礦泉水瓶在物理實驗中的應用

譚宏春

摘要：利用礦泉水瓶來說明生活中的廢舊物品可以在聲學、光學、力學、熱學等物理實驗中有廣泛的應用。本文對此作了簡要論述。

關鍵詞：物理實驗；礦泉水瓶；應用

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711（2014）02-0087

物理是一門以觀察和實驗為基礎的學科。在初中物理教學中，合理而有趣的實驗可以促進學生對物理規律和概念的理解。但是由于條件的限制，很多學校特別是農村中學的實驗器材落后或不足。很難完成新課程所要求的探究性實驗，因此我們除了要利用物理實驗器材完成實驗之外，更要鼓勵學生充分利用身邊的常見物品來進行實驗，這樣更加地簡便直觀，有利于培養學生的動手操作能力，發展學生的獨立實驗能力和創新能力。

礦泉水瓶在日常生活中隨處可見，以礦泉水瓶為主要器材就可以做許多實驗。下面，筆者就談談礦泉水瓶在物理實驗教學中的應用。

一、探究聲學的實驗

1. 用嘴在礦泉水瓶口吹氣，可以聽到瓶內發出聲響，說明空氣振動發生。

2. 制作簡易管樂器

將8個相同的礦泉水瓶灌入不同高度的水，在瓶口依次吹氣，發出的音調不同。說明管樂器是靠空氣柱的振動發聲。空氣柱越短，音調越高。

3. 用棉線將兩個礦泉水瓶相連做成一個”土電話”，可以探究固體傳聲的實驗。

4. 將礦泉水瓶從中間剪開，取帶瓶口的一端，然后用紙和透明膠將被剪的一端封成一個“鼓面”。輕拍紙面，可以看到蠟燭燭焰在跳動，用力拍打紙面可將燭焰熄滅，可以說明聲能傳遞能量。

二、研究光學實驗

1. 光在空氣中沿直線傳播

將礦泉水瓶從中間剪開，點燃蚊香，用瓶尾一側的礦泉水瓶罩住蚊香，瓶內充滿煙霧，用激光電筒照射，會清晰看到光在空氣中沿直線傳播的路徑。

2. 光的折射

（1）將礦泉水瓶裝滿水，在瓶后放一支鋼筆，看到鋼筆錯位了。說明光的折射現象。

（2）取一礦泉水瓶，可以在瓶中裝滿水，對著太陽光，可以在地面上得到“細細”的亮條，說明凸透鏡可以匯聚太陽光。

（3）取一礦泉水瓶，可以在瓶中裝滿水，然后隔著瓶子觀察物體（注意瓶子與物體之間的距離適中），可以看到放大了的物體的虛像，演示凸透鏡成放大的虛像。

三、 探究力學的實驗

1. 演示“影響壓力作用效果的因素”

（1）取一只空礦泉水瓶，向瓶中裝入少量的水放在一塊海綿上，立刻看到海綿凹陷一些；將礦泉水瓶裝滿水再放到海綿上，會發現海綿凹陷得更深了，所示。可以得出壓力的作用效果與壓力大小有關；

（2）取一只空礦泉水瓶，向瓶中裝滿水蓋上瓶蓋，放在一塊海綿上，觀察海面的凹陷程度，然后將瓶子倒置過來再放在海面上，觀察海面的凹陷程度，比較兩次凹陷程度，可以得出壓力的作用效果與接觸面積大小有關。

2. 演示“慣性現象”

取一只空礦泉水瓶，截去上半部分并裝入適量的水，然后蓋上一塊硬紙板，將雞蛋放在硬紙板上，用手指突然彈擊硬紙板，可以觀察到雞蛋并沒有隨硬紙板一起飛去，而是安然的落入瓶中。雞蛋正是由于自身慣性還保持原來的靜止狀態而落在正下方。

3. 質量、密度

用天平測出一個礦泉水瓶的質量，然后將其剪碎再放到天平上測量，比較前后質量，說明質量不隨形狀而改變；將裝滿水的蓋嚴的礦泉水瓶放入冰箱冷凍室，水凝固成冰，觀察到礦泉水瓶的體積膨脹，說明冰的密度小于水的密度；用礦泉水瓶裝滿水，但裝不下同質量的煤油，說明煤油密度小于水的密度。

4. 探究液體壓強的特點

（1）演示液體對容器底有壓強

向空礦泉水瓶灌一些水，然后用橡皮膜扎緊瓶口，再把礦泉水顛倒過來，可以觀察到橡皮膜向下凸出，表明液體對容器底有壓強。

（2）演示“液體內部向各個方向都有壓強”

取一礦泉水瓶，若在礦泉水瓶體的不同方向上，用小鐵釘鉆很多小孔，然后向瓶內裝滿水，蓋上瓶蓋，兩手用力擠壓瓶體，可看到水從不同的小孔中向各個方向噴出，這可以證明了“液體內部向各個方向都有壓強”。

（3）演示“液體內部壓強與深度有關”

取一礦泉水瓶，在其側壁鉆三個上下位置不同的小孔，用橡皮塞塞住，給瓶里充滿水，將瓶放在足夠高的桌面上，然后把橡皮塞同時拔出，通過實驗探究可發現，從不同的孔向外噴水的水平射程不同，從而演示了“液體內部壓強與深度有關”。

5. 演示“大氣壓強”的存在

（1）礦泉水瓶中裝滿水，用一小塊硬紙板緊貼瓶口，再顛倒過來，硬紙板沒有掉下來，說明大氣壓強的存在。

（2）將礦泉水瓶內裝滿熱水，擰緊瓶蓋，再澆上冷水，由于瓶內蒸氣遇冷液化，瓶內氣壓降低，小于瓶外大氣壓，礦泉水瓶就變癟了。說明大氣壓強的存在。

（3）取一只空礦泉水瓶裝滿水，將礦泉水瓶浸沒于水中如圖1甲所示；若抓住瓶底向上提，會發現在瓶口未離開水面之前，瓶里始終充滿水，如圖1乙所示；若在瓶底鉆一小孔，重做上面的實驗，會發現瓶中水面與瓶外水面始終相平，如圖1丙所示。可以證明大氣壓的存在。

6. 探究浮力及其產生原因

（1）用紅色細線的一端栓住礦泉水瓶，細線的另一端固定在一塊鐵塊上，細線的長度在當礦泉水瓶浮于水面時細線剛好被拉直為宜。然后用手把礦泉水瓶壓人裝有水的水槽中，放手后礦泉水瓶向上浮于水面。說明浸入液體中的物體受到液體對它向上的浮力。同時，細線位于豎直方向再把水槽向不同的方向傾斜，細線仍然位于豎直方向，說明礦泉水瓶受到浮力的方向總是豎直向上。

（2）演示“浮力產生的原因”

取一個瓶口內徑略小于乒乓球直徑的礦泉水瓶，去掉其底部，把一只乒乓球放到瓶口處，然后向瓶里注水，會發現水從瓶口流出，乒乓球不上浮，原因是“乒乓球只有上表面受到水向下的壓力，而下表面基本沒有受到水向上的壓力”，因而乒乓球不上浮（如圖2甲所示）；接著用手指堵住瓶口，不久就可觀察到乒乓球上浮起來（如圖2乙、丙所示），其原因是此時“乒乓球上、下表面均受到水的壓力，且下表面所受的壓力大于上表面所受的壓力”。可以演示“浮力產生的原因”，即“液體對物體上、下表面的壓力差所引起的”。

四、探究熱學實驗

1. 用白紙和黑紙分別包住兩個裝滿水的礦泉水瓶，在太陽下曬相同的時間，看哪個溫度升高得多，來探究物體吸熱能力的實驗。

2. 物態變化。將礦泉水瓶裝滿水放入冰箱中，水結成冰——凝固；將冷凍后的礦泉水瓶拿出冰箱，發現瓶壁上有水珠——液化；觀察冷凍室內礦泉水瓶，發現瓶壁上有白色的粉末狀物質——凝華。

3. 探究物體對外做功，物體的內能會減少。往礦泉水瓶中裝入少量的水，用帶有導氣玻璃管的橡皮塞緊緊塞住瓶口，然后通過玻璃管用打氣筒往礦泉水瓶內打氣，發現塞子被快速沖出時，發出響聲，瓶內出現明顯的“白霧”。說明氣體對外做功，內能減少，溫度降低，瓶內的水蒸氣液化。

實際上，礦泉水瓶能做的實驗還不只這些。只要你善于觀察，做一個生活的有心人，你的課堂教學一定會收到不一樣的效果，總之，根據新課程標準中“從生活走向物理，從物理走向生活”的新理念，在物理課上利用學生熟知的廢舊物品自制教具做實驗，學生會感到親切，加深對物理概念的理解；同時也做到了變廢為寶，為環保做出自己小小的一點貢獻，培養學生科學創新的能力。

（作者單位：湖南省龍山縣第二中學 416800）