塑料瓶的物理之旅

黄永军

【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）08-0164-02

【研究目的】

1.能利用塑料瓶制作物理实验器材，并验证阿基米德原理。

2.会对测量数据进行科学分析，找出偏差的原因，并能对实验方案有效改进。

3.通过研究性活动，知道塑料瓶在物理实验中的妙用，培养其科研的兴趣，进一步加深对相应物理知识的认识。

一、假设情景 确立主题

同学们，你们还记得初中物理课本中关于验证阿基米德原理的实验。同学们还记得实验步骤吗？对，先用弹簧测力计分别测出小桶和重物的重力，然后用弹簧测力计吊着重物浸没在装满水的溢水杯中，读出弹簧测力计的示数。用小桶承接溢出来的水，再用弹簧测力计测出小桶和水的总重力。这样利用差值，我们就可以计算出物理所受的浮力和溢出水的重力，然后可以比较大小。那么现在，我们要用回收的塑料瓶来参与完成这个实验，同学们动动脑筋，塑料瓶可以模拟这个实验中的哪些器材呢？对了，应该模拟溢水杯和小桶。

现在就让我们动手去做一做吧。

好，现在我们可以利用自己制作的器材来验证阿基米德原理了。请将实验数据填写到下面的表格中：

请你分析实验数据，你发现什么问题了吗？为什么排开水所受的重力要比物体所受的浮力小一些？如何改进？

【疑问】

为什么排开水所受的重力要比物体所受的浮力小一些？如何改进？说出你的设计方案。

【主题】

探究并设计出用塑料瓶完成阿基米德实验。

二、交流合作，制定方案

【讨论】

1.你认为造成该实验测量结果较大偏差的影响因素有哪些？

2.围绕你分析的影响因素，设计实验进行研究验证，比较各个因素的影响程度。

3.探究活动需要哪些器材？实验中要控制哪些物理量？采取什么方法收集和分析数据？

【合作】

经过小组合作交流，基本能达成共识，导致测量数据偏差有三点：一是吊物体的绳子会影响到测量物体所受浮力大小，但因绳子质量和体积很小，这里的偏差不大，可以忽略。二是测量所用的弹簧测力计精确程度造成读数误差，这一点误差也不会太大。三是自制溢水杯的溢水口是普通切口，虽然制作了凹槽，但出水时渗漏还是严重，造成测量排开水所受的重力偏小，这是主要问题。

【方案】

方案一：

为了减少误差，更换细线和精确程度高的弹簧测力计，制作新的溢水杯，溢水口利用吸管制作，周围缝隙用头胶带封住，如图。利用改进器材做实验，测出数据填入表格。

方案二：如图所示的实验装置，其中A、B为两个规格相同的弹簧秤，C为重物，D为自制小杯，E是用废弃的大号饮料瓶、带孔橡皮塞以及弯曲吸管自制的溢水杯，杯中加入红色的水，F是升降平台（摇动手柄，可使平台高度缓慢上升、下降），G为铁架台。利用改进器材做实验，测出数据填入表格。

三、探究活动，完成报告

【探究】

学生分组分别按照方案一和方案二进行探究活动。

【报告】

学生在充分实验和数据分析的基础上，完成“记录单”。

【反思】

通过研究性实验活动，让我们知道物理实验一定要实事求是，要细致严谨，分析入微，活动结束，你觉得哪些值得你进一步反思的呢？说说看。

如：弹簧测力计为什么选择精度高的？“研究活动操作方案二”优于课本设计，你还能想出更好的设计吗？

【迁移】

同学们，除了探究阿基米德原理外，其实塑料瓶在物理研究性实验中有着广泛用途，让我们开启其物理之旅吧。

1.透过盛水塑料瓶，看书本上的字，会字变大了，这是光的折射现象。

2.将一塑料瓶放在水平桌面上，使其从同一位置分别向前滑动和滚动，比较两次运动中所用推力的大小。前者是滑动摩擦，后者是滚动摩擦，而且还可得出结论：“用滚动代替滑动可大大减小摩擦”。

3.探究液体压强：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。

4.体验大气压的存在，在一塑料瓶内装满水，用一张硬纸片紧压在瓶口，然后使瓶口朝下，发现硬纸片能托住水，有力地证明大气压的存在。

5.把空塑料瓶盖子盖紧，扭转塑料瓶，挤压内部气体，当扭转到一定程度时，瓶盖会飞出。说明内能转化成机械能。注意瓶口不要对着人。

课后请利用矿泉水瓶制作天平与量筒。用自己制作的天平与量筒测量一下身边物体的密度，如橡皮。

利用你的信息平台了解一下塑料瓶在物理学中还有什么用途，跟同學们一齐分享你的成果。