运用生活中的常见物品进行物理实验举例

摘要: 本文作者结合教学实践,从实际的生活出发,选取常用物品实现了物理教学中涉及力、声、光、热等领域的多个有趣实验,为教师和学生进行物理实验提供了较好的方法。

关键字: 物理实验生活物品有趣实验

物理是一门基础的自然科学,它以观察和实验为基础,其理论知识来源于实际生活,并通过理论升华后服务于生活,因此,在物理教学中,实验教学是实现课堂有效教学的必备途径。教师通过展示具有科学性、实用性、趣味性的物理实验,可以极大地激发学生的学习兴趣,也可以帮助他们将抽象的思维具体化,从而深入地理解和掌握理论知识。但在很多情况下,教师往往由于缺乏实验器材而无法完成实验,或是由于条件限制而只能进行演示实验,因此,教师尽可能从日常生活中选取常见物品进行有效的物理实验教学是非常重要的。

在实验教学中,笔者不断积累经验,发现很多时候生活中随手可得的物品恰恰是很好的实验器材,利用这些器材就可以帮助学生顺利完成实验,帮助他们加深对理论知识的理解。下面是笔者总结的利用生活中一些简易物品可进行的物理实验。

1.气球

实验1:利用气球来体验弹力。手压气球,可以明显感觉到气球由于发生弹性形变,进而对手产生弹力的作用;进一步改变形变程度,还可以得出弹力大小与形变程度的关系。

实验2:利用气球来认识作用力与反作用力。将充足气的气球口打开并在空中释放,气球里的气体会一下子跑出来,在气球变小的同时,气球也会在空气反作用力的推动下在空中运动。若是制作一个简易的纸质小车,在上面固定一个气球,那么这个反作用力还可以推动小车向前运动。

实验3:利用气球来探究压强的影响因素。最简单的方法就是通过气球的形变程度来感知压强大小的变化,可以通过施加力的大小不同,以及施加力的面积不同来探究压强与压力大小和受力面积的关系。另一个很形象的办法就是“气球托人”的实验,学生常规的思维一般都是气球一踩就爆,怎么可能托起人呢?但是压强不仅和压力大小有关,还和受力面积大小有关。虽然人对气球的压力很大,但是只要增大受力面积,同样可以减小压强。所以在实验中,可以选择四个左右大小一致气球,在气球上放一块板,这时候人就可以轻松地站在气球上而不至于踩爆气球了,这个实验很容易激发学生的兴趣和求知欲。

2.纸

实验1:利用纸来探究液体沸腾的特点。笔者选取较厚的纸制作成小锅,然后在其中加入水,把纸制的小锅放在酒精灯上能将水烧开。纸的着火点是183摄氏度,而酒精灯外焰的温度约为800摄氏度,但纸锅却不会被烧坏,原因就是纸锅的温度不会超过标准大气压下水的沸点100摄氏度。这个实验让学生在好奇之余了解到液体沸腾时的重要特点之一就是保持沸点不变。

实验2:利用纸来体验静摩擦力的存在及其特点。将两本书一页一页交叉相叠在一起,然后用力向两边分别拉两本书,结果是无论用多大的力来拉都几乎不能将它们分开。这其中的原因是由于静摩擦力的存在。

实验3:利用纸来探究流体压强与流速的关系。其中之一的实验就是取两张纸,从两张纸的中间向下方吹气,与想象结果不同的是这两张纸不但没有分开,反而会紧贴在一起。原因就是流体中流速越大的地方,压强越小。此外,还可以将纸卷成一个圆纸筒,取两根1米多长的细线在纸卷两端按同一方向绕在纸卷上,线的末端系在同一高度处,释放后会发现纸卷不是竖直下落,而是会向某一方向偏转,其原因也是流体压强与流速的影响。

3.饮料瓶

实验1:利用饮料瓶来探究声音的音调和频率的关系。笔者选取生活中常见的饮料瓶作为实验器材,尽量选取容积较大的饮料瓶,以便获取较为明显的实验现象。在进行实验时,往饮料瓶内速度均匀地倒入水,注意观察,会发现随着瓶内水量的增加,瓶内的声音越来越尖细,即音调越来越高。这是因为振动的物体是瓶内的空气柱,随着水量的增加,空气柱越来越短,振动得越来越快,频率则变高。这个简单实验验证了音调和频率之间的关系,即频率越高,音调越高。

实验2:利用饮料瓶来探究透明物体的颜色。笔者搜集不同颜色的透明饮料瓶,在进行实验时,将这些饮料瓶放在太阳光下,学生可以很清楚地发现透明物体的颜色之谜,如红色的透明饮料瓶只能透过红色光线,而蓝色的透明饮料瓶只能透过蓝色光线等。这个实验清楚地证明,透明物体的颜色由透过它的色光所决定。

实验3:利用饮料瓶来探究凸透镜的特点。将透明饮料瓶装水后,饮料瓶本身就变成了一个凸透镜,可以用它来研究凸透镜的成像特点,如可以用它来观察课本的字等。学生通过这一简单的实验,可以很快地掌握凸透镜的特点。

实验4:利用饮料瓶来探究压强的影响因素。笔者在饮料瓶中装入适量的水,将其正立在沙盘中,观察沙子下陷的程度。然后改变瓶中水的质量,重复上述操作,通过比较沙子下陷程度的不同,从而可以探究压强与压力大小的关系。若控制水量不变,将饮料瓶倒置于沙盘上,改变受力面积,同样比较沙子下陷程度,则可进一步探究压强与受力面积的关系。通过上述实验,学生可以探究出完整的压强影响因素:压力和受力面积。

实验5:利用饮料瓶来探究液体压强的特点。首先,感知液体对容器底部的压强。将饮料瓶的底部剪掉,从气球上剪下一块橡胶膜套在饮料瓶的底部,若橡胶膜不够紧则可在其四周绕上几圈橡皮筋来加固。往瓶中加水后可看到橡胶膜向下凸起,从而引导学生形象地感知液体对容器底部压强的存在。还可以借此探究液体内部的压强。将底部套有橡胶膜的空瓶正立压入水中,可以看到橡胶膜向瓶内凹陷。此外,借助饮料瓶可以探究液体对容器侧壁压强的存在,以及液体内部压强与深度的关系。在饮料瓶的侧壁不同高度处戳几个小孔,加水后可看到水从小孔中喷射出,并且通过水喷射出距离的远近可得出液体内部压强与深度的关系。

实验6:利用饮料瓶来探究浮力产生的原因。笔者选取600毫升的饮料瓶,将饮料瓶上半部(像漏斗的部分)剪下并倒置,然后放入乒乓球,此时乒乓球落在瓶颈处(600毫升的饮料瓶的瓶颈处恰能和乒乓球贴合),向其中加水,学生会发现乒乓球并不会浮起来。若是用手堵住瓶口,则乒乓球会很快就会跳出来。事实上,未堵住瓶口时,乒乓球下方没有水,因此它不会受到浮力;堵住瓶口时,顺着瓶口缓慢流下的水会在乒乓球下方聚集起来,从而对乒乓球产生浮力。

实验7:利用饮料瓶来体验大气压的存在。方法一:在饮料瓶中加入少许热水,晃动几下后倒出,迅速将瓶盖盖紧,过几分钟后瓶就被大气压压瘪了。方法二:在饮料瓶侧壁偏下位置开一个小孔,在瓶中装满水后,学生会发现小孔中有水喷出,但是若盖紧瓶盖,则会发现水流立即停止喷射,好似一个完整无损的瓶子,这是因为瓶内的水被大气压托住的缘故。方法三:在易拉罐内加一点水,然后在罐底加热,当罐内有水蒸气逸出时,立即用一块橡皮泥堵住罐口并停止加热,很快就可以听到咔嚓咔嚓的声音并看到罐子被压瘪。这是由于罐内气压小于外界气压,罐子被大气压作用的结果。

利用生活中常见的物品进行有效的物理实验,可以使物理实验变得更为简单,更为有趣;可以让更多的学生参与实验,让学生从实验现象中扎实有效地掌握理论知识,培养动手能力和尊重事实、坚持真理的科学态度,促进学生综合素质的全面提升。

参考文献:

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