初中物理演示实验教学中塑料瓶的应用

郑宇峰

(广东省广州市花都区实验中学,广东　广州　510800)



初中物理演示实验教学中塑料瓶的应用

郑宇峰

(广东省广州市花都区实验中学,广东广州510800)

摘要：物理学是生动有趣的，它来源于生产实践，生活中到处都有物理知识.物理学习应该吸引广大学生成为物理爱好者，使青少年大显身手.但是由于很多物理实验过于抽象，使学生感到物理枯燥、难学，望而生畏，缺乏兴趣，从而产生厌学情绪.因此，培养学生对物理学习的兴趣，是至关重要的.本文介绍了利用塑料瓶制作的多种初中物理演示实验装置，通过演示实验引导学生认识到物理来源于生活，使得学生通过直观观察，领会物理学知识，提高学习物理的兴趣，并对物理教师设计基础实验提供参考.

关键词：塑料瓶；兴趣；演示实验

从教育心理学的角度来看，学习主要是认知、情感和心理动作三个领域的复合活动.物理教学的重要任务就是要努力促使学生智、能、情、意均衡发展.也就是使认知、情感、意志三者相互促进，达到人的素质全面发展.朱熹说过：“教人未见其趣，必不乐学”，培养学生的物理情感和学习兴趣是学生学好物理的关键.

演示实验是物理教学中的一种重要手段，要使学生深刻地理解和掌握物理规律，单凭教师口述手写，往往是达不到目的，必须借助教具的使用，包括实物、模型、仪器、挂图、图表和标本，或者是多媒体动画等.只有充分利用这些教具，配合教学进行演示，才能收到良好的教学效果.

随着教学条件的改善，各学校都增加了不少先进的仪器，但别忘了我们不是做魔术给学生看，而是要让学生通过观察演示实验，理解、掌握知识和发展能力.所以如何让学生直观、深刻地体验实验过程是教学的关键.有的老师认为，简陋的仪器很难做到准确，笔者认为准确是相对而言的.如果你把物理过程都隐藏在黑盒子内，一下就能得出一个准确的结果，但对于学生而言把整个过程看的清晰更为重要.以下是利用塑料瓶制作演示器材的实例，配合教学进行演示实验，学生直观、深刻地体验实验过程，可收到良好的教学效果.

1内燃机模型

1.1准备过程

(1) 需要准备的器材：塑料瓶、瓶塞(化学实验室可以找到)、酒精(浓度不要太高，药用75%的酒精即可)、打火机、酒精灯.

(2) 选择大一点的塑料瓶(比如1.5L的可乐瓶)去掉包装和瓶塞，瓶子末端钻孔，可以用酒精灯烧热铁钉烫出，选择的塞子刚好可以塞住瓶口.

1.2演示过程

(1) 打开瓶塞，滴入几滴酒精，塞紧后晃动加快酒精蒸发，此时瓶内充满了气态的酒精.

(2) 将瓶身固定在桌面上，用打火机在瓶子末端钻孔处点火，此时部分气态酒精已经通过小孔溢出，酒精会在瓶子内部快速燃烧，顶出瓶塞(如图1).

图1

1.3可以解决的问题

(1) 新教材在进行热机教学时通常的做法都是利用如图2所示的实验装置，用酒精加热水，水汽化为水蒸气来推动活塞做功，说明水蒸气的内能转化为活塞的机械能，这个实验装置演化为如图3所示的装置，就可以说明单向的活塞运动通过曲轴和连杆的结合就可以变为我们需要的转动，这样一个过程可以很好的解释蒸汽机的原理，但是现代的热机主要都是内燃机，学生从蒸汽机到内燃机还是需要一个思维的过渡，图1的实验装置可以通过明显的动画显示出内燃机的有效性，从思维的角度对蒸汽机到内燃机的进化做出铺垫.

(2) 实验装置的特点

这个实验装置采用了与图2相同的酒精燃料(甚至于浓度还不及实验室用的酒精)，但是简化了其中内能的转移过程，也因此减小了浪费，关键是学生能直观地观察出几滴酒精中蕴含的能量用来做功可以达到的效果，从效率出发说明了内燃机出现的必要性，并对下一节热机效率的教学起到了很好的铺垫作用

2力的相互作用

2.1准备过程

(1) 需要准备的器材：塑料瓶、酒精.

(2) 直接在塑料瓶的盖子上钻一个小孔，可以使用上述的方式烫制.

2.2演示过程

(1) 同样滴入几滴酒精后快速晃动使瓶内充满气态酒精.

(2) 将瓶子放在高处凳子上(注意瓶末尾不要对人)，火机点燃瓶盖处小孔.

(3) 瓶子会快速反向飞出.

2.3可以解决的问题

相比较课本穿旱冰鞋的小孩和划船的例子，这个实验的可视性和震撼性会更强一些.

3大气压和浮力

3.1准备过程

需要准备的器材：塑料瓶、乒乓球.

3.2演示过程

(1) 将塑料瓶从中间剖开，留着有瓶口的部分，如图4所示，乒乓球放到瓶子内侧，先用手按住，灌水进去，水不会流出.

(2) 将塑料瓶灌满水，乒乓球放到瓶口外面，同样灌水进去，如图5所示，水也不会流出.

3.3可以解决的问题

图4可以解释浮力产生的根本原因在于上下表面的压力差，如果与浮在水面上的乒乓球类比，可以明确如果下表面没有了向上的压力，浮力也就不复存在了.

图5可以说明大气压的存在，也可以用一张纸来代替乒乓球，如图6所示，可以明确地解释说明大气有向上的压力.图5的装置因为成功率较高，加上乒乓球的可重复使用性都可以说明实验装置的可操作性更好，另外图5的实验可以用装满水的瓶子横向放置，如图7所示，这样可以说明大气也有横向的压力.以此类推，可以通过乒乓球的朝向来说明大气向各个方向都有压强.

4潜水艇原理

图8

4.1准备过程

需要准备的器材：塑料瓶、口服液的小瓶子(最好选择玻璃瓶).

4.2演示过程

(1) 将小玻璃瓶中的口服液清空，瓶口穿洞，倒入适量的水.

(2) 将装水的小玻璃瓶倒放到塑料瓶中，如图8所示，盖好塑料瓶盖子，通过挤压大塑料瓶来改变小瓶中水的多少，从而达到改变小玻璃瓶自身重力的目的.

4.3可以解决的问题

潜水艇利用了浮力和重力的关系实现了上浮、悬浮、下沉的状态切换，通过简单的实验装置可以用类似变魔术的方式引起学生的兴趣，通过小瓶子中水多少的改变来说明潜水艇通过自身重力改变实现浮沉的过程，此实验形象、生动.

5光的直线传播

5.1准备过程

需要准备的器材：塑料瓶、红墨水或者蚊香、激光笔.

5.2演示过程

图9

将红墨水加到装满水的塑料瓶里，或者将蚊香的烟雾密封到塑料瓶中，如图9所示，使激光笔的光束穿过瓶身.

5.3可以解决的问题

光的直线传播的观察一直是不好操作的实验，有条件的可以选择遮光性好的教室来做，不过图9的实验装置演示的直线传播从实现上来说更具有操作性.

6物体的颜色

6.1准备过程

需要准备的器材：塑料瓶、红墨水，红色激光笔.

6.2演示过程

将装满红墨水的瓶子对准太阳光或者白色光源.

6.3可以解决的问题

图10

(1) 用白光照到装有红色水的塑料瓶上，如图10所示，在白墙上就只看到了红光，说明红色的水只透过红光而吸收了其它色光，用红色激光照射，在白墙上也只看到红光，说明透明物体的颜色是由它所透过的色光决定的.

(2) 看到红色的塑料瓶的颜色是红色，说明红色塑料瓶也只反射红光而吸收了其它色光.即物体的颜色是由它所透过或者反射的色光的颜色决定的.

7凸透镜成像实验

7.1准备过程

需要准备的器材：矿泉水瓶(圆柱形的瓶子).

7.2演示过程

将矿泉水瓶横向放置，看远处和近处的物体.

7.3可以解决的问题

凸透镜成像问题中，当物体在凸透镜一倍焦距以外成倒立实像，在凸透镜一倍焦距以内成正立的虚像的问题，学生往往模糊不清.装满水的矿泉水瓶构成了一个水做的凸透镜，不过我们对于倒立成像的观察总是不够敏感，所以使用时一定要横向来使用.远处的景物可以形成明显的倒立像，近处的景物可以看到正立像，强烈的对比和实验的便于操作性，都可以让这个知识点的理解和记忆变得更容易.

8气体对外做功

8.1准备过程

(1) 需要准备的器材：塑料瓶、橡皮塞、自行车气门芯、打气筒.

(2) 将自行车气门芯装到瓶盖上，为了增加气密性，上下表面可以各放一个胶垫，将该装好的瓶盖拧到塑料瓶上.

8.2演示过程

在瓶中加一点水，密封后用打气筒通过气门芯给瓶子打气，等到瓶内气压达到一定程度后，用手慢慢旋转瓶盖螺纹，里面气体将瓶盖推出，同时观察瓶子内部的白雾现象.

8.3可以解决的问题

课本上的实验装置如图11所示，利用活塞烧瓶演示，因为白雾出现的时间太短，详细的观察只能通过视频慢镜头实现.图12的瓶盖和塑料瓶配合使用，由于打气筒充气后压力更大，故白雾出现的时间更长，足够巡教室一圈，让每个学生都亲眼目睹，对于说明气体对外做功内能变小、水蒸气遇冷液化形成白雾的物理原理效果会更好.

以上介绍了笔者在实际教学过程中对于塑料瓶的使用，其实它的应用还不止这些.相信只要用心，还会有更多的应用.这样的实验装置器材容易寻找，制作简单，成本低廉，最关键的是学生实验的效果明显，一目了然.

兴趣和情感总是在一定的情景中发生的.物理学是一门以实验为基础的学科，人类的物理知识来源于实践，特别是科学实验的实践.许多物理规律都是从模拟自然现象的实验中总结出来的.学生的科学素养和科学的品质就是在科学活动的实践中不断培养和提高的.在物理教学中认真做好一系列有趣的实验，点拨学生的思维，使学生的思维处于激励状态，可以把学生的智力活动由最初简单的兴趣引向热情而紧张的思考，促进学生思维的活化，而利用生活用品作为实验器材进一步丰富学生实验和演示实验，类似的现象清楚、效果明显的演示实验，创设了一个有声有色、形象直观的情景，而学生在后面的模仿创新中也可以提高动手能力，体会科学家探究的过程，活用知识，创设一种理论联系实际，巧用物理知识的情景，使学生触景生情、触类旁通，从而提高学生学习物理兴趣和积极性.

参考文献：

[1] 中学物理课堂教学方法实用全书[M].呼和浩特：内蒙古大学出版社,1999.

[2] 朱春辉.饮料瓶在初中物理实验中的应用[J].物理之友，2014，30(10).

[3] 张世刚.自制教具是初中物理教学不可或缺的一环[J].物理之友，2014，30(12).

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