“體驗(yàn)大氣壓強(qiáng)的存在”實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

張妍

摘要：物理學(xué)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，物理實(shí)驗(yàn)與中學(xué)物理教學(xué)密不可分?！皬纳钭呦蛭锢?，從物理走向社會”是《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》課程基本理念之一，也是中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要原則。近年來，中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)雖說在新課程改革中取得了不小的進(jìn)步，但也暴露了很多問題。本文選取初中物理蘇科版八年級下冊《氣體的壓強(qiáng)》一節(jié)中“體驗(yàn)大氣壓強(qiáng)的存在”為例，具體談?wù)剬?shí)驗(yàn)的改進(jìn)。

關(guān)鍵詞：初中物理，實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，大氣壓強(qiáng)

1.1 “體驗(yàn)大氣壓強(qiáng)的存在”實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

《氣體的壓強(qiáng)》一節(jié)中第一個(gè)活動“體驗(yàn)大氣壓強(qiáng)的存在”采用“燒盛有少量水的易拉罐”的方式進(jìn)行，該實(shí)驗(yàn)雖說是教材安排的實(shí)驗(yàn)，但有幾處值得商榷并加以改進(jìn)。結(jié)合相關(guān)論文及自身的實(shí)驗(yàn)嘗試，筆者發(fā)現(xiàn)該實(shí)驗(yàn)存在以下幾個(gè)問題：

其一，實(shí)驗(yàn)器材的選定。教材原話是“易拉罐”，但是是什么樣的易拉罐并未明確指出，是雪碧罐，啤酒罐還是椰子汁罐，而實(shí)驗(yàn)器材的好壞是與實(shí)驗(yàn)成功有莫大的關(guān)系。比如椰子汁罐質(zhì)地較硬，即使是用手捏都不易變形，而啤酒罐等則相對軟一些，實(shí)驗(yàn)所需時(shí)間，實(shí)驗(yàn)的成功率都大很多。此外，教材圖示的實(shí)驗(yàn)器材還有鐵架臺、石棉網(wǎng)和酒精燈，這是實(shí)驗(yàn)室常備的物品而生活中卻不易獲得，這樣學(xué)生只能在課堂上看實(shí)驗(yàn)課后無法復(fù)制，不利于激發(fā)學(xué)生對物理的學(xué)習(xí)興趣。

其二，實(shí)驗(yàn)條件的控制。教材原文為“用酒精燈對易拉罐加熱，待罐口出現(xiàn)白霧時(shí)，將罐口堵住”，而加熱時(shí)間的把握是成敗的關(guān)鍵，如果一出現(xiàn)白霧就立馬堵住罐口，可能并不會產(chǎn)生預(yù)期的效果，因?yàn)楣迌?nèi)水蒸氣很少，大量空氣未排出，這就導(dǎo)致冷卻后罐內(nèi)氣壓與外界大氣壓相差不大，實(shí)驗(yàn)效果不明顯。

其三，實(shí)驗(yàn)效果的明顯程度。除了上述原因可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)效果不明顯外，實(shí)驗(yàn)的第三步“撤去酒精燈，讓易拉罐冷卻”在真實(shí)環(huán)境中耗時(shí)太長，江蘇地區(qū)在進(jìn)行本節(jié)授課時(shí)大概在五月份，此時(shí)氣溫較高，罐內(nèi)水蒸氣不易液化，如果讓易拉罐自然冷卻很可能到下課實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象都不明顯，不能給予學(xué)生視覺上的沖擊力，影響正常教學(xué)進(jìn)度。

鑒于以上不足之處，給出以下改進(jìn)：

改進(jìn)一：

（1）實(shí)驗(yàn)器材：選擇壁薄、硬度小的易拉罐，容易發(fā)生形變。筆者在本實(shí)驗(yàn)中選擇美年達(dá)易拉罐，此外，還有打火機(jī)、蠟燭、鉗子、寬透明膠帶、水槽。

（2）實(shí)驗(yàn)步驟：首先將空易拉罐盛入少量水，點(diǎn)燃蠟燭，用鉗子夾住易拉罐邊緣放在蠟燭上加熱;待罐口出現(xiàn)白霧時(shí)繼續(xù)加熱兩分鐘，隨即用抹布封住罐口，用鉗子將其壓入水槽中。

（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果：罐體收縮，效果明顯。（實(shí)驗(yàn)時(shí)間為12月12日，實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)淮安，當(dāng)時(shí)氣溫大約11攝氏度）

注：這里補(bǔ)充一點(diǎn)即筆者看到多篇論文如蔣建明的《“體驗(yàn)大氣壓強(qiáng)的存在”實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)》提出直接將熱的易拉罐倒置于水槽中，用水封口，筆者重復(fù)實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)并未出現(xiàn)其所述易拉罐被壓癟的現(xiàn)象，反而水由于大氣壓的作用被壓入易拉罐中，罐體未出現(xiàn)收縮。（實(shí)驗(yàn)圖如下）

改進(jìn)二：將易拉罐換成塑料瓶，加點(diǎn)溫水（60℃到70℃，防止高溫將塑料瓶燙變形），搖晃瓶身后立即蓋上瓶蓋，撒點(diǎn)冷水后瓶身明顯收縮。

由于書上所述實(shí)驗(yàn)的效果不是很震撼，而筆者采訪實(shí)習(xí)學(xué)校的老師時(shí)他們也表示在教授這一節(jié)內(nèi)容時(shí)并不會采用書上的實(shí)驗(yàn)，自制的“瓶吞蛋”實(shí)驗(yàn)更加能吸引學(xué)生的興趣，實(shí)驗(yàn)效果也更好。傳統(tǒng)的“瓶吞蛋”實(shí)驗(yàn)采用雞蛋作為實(shí)驗(yàn)器材，價(jià)格雖說不是特別昂貴，但是蛋被吞進(jìn)瓶子后就很難完整取出，既不方便也浪費(fèi)，如果同時(shí)教授多個(gè)班級不利于重復(fù)試驗(yàn)，并且找到合適雞蛋大小的瓶口也是個(gè)問題。因此，筆者在此基礎(chǔ)上改進(jìn)，將雞蛋換成了“海綿寶寶”（一種遇水會變大的膠狀圓球），它的優(yōu)點(diǎn)在于價(jià)格實(shí)惠（一袋八顆只需五角），并且放入水中的時(shí)間長短可決定圓球的大小，以此根據(jù)已有瓶口的大小調(diào)節(jié)圓球的大小。

實(shí)驗(yàn)步驟：首先將“海綿寶寶”泡入水盆中一天，變成了一個(gè)圓球，放在玻璃瓶口并不會掉下去，然后用點(diǎn)燃的蠟燭除去瓶中部分氧氣，隨后立即將“海綿寶寶”放在瓶口。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：“海綿寶寶”被緩慢擠壓吸入瓶內(nèi)，實(shí)驗(yàn)效果明顯。

此外，由于“海綿寶寶”比較滑，將瓶子倒置，多摔幾次就可以將被吞進(jìn)瓶口的“海綿寶寶”甩出來了，因此，這有利于重復(fù)實(shí)驗(yàn)，節(jié)約資源。

參考文獻(xiàn)

褚國慶. 對蘇科版教材中“估測大氣壓強(qiáng)的值”實(shí)驗(yàn)的分析與改進(jìn)[J]. 中學(xué)物理， 2012， 30（22）：69-70.

江蘇淮陰中學(xué)新城校區(qū)