矿泉水瓶在物理实验中的应用

谭宏春

摘要：利用矿泉水瓶来说明生活中的废旧物品可以在声学、光学、力学、热学等物理实验中有广泛的应用。本文对此作了简要论述。

关键词：物理实验；矿泉水瓶；应用

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1992-7711（2014）02-0087

物理是一门以观察和实验为基础的学科。在初中物理教学中，合理而有趣的实验可以促进学生对物理规律和概念的理解。但是由于条件的限制，很多学校特别是农村中学的实验器材落后或不足。很难完成新课程所要求的探究性实验，因此我们除了要利用物理实验器材完成实验之外，更要鼓励学生充分利用身边的常见物品来进行实验，这样更加地简便直观，有利于培养学生的动手操作能力，发展学生的独立实验能力和创新能力。

矿泉水瓶在日常生活中随处可见，以矿泉水瓶为主要器材就可以做许多实验。下面，笔者就谈谈矿泉水瓶在物理实验教学中的应用。

一、探究声学的实验

1. 用嘴在矿泉水瓶口吹气，可以听到瓶内发出声响，说明空气振动发生。

2. 制作简易管乐器

将8个相同的矿泉水瓶灌入不同高度的水，在瓶口依次吹气，发出的音调不同。说明管乐器是靠空气柱的振动发声。空气柱越短，音调越高。

3. 用棉线将两个矿泉水瓶相连做成一个”土电话”，可以探究固体传声的实验。

4. 将矿泉水瓶从中间剪开，取带瓶口的一端，然后用纸和透明胶将被剪的一端封成一个“鼓面”。轻拍纸面，可以看到蜡烛烛焰在跳动，用力拍打纸面可将烛焰熄灭，可以说明声能传递能量。

二、研究光学实验

1. 光在空气中沿直线传播

将矿泉水瓶从中间剪开，点燃蚊香，用瓶尾一侧的矿泉水瓶罩住蚊香，瓶内充满烟雾，用激光电筒照射，会清晰看到光在空气中沿直线传播的路径。

2. 光的折射

（1）将矿泉水瓶装满水，在瓶后放一支钢笔，看到钢笔错位了。说明光的折射现象。

（2）取一矿泉水瓶，可以在瓶中装满水，对着太阳光，可以在地面上得到“细细”的亮条，说明凸透镜可以汇聚太阳光。

（3）取一矿泉水瓶，可以在瓶中装满水，然后隔着瓶子观察物体（注意瓶子与物体之间的距离适中），可以看到放大了的物体的虚像，演示凸透镜成放大的虚像。

三、 探究力学的实验

1. 演示“影响压力作用效果的因素”

（1）取一只空矿泉水瓶，向瓶中装入少量的水放在一块海绵上，立刻看到海绵凹陷一些；将矿泉水瓶装满水再放到海绵上，会发现海绵凹陷得更深了，所示。可以得出压力的作用效果与压力大小有关；

（2）取一只空矿泉水瓶，向瓶中装满水盖上瓶盖，放在一块海绵上，观察海面的凹陷程度，然后将瓶子倒置过来再放在海面上，观察海面的凹陷程度，比较两次凹陷程度，可以得出压力的作用效果与接触面积大小有关。

2. 演示“惯性现象”

取一只空矿泉水瓶，截去上半部分并装入适量的水，然后盖上一块硬纸板，将鸡蛋放在硬纸板上，用手指突然弹击硬纸板，可以观察到鸡蛋并没有随硬纸板一起飞去，而是安然的落入瓶中。鸡蛋正是由于自身惯性还保持原来的静止状态而落在正下方。

3. 质量、密度

用天平测出一个矿泉水瓶的质量，然后将其剪碎再放到天平上测量，比较前后质量，说明质量不随形状而改变；将装满水的盖严的矿泉水瓶放入冰箱冷冻室，水凝固成冰，观察到矿泉水瓶的体积膨胀，说明冰的密度小于水的密度；用矿泉水瓶装满水，但装不下同质量的煤油，说明煤油密度小于水的密度。

4. 探究液体压强的特点

（1）演示液体对容器底有压强

向空矿泉水瓶灌一些水，然后用橡皮膜扎紧瓶口，再把矿泉水颠倒过来，可以观察到橡皮膜向下凸出，表明液体对容器底有压强。

（2）演示“液体内部向各个方向都有压强”

取一矿泉水瓶，若在矿泉水瓶体的不同方向上，用小铁钉钻很多小孔，然后向瓶内装满水，盖上瓶盖，两手用力挤压瓶体，可看到水从不同的小孔中向各个方向喷出，这可以证明了“液体内部向各个方向都有压强”。

（3）演示“液体内部压强与深度有关”

取一矿泉水瓶，在其侧壁钻三个上下位置不同的小孔，用橡皮塞塞住，给瓶里充满水，将瓶放在足够高的桌面上，然后把橡皮塞同时拔出，通过实验探究可发现，从不同的孔向外喷水的水平射程不同，从而演示了“液体内部压强与深度有关”。

5. 演示“大气压强”的存在

（1）矿泉水瓶中装满水，用一小块硬纸板紧贴瓶口，再颠倒过来，硬纸板没有掉下来，说明大气压强的存在。

（2）将矿泉水瓶内装满热水，拧紧瓶盖，再浇上冷水，由于瓶内蒸气遇冷液化，瓶内气压降低，小于瓶外大气压，矿泉水瓶就变瘪了。说明大气压强的存在。

（3）取一只空矿泉水瓶装满水，将矿泉水瓶浸没于水中如图1甲所示；若抓住瓶底向上提，会发现在瓶口未离开水面之前，瓶里始终充满水，如图1乙所示；若在瓶底钻一小孔，重做上面的实验，会发现瓶中水面与瓶外水面始终相平，如图1丙所示。可以证明大气压的存在。

6. 探究浮力及其产生原因

（1）用红色细线的一端栓住矿泉水瓶，细线的另一端固定在一块铁块上，细线的长度在当矿泉水瓶浮于水面时细线刚好被拉直为宜。然后用手把矿泉水瓶压人装有水的水槽中，放手后矿泉水瓶向上浮于水面。说明浸入液体中的物体受到液体对它向上的浮力。同时，细线位于竖直方向再把水槽向不同的方向倾斜，细线仍然位于竖直方向，说明矿泉水瓶受到浮力的方向总是竖直向上。

（2）演示“浮力产生的原因”

取一个瓶口内径略小于乒乓球直径的矿泉水瓶，去掉其底部，把一只乒乓球放到瓶口处，然后向瓶里注水，会发现水从瓶口流出，乒乓球不上浮，原因是“乒乓球只有上表面受到水向下的压力，而下表面基本没有受到水向上的压力”，因而乒乓球不上浮（如图2甲所示）；接着用手指堵住瓶口，不久就可观察到乒乓球上浮起来（如图2乙、丙所示），其原因是此时“乒乓球上、下表面均受到水的压力，且下表面所受的压力大于上表面所受的压力”。可以演示“浮力产生的原因”，即“液体对物体上、下表面的压力差所引起的”。

四、探究热学实验

1. 用白纸和黑纸分别包住两个装满水的矿泉水瓶，在太阳下晒相同的时间，看哪个温度升高得多，来探究物体吸热能力的实验。

2. 物态变化。将矿泉水瓶装满水放入冰箱中，水结成冰——凝固；将冷冻后的矿泉水瓶拿出冰箱，发现瓶壁上有水珠——液化；观察冷冻室内矿泉水瓶，发现瓶壁上有白色的粉末状物质——凝华。

3. 探究物体对外做功，物体的内能会减少。往矿泉水瓶中装入少量的水，用带有导气玻璃管的橡皮塞紧紧塞住瓶口，然后通过玻璃管用打气筒往矿泉水瓶内打气，发现塞子被快速冲出时，发出响声，瓶内出现明显的“白雾”。说明气体对外做功，内能减少，温度降低，瓶内的水蒸气液化。

实际上，矿泉水瓶能做的实验还不只这些。只要你善于观察，做一个生活的有心人，你的课堂教学一定会收到不一样的效果，总之，根据新课程标准中“从生活走向物理，从物理走向生活”的新理念，在物理课上利用学生熟知的废旧物品自制教具做实验，学生会感到亲切，加深对物理概念的理解；同时也做到了变废为宝，为环保做出自己小小的一点贡献，培养学生科学创新的能力。

（作者单位：湖南省龙山县第二中学 416800）