热空气上升实验改进

刘国英

《热气球上升的秘密》一课，教材设计了三个实验，但教学中都容易出现一些问题：

实验一是模拟热气球上升的实验。学生在撑开的塑料袋下面点燃小碟子里的酒精，塑料袋内的气体膨胀，然后上升。在这个实验中，塑料袋在上升过程中容易偏斜。

实验二是纸蛇旋转实验。剪一个螺旋纸圈，用一根细线系上并悬挂起来，在纸蛇下面点燃蜡烛，使纸蛇旋转，从而得出空气受热上升的结论。这个实验中，如果酒精灯高度控制不好，纸蛇容易被引燃。纸蛇质地较轻，容易受空气流动的影响发生转动，转动的速度会逐渐减慢;另外学生看到纸蛇的旋转现象也不容易直观地理解就是热空气上升引起的。

实验三是让纸屑飞舞起来的实验。点燃蜡烛，周围空气受热上升，带动纸屑飞舞。但是，在实际操作过程中纸屑常常飞不起来，实验容易失败，而且实验造成的垃圾也比较多，不易清扫。

为了提高实验的成功率，让学生更容易观察到明显的现象，我们对实验进行了改进。

实验材料

固体酒精和托盘、火柴、底座、阻燃塑料管、蜡烛、金属卡子、小风车、铁架台、纸杯、细线、塑料吸管、细铁丝等。

热空气上升演示器

先组装教具，将金属卡子直接卡在塑料管上，然后放上小风车。这时风车是静止不动的。点燃蜡烛，把蜡烛放在塑料管的下方，很快我们就发现风车转动起来。学生会想到，风车转动的原因与空气受热有关。当蜡烛熄滅后，风车会慢慢停止转动。这个实验可以说明塑料管内的空气受热后会上升，推动风车转动（如图1）。

改进后的优点是：点燃蜡烛后小风车旋转，现象直观，容易得出结论，使原本抽象的知识变得更加形象、直观。同时，操作简单，提高了教具的使用率。学生只需组装好教具，点燃蜡烛，几秒钟后就能看见效果，而且可以重复使用，也可以用于风的模拟实验。

气体杠杆装置

演示器如图2所示，不仅制作材料比较简单，还提高了课堂的实效性。需要注意的是，在前期调试中，教师要想办法使各处摩擦力降到最小，使得实验现象更明显。

在这个实验中，教师要强调两个纸杯是一样的。给一侧的纸杯加热时，会发现这一侧的杠杆会上升，使学生发现同体积的热空气比冷空气轻，所以热空气才会上升。

实验优点

现象明显，教学直观。通过这两个改进实验，学生不仅认识到空气受热后体积膨胀会上升，而且很容易理解同体积的热空气比冷空气轻，会上升的道理。