對兩個教學實驗設計的改進

物理學作為一門實驗學科，演示實驗在物理教學中具有重要的作用，在設計演示實驗時要遵循科學性、直觀性和簡潔性的原則。筆者發現在我們所使用的教材［1］中，“探究液體內部的壓強”和“探究杠桿的平衡條件”兩個實驗的設計有不足之處，提出我們的意見和改進建議如下：

1 探究液體內部壓強

教材中裝置如圖1所示 ，編者認為當裝置浸入水中之后，可以看見上、下、左、右的四個橡皮膜都向內部凹陷，而且發現左右橡皮膜凹進去的程度相同，下面橡皮膜凹進去的程度比上面橡皮膜凹進去的程度要大。筆者在實驗中發現下面的橡皮膜凹陷程度很明顯，但是上面的橡皮膜凹陷程度很小，甚至是向外凸出的，很難看見上面的橡皮膜向內部凹陷。

分析 整個實驗器材內部的氣體是密封的，下面的橡皮膜受到水的壓強大，會使橡皮膜向內部凹陷，導致內部氣壓增大，上面的橡皮膜向外突出。最直接的證據是當上面的橡皮膜還沒有進入水中時一定是向外突出的，當繼續向水中深入時，下表面受到的壓強繼續增大，上表面受到水的壓強很難比內部的壓強大。造成這一現象的原因是容器內的氣體是密封的，不能維持一個恒定的氣壓。

改進 讓容器與外面的大氣壓相通，保證容器內部的氣壓一定，就可以驗證液體內部壓強的存在并定性研究液體內部的壓強與深度的關系。于是設計了如圖2所示的裝置作為改進，放入水中時上表面受到向下的壓強大于向上的壓強，橡皮膜自然向內凹陷。

改進后的實驗科學性和可信度更高，實驗的直觀性也大大提升，滿足了演示實驗的要求。

2 探究杠桿的平衡條件

教材中實驗裝置如圖3所示 ，彈簧測力計是倒著使用的，筆者認為這樣是不合理的［2］。

分析 彈簧測力計在使用前應掛好，并校零。然而把測力計倒著掛在杠桿上沒有去拉它時也有示數了，這個示數等于彈簧測力計的重力嗎？事實上此時彈簧測力計的示數應該是測力計外殼的重量，不包括彈簧和稱鉤的重力。而此時彈簧測力計對杠桿的拉力恰好等于測力計的重量，這就會導致顯示的示數與彈簧測力計對杠桿的拉力有差別。當施加向下的力時顯示的示數會比彈簧測力計對杠桿的拉力要小一些。可以采用以下方式證明這一點：（1）用兩個“5N演示用測力計”上下放置（稱鉤掛在一起），不施加拉力時，上方測力計的示數是1.1N，下方測力計示數是0.85N，差0.25N；（2）用兩個“2.5N條形盒測力計”上下放置（稱鉤掛在一起），不施加拉力時，上方測力計的示數是0.40N，下方測力計示數是0.30N，差0.10N。這會使實驗存在明顯的誤差，而學生是想不到的。

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改進 方案有兩個，一是用鉤碼來代替彈簧測力計施加拉力；二是把測力計移動到左側豎直向上拉杠桿，這樣就可以排除上面所說的實驗誤差了。

以上建議是否正確，請老師們提出寶貴意見。并請教材編審者以后加以注意。

參考文獻：

［1］義務教育課程標準實驗教科書.物理9上.江蘇科技出版社.2007年6月第2版

［2］實驗用的測力計是寧波產的“飛碟”牌彈簧測力計

(欄目編輯王柏廬)