用量筒組裝的虹吸式具“液片”連通器

摘要:用量筒組裝的虹吸式具“液片”連通器，引入虹吸概念，又將假設(shè)“液片”變真。它的開發(fā)與運(yùn)用既能節(jié)省經(jīng)費(fèi)，又能啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。本文對此教具的制做和使用方法作了詳細(xì)介紹。

關(guān)鍵詞:量筒;組裝;虹吸式;液片;連通器

中圖分類號:G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號:1003-6148(2010)5(S)-0060-2

用量筒組裝的虹吸式具“液片”連通器，既具備U形管式連通器的特征，又具有倒虹吸特性，還將虛無假設(shè)的“液片”變?yōu)檎鎸?shí)可見的模擬液片，使抽象直觀化。用它做實(shí)驗(yàn)，能增加實(shí)驗(yàn)的趣味性，可降低教材上的知識(shí)難度。該教具是筆者挖掘校本教育資源，拓寬現(xiàn)有教學(xué)儀器用途[1]、[2]， 基于量筒組裝的十種(其中有三種[3]已撰文作了介紹)低成本實(shí)驗(yàn)裝置之一。它的開發(fā)成本低，創(chuàng)新點(diǎn)多，教學(xué)效果好。為了交流與推廣，推動(dòng)新課改工作，現(xiàn)介紹如下:

1 教具裝置圖

如圖1所示。

2 特點(diǎn)和用途

2.1 特點(diǎn)

(1)虹吸式連通器既具備U形管式連通器特征，又具有倒虹吸特性。

2.2 用途

初中物理[4]“連通器”一節(jié)中，演示連通器原理和分析“連通器內(nèi)靜止液體的液面總是相平的”原因。

3 制作材料

500ml量筒2個(gè)，膠卷桶1個(gè)， 300mm長的7×2mm乳膠管2段，60ml塑料注射器1個(gè)，橡皮筋圈2個(gè)，鐵架臺(tái)(附鐵夾和燒瓶夾)1套，中性筆筆芯桿、紅色塑料薄片、無色聚酯薄膜片、細(xì)線、透明膠帶等若干。

4 制作方法

4.1 制作模擬圓液片

用紅色塑料薄片剪一個(gè)直徑略小于膠卷桶內(nèi)徑的圓片。

4.2 制作具有液片盒的連通管

(1)給膠卷桶底部和蓋子中間各鉆一個(gè)孔，將一端管口塞著中性筆芯桿的兩段乳膠管，分別插接在膠卷桶底部和蓋子中間。

(2)在模擬圓液片邊緣用針扎兩個(gè)相距約10mm的小孔，孔內(nèi)各穿一截細(xì)線;剪寬約10mm長于膠卷桶周長的一條無色聚酯薄膜片，將其卷成直徑略小于膠卷桶內(nèi)徑的圓筒后用透明膠帶粘結(jié)固定;再將模擬圓液片邊緣的兩截細(xì)線用透明膠帶粘在聚酯薄膜筒一端，使模擬圓液片與聚酯薄膜筒的圓心基本重合。

(3)將聚酯薄膜筒輕輕套入膠卷桶內(nèi)，讓掛在筒邊一側(cè)的紅色模擬圓液片處于膠卷桶中部，使其平面與膠卷桶底、蓋面平行后合上膠卷桶蓋子，即制成如圖2所示具有液片盒的連通管(下稱具盒連通管)。

5 使用方法

5.1 組裝虹吸式連通器并觀察現(xiàn)象

(1)給兩個(gè)量筒內(nèi)各裝約400ml清水，外壁各套1個(gè)橡皮筋圈，然后將它們并排置于講桌上;再將特制具盒連通管兩端的兩根乳膠管分別伸進(jìn)兩個(gè)量筒內(nèi)，用鐵架臺(tái)和燒瓶夾在適當(dāng)位置(膠卷桶靠底部)水平固定連通管中部的液片盒并調(diào)整好高度，使盒內(nèi)模擬圓液片明顯可視并處于豎直懸掛狀態(tài)。這時(shí)兩個(gè)盛水的量筒雖被空連通管接通，但不具備U形管式連通器的特征，不能稱為真正的連通器。

(2)從燒瓶夾上取下具盒連通管放進(jìn)任一量筒內(nèi)，給外露的一根乳膠管端頭插接活塞推到底的注射器，慢慢抽動(dòng)活塞將水吸進(jìn)具盒連通管直至進(jìn)入注射器;然后將這段乳膠管從中間捏緊，拔掉注射器后將端頭伸進(jìn)另一個(gè)量筒的水中，松開捏乳膠管的手，仍然將具盒連通管如前法水平固定到燒瓶夾上。這時(shí)，兩個(gè)量筒被充滿水的具盒連通管連同，便組成了虹吸式連通器。

同學(xué)們看到的情境是:不相平的兩量筒水面，通過具盒連同管內(nèi)水的被虹吸轉(zhuǎn)移(液片傾斜)，慢慢趨于相平狀態(tài)(提示:已具備了U形管式連通器的特征，裝置變成了真正的連通器)。

5.2 實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象

將兩橡皮筋圈分別套在兩量筒外壁，與量筒內(nèi)的水面相平，作為此時(shí)的水面高度記號;如圖3所示用支高物塊墊高右(左)邊一個(gè)量筒，即提高連通器右邊液面，立即會(huì)發(fā)現(xiàn):連通管內(nèi)中部的模擬液片下邊向左(右)飄移，同時(shí)，右(左)邊量筒內(nèi)的水面在慢慢降低，而左(右)邊量筒內(nèi)的水面則慢慢升高;不一會(huì)，兩量筒內(nèi)的水平面處于靜止不動(dòng)狀態(tài)(用水平尺驗(yàn)證的結(jié)果是兩平面相平)，連通管內(nèi)的紅色模擬液片也由傾斜飄動(dòng)變?yōu)樨Q直靜止?fàn)顟B(tài)，連通器右邊降低的水柱與左邊升高的水柱相等。如果墊高左(右)邊一個(gè)量筒，則實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象相反。

5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

(1)連通器內(nèi)靜止液體的液面總是相平的，左右兩容器中液體的液面高度一定相同。

(2)假設(shè)兩容器連通的部分有一“液片”，當(dāng)容器內(nèi)的液體靜止時(shí)，這個(gè)“液片”也是靜止的。

(3)“液片”兩個(gè)側(cè)面受到的壓力相等，壓強(qiáng)也相等。

(4)虹吸式連通器與U形管式連通器結(jié)構(gòu)不同，但其性質(zhì)相同。

參考文獻(xiàn):

[1]韓獨(dú)石. 拓寬現(xiàn)有教學(xué)儀器使用范圍的探索[J]. 教學(xué)儀器與實(shí)驗(yàn)， 2006(5):55-56

[2]韓獨(dú)石. 拓寬現(xiàn)有教學(xué)儀器使用范圍 改進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)[J]. 教學(xué)儀器與實(shí)驗(yàn)，2008(5):8-10

[3]韓獨(dú)石. 量筒用途拓展實(shí)例三則[J]. 教學(xué)儀器與實(shí)驗(yàn)，2007(5):35-36

[4]閻金鐸等. 八年級物理[M].北京師范大學(xué)出版社，2007

(欄目編輯王柏廬)