物理教学中瓶罐的一物多用

(江苏省高邮第一中学，江苏 扬州 225600)

在进行新课教学时，不可缺少的就是实验教学，由于条件的限制，有些学校的实验室不能提供足够的实验器材，实验室的器材不能很好地达成理想的教学效果，这时候就需要利用有限的实验器材去设计或自制低成本创新实验器具，利用改装后的实验器材能更好地将物理现象展示给学生，使学生更好地理解物理规律，提高物理课堂效率。易拉罐和矿泉水瓶等在生活中很容易得到，可以被用来设计有趣的低成本创新实验，引起了物理老师研究的兴趣。笔者联系教学实际，利用瓶罐设计出10个有趣的低成本创新实验，供同行参考。

1 巧用易拉罐研究电磁感应现象

实验1

实验器材：易拉罐、磁铁、剪刀、可乐瓶、木板等。

图1

实验过程：如图1所示，用剪刀把易拉罐剪出6条宽约0.5cm的细环，把细环套在一起形成多层的铝环，用细绳挂在木板做成的支架上。用剪刀将可乐瓶剪成两半，选取其底部，将强磁铁分别固定在对称的两边，注意相对的是异性磁极，再把可乐瓶放在可旋转的平台上，当旋转可乐瓶时发现铝环跟着可乐瓶旋转。

实验结论：当可乐瓶带着磁铁一起旋转时，通过铝环的磁通量就会发生改变，在铝环中产生了感应电流，感应电流产生的磁场阻碍了铝环中磁通量变化即阻碍相对运动，所以铝环会跟着可乐瓶一起旋转。

实验2

实验器材：易拉罐、强磁铁、水、水盆等。

图2

实验过程：如图2所示，用剪刀剪取易拉罐底部，在水盆中放适量的水，让易拉罐底漂在水上，用强磁铁其中一极靠近易拉罐并快速移动，发现易拉罐会随着磁铁移动，从而可以控制易拉罐的运动。

实验结论：磁铁快速移动时，易拉罐底内的磁通量发生改变，在易拉罐底中产生感应电流，而感应电流产生的磁场会阻碍相对运动，所以易拉罐底会随着磁铁运动。

实验3

实验器材：易拉罐、强磁铁、铁架台、剪刀、细线。

实验过程：如图3所示，用剪刀剪取易拉罐底部，用细线挂在支架上，使易拉罐底摆动起来，发现要很长时间才会停止，当在最低点附近放一个强磁铁，再让易拉罐底摆动，发现很快就会停止。

实验结论：当易拉罐底靠近或远离磁铁时，易拉罐底中的磁通量都会发生改变，就会在易拉罐底中产生感应电流，感应电流产生的磁场会阻碍易拉罐底的相对运动，产生了电磁阻尼，所以易拉罐底会很快停下来。

图3

图4

实验4

实验器材：易拉罐、强磁铁、铁架台、剪刀、细线。

实验过程：如图4所示，用剪刀把易拉罐剪出6条宽约0.5cm的细环，把细环套在一起形成多层的铝环(用细线将铝环拉成椭圆形，这样现象更明显)，用细线挂在铁架台上，当磁铁(假设向纸面内插入)快速插入时，铝环向纸面内运动；快速拔出时，铝环向外运动。

实验结论：当磁铁快速插入时铝环中的磁通量增加，就会在铝环中产生感应电流，感应电流产生的磁场阻碍相对运动(即阻碍靠近)，所以铝环会向里运动；当磁铁拔出时铝环中的磁通量减少，同样在铝环中产生感应电流，感应电流产生的磁场阻碍相对运动(即阻碍远离)，所以铝环会向外运动。

2 利用矿泉水瓶研究反冲运动

实验5

实验器材：两只矿泉水瓶、可旋转的支架等。

实验过程：如图5所示，用铁钉将矿泉水瓶靠近底部的外侧钻一个洞，分别固定在可旋转支架的两侧，注意出水方向相反，在瓶中加适量的水，就可以看到两个瓶围绕转轴旋转起来。

图5

实验结论：该实验研究的是反冲现象，当物体的一部分朝某个方向运动时，物体另一部分就会朝相反的方向运动，所以当水流出时，瓶子就会旋转起来。

3 利用塑料小筒研究电磁感应现象

实验6

实验器材：塑料小筒、漆包线、强磁铁、发光二极管(红光和白光各一只)等。

图6

实验过程：如图6所示，将漆包线绕在塑料小筒上(300匝左右)，并将发光二极管与导线形成闭合回路，将强磁铁S极插入筒中，快速拔出磁铁时发现其中一个二极管发光，若改变插入磁铁的磁极(N极)并快速拔出时就会发现另一个二极管发光。

实验结论：强磁铁从塑料小筒中快速地拔出时，线圈中的磁通量就会发生变化，在线圈中就产生了感应电流，因为发光二极管具有单向导电性，强磁铁的不同磁极快速离开时，不同的二极管发光，说明两种情况下线圈中产生的感应电流方向是不同的。

4 利用可乐瓶研究惯性

实验7

实验器材：可乐瓶、铁球、乒乓球、热熔胶、细线、水。

实验过程：如图7所示，用热熔胶将细线固定在铁球上，在可乐瓶中装上适量的水，再把铁球放到瓶子里，拧紧瓶盖并将细线固定在瓶口并使铁球悬在水中。当瓶子加速向右运动时，发现铁球向左运动，减速向右时铁球向右运动。

实验结论：因为水的密度比铁球的密度小，瓶子向右加速时铁球要保持原来运动状态，铁球就会向左运动，向右减速时铁球向右运动。如果将铁球换成乒乓球(瓶子要倒立)，结果就变成：当瓶子加速向右运动时，发现乒乓球向右运动，向右减速时乒乓球向左运动。

图7

图8

5 利用矿泉水瓶研究能量转化

实验8

实验器材：矿泉水瓶、支架、细线、细沙、圆细木棒等。

实验过程：如图8所示，在瓶底和瓶盖上钻一个洞，使圆细木棒能穿过瓶子，在瓶中装满细沙，拧紧瓶盖，用细线将瓶子挂在支架上，把细线绕在木棒上，松手后就会发现可乐瓶不停上下运动。

实验结论：该实验可以探究物体的动能和重力势能之间的相互转化：当瓶子向下运动时，重力势能转化为动能；当瓶子向上运动时，动能就会转化为重力势能，使瓶子不停地上下运动。

6 利用可乐瓶研究静电现象

实验9

实验器材：静电起电机、可乐瓶、缝衣针、铁管等。

图9

实验过程：如图9所示，将可乐瓶装在一个可转动的轴上(在可乐瓶上粘贴一些彩条，增加观赏性)，将十根缝衣针平均固定在两个铁管上，放在可乐瓶两侧(注意铁钉不是正对着)，再用导线分别与起电机相连，当摇动起电机手柄时，发现可乐瓶不停地旋转。

实验结论：起电机起电后缝衣针上带有电荷，产生了尖端放电，对可乐瓶就有力的作用，可以使可乐瓶旋转起来。

7 利用圆底烧瓶研究全反射

实验10

实验器材：激光笔、圆底烧瓶、水、牛奶。

图10

实验过程：如图10所示，在圆底烧瓶中放入一半的水(液面经过球心)，在水中加入适量的牛奶，利用激光笔以较小的角度照射液体，可以看到有三条光线：入射光、反射光和折射光；逐渐加大入射角，当加到一定角度时，折射光就会消失了，只剩下反射光线和入射光线。

实验结论：当光线从光密介质进入光疏介质时，若满足入射角大于等于临界角，此时折射光线就会消失发生全反射。加入牛奶是为了使学生更明显地看清楚反射光线和入射光线，实验效果更好。