的乙醚蒸发透明,然后慢慢松开瓶盖,同学们会看见瓶内出现了“白气”,这表明气体对外做功,气体的内能减小,温度降底而使乙醚液化的原因。
五、力学实验
1.演示空气有质量
空气有质量的直观表象是理解大气压强的关键,在新教材中没有编排这一实验,学生觉察不到大气有质量,因此,我们增加了该实验,把自行车内袋上具有单向导气的气门芯,固定在瓶的盖上,做成“多功能瓶”,天平调平后,将“多功能瓶”放在天平左盘上,右盘加砝码使天平平衡;然后用打气筒往“多功能瓶”中充8~9次后,再放在天平左盘上,发现左盘迅速下降,要使用天平再平衡,需要往右盘加1g多的砝码,这表明空气有质量。
2.演示力的作用效果与力的三要素
双手挤压塑料瓶,可以使瓶发生不同程度的凹陷变形,说明力可以使物体发生形变。如果施加的力越大,瓶子的形变程度也就越大,表明力的作用效果跟力的大小有关。用手推装满水的塑料瓶使其运动,说明力可以改变物体的运动状态。推力方向不同,塑料瓶运动的方向也不同,说明力的作用效果跟力的方向有关。将装满水的塑料瓶竖立在桌面上,用手指推瓶盖与瓶身,发现推瓶盖时瓶子更容易倾倒,说明力的作用效果跟力的作用点有关。
3.演示物体的惯性
用手将一塑料瓶扔出,离开手后瓶仍然继续朝前运动,说明物体具有惯性。将矿泉水瓶放倒在水平桌面上,向它的侧面吹气,它会很容易被吹的滚动起来。当将瓶中装满水再用同样的力吹它时,它却不容易被吹动。当用同样的力使它们滚动起来时,装满水的瓶子滚动的较远。这些现象说明:质量大的物体不容易改变运动状态,即质量大的物体惯性大。
4.探究压力的作用效果
将装有一半水的塑料瓶竖放在一块软海绵上,观察海绵的凹陷情况;再将塑料瓶内装满水,重新竖放在这块软海绵上,比较这两种情况中塑料瓶对海绵的作用效果,从而得出压力的作用效果跟压力的大小有关。把一装满水的塑料瓶分别正放、倒放在海绵上,观察并比较海绵的凹陷情况,表明压力的作用效果跟受力面积有关。
5.探究液体压强
在一塑料瓶的瓶口包上一橡皮膜,将其瓶口压入水中,橡皮膜发生凹陷,说明液体内部存在压强。在塑料瓶的侧壁上的不同高度的地方扎三个小孔,再往瓶内倒水,比较水从孔中喷出的远近,最终得出液体压强跟深度有关,深度越大,压强越大。
6.探究液体压强与流速的关系
在塑料瓶中装上适量的水,左手拿着一支吸管竖直插入瓶内水中,右手横拿着另一支吸管,将嘴对着横管的一端用力吹气,观察管内液面和管口的情况,从而得出“流体流动,流速越大的位置,压强越小”的结论。
7.探究浮力产生的原因
将塑料瓶的底部剪去,瓶口朝下,把乒乓球放入其中并落在瓶颈处,从上面倒水,直到水满后,乒乓球也不会浮起来,而只有用手从下面堵住瓶口时,乒乓球才会浮起来。从而说明浮力就是液体对浸在其中的物体向上与向下的压力差。
随处可得的塑料瓶能做出如此多的小实验,同学们在学习中兴趣一定很浓,其实可用塑料瓶做的小实验还很多。例如可以替代烧杯、量筒、漏斗、溢水杯等实验器材,声音与能量、阿基米德原理的演示、潜水艇模型、土电话、喷泉、闭口浮沉子等的实验装置。生活中处处有物理,只要我们善于发现,细心观察,勤于思考,勇于实践,不断引导学生进行探究,充分利用身边可以利用的物品,让学生自己动手制作实验器材,不仅可以提高学生学习物理的长久兴趣,而且还可以培养学生的动手能力和创新精神,并使学生有意识的将物理知识应用到实践中,解决实际问题,真正体现新课标“从生活走向物理,从物理走向社会”的理念。