正文 第14章 壓力與壓強實驗的操作與改進設計(1)(1 / 3)

在室內演示帕斯卡的實驗

單純地介紹帕斯卡的木桶實驗仍有部分學生半信半疑,因此,我們采取了以下的模擬實驗,效果良好。拿一個壁上有幾個小孔的容器,將容器內倒滿水(預先測定要裝入的水的質量),讓學生看此時水並不從小孔內噴出,然後拿一個帶有漏鬥的細長玻璃管(30cm以上即可)。在管下端用紗布纏緊(注意不要堵住管口)。把纏有紗布的下端插在容器的上部開口處,以插緊不易鬆動為宜。然後向漏鬥內倒水,在倒入約6克水時就可使容器內的水向四麵八方噴射。從這實驗中,同學們可以真正認識到液體壓強與液柱組細無關。

演示潛水艇模型的改進

實驗器材

無色透明飲料瓶一隻(直徑21厘米),大號氣球一隻,醫用廢輸液皮條一根,廢鐵塊、用小電動機組裝成推進器一套、萬能膠水、五號電池(兩節)。

江蘇灌雲縣同興中學陸慶節老師的設計如圖1所示,在飲料瓶底部開一小孔(直徑2厘米,排水用),中部開小孔並裝套上紅色氣球,氣球口套在廢輸液皮條上,並紮緊不漏氣,接頭部分用萬能膠粘牢並密封,用細鐵絲或萬能膠把配重鐵塊和推進器固定在瓶的下部,按圖裝配好。

實驗方法

演示時,打開小電機開關,使推進器轉動,將該裝置放入較大的盛水透明容器中,由於水慢慢的進入“艇”內,“艇”自身重力發生變化,“艇”作飄浮、懸浮、下沉三種情況推進,然後用手持兩用氣筒向氣球內打氣,氣球體積增大(用嘴給氣球吹氣,達到同樣效果)。把瓶內部分水慢慢排出,“艇”自身重力減小,當重力等於浮力時,“艇”懸浮於水中推進,當自身重力減小到小於浮力時,則“艇”上浮後將漂浮於水麵推進,氣球內氣體排出後可以重複上述實驗。

優點:本教具取材簡單,製作容易,可以反複演示等。演示時,學生根據紅色氣球體積的變化,清楚的觀察到排水量的變化過程,從而加深對“潛水艇潛入水下和上浮是靠改變自身重力來實現”的理解,另外,由於安裝了推進器,使得“艇”在整個演示過程中向前推進,增加了實驗的實際性和趣味性,實驗過程中學生興趣濃、課堂氣氛活躍,對知識的理解和記憶效果極桂。

簡易壓強計的製作及相關實驗

簡易壓強計

設計:

注射器及瓶子上部封閉一定質量的氣體。

(1)活塞左移,氣體體積縮小,壓強增大,可見紅色水柱上升,氣球膨脹,一半水一半氣。

(2)活塞右移,氣體體積增大,壓強減小,可見紅色水柱下降,氣球收縮。

特點:可根據水柱上升、下降及小氣球膨脹、收縮來判斷氣體壓強的增大或減小。

減壓沸騰實驗的改進(1)減壓沸騰教材中用剛剛停止沸騰的水。下述實驗用82℃-85℃的水,方法是兩次抽氣、兩次減壓、裝置如圖3。

①瓶上方空氣約120-150cm3,先測水溫,之後蓋上蓋子。

②第一次抽氣後,開關閉合,取下注射器,複位活塞,再進行第二次抽氣,可見82℃~85℃的水劇烈沸騰。

(2)簡易壓強計與減壓沸騰的配合。

容器中封閉著一定質量的液體。

實驗前可先使活塞微微往複運動,從液柱升降說明容器中氣體壓強相等。

上述實驗亦可改為圖5裝置演示。

簡易壓強計

①容器中封閉著一定質量的氣體。

②活塞上移,體積減小,壓強增大,簡易壓強計的液柱上升,氣球膨脹,一半氣一半水,沸騰停止。

③活塞下移,體積增大,壓強減小,簡易壓強計的液柱下降,氣球收縮,沸騰。

注意:實驗中使水“微開”,活塞運動要緩慢,步驟②完成後,馬上撤去酒精燈。

低重心平底玻璃管

學生實驗——研究液體內部壓強與深度的關係是八年級課本中十分重要的一個實驗。它的基本原理是將裝砂的平底玻璃管穩定在液體內部的一定深度處,通過二力平衡的關係根據玻璃管總重量求出液體對管底向上的壓力,再測出管底的麵積,算出該深度處液體的壓強。分別在不同深度處進行數次測量,得出液體內部壓強與深度成正比的結論。

多數八年級老師反映,該實驗是學生實驗中困難較大的一個實驗。它主要存在以下三個問題平底玻璃管的穩定問題