自制“塑料瓶漏斗型”教具 开发低成本物理实验

陈显盈 葛慧媛

（温州中学，浙江 温州 325000）

物理课程标准提倡师生利用身边随手可得的生活用品自制教具进行实验.很多物理实验会用到漏斗或漏斗型教具，在实际教学中可以利用饮料瓶来自制出轻便实用且有个性化的漏斗（下文统称“自制塑料漏斗”）.如图1所示，“自制塑料漏斗”的方法比较简单：先用剪刀剪出塑料瓶瓶口圆锥部分，再用电烙铁在饮料瓶瓶盖上烫出一个小孔后插入一截导管即可.可选用的导管有透明塑料笔杆（或笔杆头）、笔芯、注射器针筒或针头等，具体可根据实验要求而定.另外，为了使用方便也可以在导管上连接一个控制水流或气流的开关.笔者利用“自制塑料漏斗”再结合其他生活用品自制并开发出了一些低成本物理实验，下面具体介绍几个实例.

图1

1 “单摆振动图像”实验

所需材料有自制塑料漏斗（带开关）、细线、红墨水（或细沙）、白纸、长木板、铁架台等.如图2所示，用自制塑料漏斗做一个单摆并系在铁架台上，倒入红墨水并摆动，让红墨水流到铺有白纸的长木板上，待摆动稳定后匀速拉动长木板，从而得到单摆振动的图像.

图2

2 “平抛运动轨迹”实验

所需材料有自制塑料漏斗、乳胶管、笔杆头或粗注射器针头、红墨水、铁架台等.如图3所示，自制塑料漏斗用乳胶管与笔杆头或粗注射器针头连接后固定在铁架台上，倒入红墨水，水平喷出的水流会显示出平抛运动的曲线轨迹.

图3

3 “曲线运动条件”实验

所需材料有自制塑料漏斗（带开关）、乳胶管、笔杆头或注射器针头、红墨水、毛皮和橡胶棒（或丝绸和玻璃棒）等.让漏斗出水口向下得到水流直线轨迹，在不碰到漏斗或水流的情况下如何使水流显示为曲线轨迹呢？可以通过吹气或静电力吸引等多种方法.如图4所示，通过口吹气可以得到水流曲线轨迹.如图5所示，让出水口向下，用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近水流也可以使水流做曲线运动，从而说明曲线运动的条件：受合力方向与运动方向不在同一直线.

图4

图5

4 “水流反冲”实验

实验方案1.所需材料有自制塑料漏斗、乳胶管、弯管、铁架台等.如图6所示，将自制塑料漏斗固定在铁架台上并倒入水，水会从弯管中喷出，乳胶管会向后弯曲，从而展示水流反冲现象.

图6

实验方案2.所需材料有自制塑料漏斗（套有细线，瓶盖侧面插有两个弯管）等.如图7所示，将细线系到铁架台，将水倒入带有弯管的自制塑料漏斗中，发现水会从两个弯管中流出，自制塑料漏斗随之往反方向旋转，加水一次可持续旋转十几秒时间.

图7

5 “浮力产生原因”实验

所需材料有自制塑料漏斗（瓶盖烫孔）、乒乓球等.如图8所示，将乒乓球放入自制漏斗中，不堵住瓶盖小孔或拧掉瓶盖时缓慢倒入水，发现乒乓球并不会浮起来.只有在堵住瓶盖小孔或盖上不带孔的瓶盖后，乒乓球会立即浮起来，从而说明浮力为液体对浸在其中的物体向上与向下的压力差.

图8

6 “气压或大气压”实验

实验方案1.所需材料有自制塑料漏斗（拧掉瓶盖并在瓶身侧面烫一个小孔即可）、乒乓球等.如图9所示，用手指堵住塑料瓶侧面小孔后装满水，将乒乓球放在瓶口处后缓慢倒置塑料瓶，发现乒乓球由于大气压的作用并不会掉下来.作为演示实验，教师还可以在喊“掉”的同时悄悄松开堵住小孔手指，乒乓球会立即掉下来.

图9

实验方案2.所需材料有自制塑料漏斗（剪去瓶底，再在瓶盖处烫一个小孔即可）、乒乓球等.如图10所示，用手指堵住瓶盖小孔后倒入少量水到差不多满住瓶盖部分为止，放入乒乓球，将自制漏斗缓慢倒置后，发现乒乓球由于大气压的作用并不会掉下来.只有松开堵住小孔的手指或拧掉瓶盖后，乒乓球才会掉下来.

实验方案3.所需材料有自制大塑料漏斗（原塑料瓶容量约为2L）、劲度系数较小的橡皮筋、水槽等.如图11所示，手提着橡皮筋，将自制大塑料漏斗倒扣入水中，关闭开关或盖上没烫孔盖子后试图将漏斗从水中拉出，发现橡皮筋被拉得很长差不多快断了还是很难将漏斗拉出水面.当打开开关或拧掉盖子时，却能轻易地将漏斗拉出水面.

图10

图11

实验方案4.所需材料有自制塑料漏斗（剪去瓶底，再在瓶盖处烫一个小孔即可）、乒乓球等.如图12所示，用手指堵住瓶盖小孔后倒置漏斗可将浮在水面的乒乓球压入水底.当松开堵住小孔的手指后，水会被压入漏斗中，乒乓球会随着漏斗中水面的升高而升高.

图12

7 “伯努利原理应用”实验

实验方案1.所需材料有自制塑料漏斗、乒乓球、乳胶管、铁架台、空心笔杆头等.如图13所示，自制塑料漏斗用乳胶管与笔杆头连接，分别固定在铁架台上，倒入水得到向上喷出的水柱，放入乒乓球，发现乒乓球并不会掉下来.

图13

实验方案2.所需材料有自制塑料漏斗（2个，其中一个可带开关）、乒乓球、乳胶管、铁架台等.如图14所示，两个自制塑料瓶漏斗用乳胶管相互连接，其中一个固定在铁架台较高处，另一个倒置悬在空中，倒入水打开开关，放入乒乓球，发现乒乓球并不会掉下来.如果此时闭合开关不让水流下来，由于大气压的缘故，乒乓球也不会掉下来，只有打开开关让水流完后才会掉下来.

图14

实验方案3.对着放有乒乓球的自制塑料漏斗吹气，具体有直接用嘴吹、用电吹风机吹或用放气中的气球来吹等吹气方式，观察乒乓球会不会掉下来.以用气球吹气为例，所需材料有自制塑料漏斗（带开关）、乒乓球、气球及打气装置等.如图15所示，用打气装置给气球充气后再打开开关放气，此时在漏斗口放入乒乓球，发现乒乓球被快速“吸”进漏斗并不会掉下来，等气球放完气后才掉下来，可以做到持续15s以上.

图15

8 “虹吸原理”实验（自制“公道杯”）

如图16所示，“公道杯”是我国古代一种非常有趣的酒杯，当酒斟得太满就会通过杯中暗藏的虹吸管全部流出去。利用塑料瓶自制的“公道杯”如图17所示，当倒入水的高度到达弯管最高处时，根据虹吸原理可知水会从塑料弯管中全部流出去。

图16

图17

除了上述实例，其实结合自制塑料瓶漏斗教具演示的物理实验还有很多，如帕斯卡水压裂桶（或塑料袋）、连通器、失重状态的水压等实验，这里不再一一举例.总之，自制塑料瓶漏斗教具不仅具有成本低、制作简单等优点，而且更能让学生在课堂演示实验中真正体验到教具的亲切感和实验的真实性.所以，在实际教学中，教师不仅自身要多自制教具来开发低成本物理实验，而且要多让学生在课外参与制作体验，从而激发学生的学习兴趣、提高学生的动手能力和创新能力.

1 尤爱惠，陈显盈.利用生活用品自制教具改进［J］.物理教师，2015（5）：39.