中学物理力学中塑料瓶的妙用

众所周知，物理实验在中学物理教学中的作用是不可缺少的。然而由于物理实验器材的成本高昂，很多学校的实验器材落后或不足，很难完成新课程所要求的探究性实验。在这种情形下有的教师干脆采用规范器材进行简单的演示实验，更有甚者教师在黑板上讲实验，学生在下面听实验。长此以往使学生疏远了物理实验，降低了学习兴趣，产生了物理难学的心理障碍。若在教学中适时用生活中常见、便宜的器材（或废物）指导学生做一些物理实验，可以拉近物理与生活的联系，进一步使学生感受到“从生活走向物理，从物理走向社会”，同时也培养了学生的创造力、想像力、环保意识，并对物理学习产生浓厚兴趣。生活中能用来做物理实验的材料很多，下面介绍几例巧用矿泉水瓶制作的物理力学小实验。

一、力的三要素和作用效果的演示

1.用手捏瓶子观察到瓶子发生了形变解释了力的作用效果可以使物体大小形状发生改变，而用力程度导致的形变大小不一样说明了力的三要素中有大小。

2.扔瓶子、接瓶子发现瓶子的运动状态由静止到运动再到静止阐述了力的作用效果可以使物体运动状态发生改变，而不同方向扔瓶子导致的运动方向不一样说明了力的三要素中有方向。

3.将瓶子竖直放置，对瓶身不同的点施加相同大小和方向的力，观察到瓶子的形状和运动状态改变不一样，说明力的三要素中还包括作用点。

二、弹力的演示

1.形变的分类

将塑料瓶捏变形，再用瓶盖盖紧，瓶子不恢复原状，说明塑形形变。盖紧瓶盖，将塑料瓶捏变形，手松开后，瓶子能恢复原状，说明弹形形变。不同力度的挤压瓶子，观察形变，归纳出弹力的大小和形变程度有关。

2.弹力产生的条件

将两个各装了一半水的圆柱体瓶子倒下，放置在水平面上，紧靠在一起研究两者有无弹力时。我们通过研究两个瓶子的形状以及小心移开其中一个，观察另一个运动状态的是否改变，解释弹力的条件除了接触之外，还需要形变。

3.弹力的方向

不同方向的挤压方形瓶子和圆柱体瓶子，观察形变，手松开后，瓶子都能恢复原状，说明弹力的方向总是恢复原状的方向。我们可以运用圆柱体瓶子的圆面与直尺接触，以及利用两个圆柱体瓶子的圆面接触，观察它们的形状改变规律，总结出平面和曲面、曲面和曲面的弹力方向总是垂直于接触面指向于受力物体。并且能够较为有效的分清两者在接触过程中“谁提供面，谁提供点”。

三、摩擦力的作用演示

1.摩擦力的条件

将瓶子装满水放在桌面上，竖直方向上手紧握瓶体，提升瓶子使其离开桌面。瓶子处在空中而不掉是因为重力和静摩擦力平衡。观察瓶子，发现瓶子和手除了有接触，瓶子本身还有形变。再让手与瓶子接触，手不使劲，发现瓶子无法提升，说明摩擦力存在的前提条件是要有弹力。

2.最大静摩擦力的影响因素

在瓶子中放满米，将筷子插在米中间并用手提筷子，瓶子提不起来。如果将筷子插入米中间用手压紧，并加入适量的水，过一段时间后，再用手提筷子，发现瓶子一起被提起来。原理是加入一些水之后，米受潮膨胀，增大了米与米之间、米与瓶子之间、米与筷子之间的压力，从而增大了最大静摩擦力，说明最大静摩擦力的大小和压力有关。

3.滑动摩擦力大小的影响因素

将塑料瓶横放在水平桌面上，拖动和滚动时力不同是因为滑动摩擦力与滚动摩擦力的区别。拖动空瓶比满水瓶需要的力小是因为滑动摩擦力与压力有关。将装满水的瓶子倒放在水平书本上，一只手控瓶，一只手控书，用不同的速度拉动书本，发现控瓶的手感觉不变，说明滑动摩擦力与相对速度无关。

四、力与运动的关系演示

1.演示“平抛运动”

取一矿泉水瓶，在其侧壁钻三个上下位置不同的小孔，用橡皮塞塞住，给瓶里充满水，将瓶放在足够高的桌面上，然后把橡皮塞同时拔出，通过实验探究可发现，从不同的孔向外喷水的水平射程不同，不但演示了“液体内部压强与深度有关”，更演示了喷出的液体所做的是平抛运动。通过有色液体，还能作出平抛运动的轨迹，总结出平抛运动的规律。

2.演示“失重现象”

取一矿泉水瓶，给瓶内装半瓶水，在瓶底用铁钉钻一小圆孔，在侧壁钻三个上下位置不同的小孔，我们可看到水从孔中喷出，若这时让塑料瓶自由下落，可看到水不再向外喷出，这就验证了水的失重现象。

3.演示“水平面内的圆周运动”

取一矿泉水瓶，给瓶内装一玻璃小球，用瓶盖盖紧。竖直的抓住瓶口，水平方向圆形的摇动瓶身，当速度到达一定数值时，发现小球会在瓶里贴着瓶身做水平面内的圆周运动，从而解释了小球向心力的来源和洗衣机的脱水原理。

4.演示“竖直面内的圆周运动”

取一矿泉水瓶，给瓶内装少许有色水，用瓶盖盖紧。抓住瓶子的下端左右晃动，使瓶子的另一端做以手为圆心，瓶身为半径的圆周运动。观察现象，发现如果晃动速度较小，有色水分散于瓶身，靠近在手这一侧即瓶子的下端;如果晃动速度较大，有色水比较集中，在远离手的一侧即瓶子的上端。说明没有支撑物的物体做完整的圆周运动时在最高点需要最小速度。再次给瓶内装少许有色水，取下瓶盖，瓶口向上，重做上述实验，发现如果晃动速度较小，实验现象不变;如果晃动速度较大，水将从瓶口飞出，不仅能说明有支撑物的物体做完整的圆周运动时在最高点有最大速度，还能解释离心现象产生的原因。

生活中处处有物理，只要我们善于发现，细心观察，勤于思考，勇于实践，不断引导学生进行探究，充分利用身边可以利用的物品，让学生自己动手制作教具，不仅可以弥补实验器材的不足，还可以比“正规实验”更富有亲切感，更贴近学生的生活实际，从而激发学生的学习兴趣，唤起学生的学习动机，深刻理解所学的知识，解决实际问题，真正体现新课标“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念。