大氣壓噴泉實驗儀

張曉紅

(慶陽第三中學,甘肅 慶陽 745000)

在文獻[1]中，“追尋守恒量——能量”這一節中為了引入能量轉化的概念，教材中列舉了江河中水的勢能、動能的轉化，水的機械能轉化為電能，實例雖然不難理解，教師講解也不難，但學生聽起來卻感覺枯燥無味. 為了調動學生學習的積極性，增強學生的感性認識，設計了大氣壓噴泉實驗儀.

1 大氣壓噴泉實驗儀的制作

大氣壓噴泉實驗儀示意如圖1所示，實物圖如圖2所示.

圖1 大氣壓噴泉實驗儀

圖2 大氣壓噴泉實驗儀實物圖

1.1 實驗裝置的制作方法

在有機玻璃板上的適當位置打孔，將小水泵、電流表、微型發電機、飲料瓶等固定在有機玻璃板上，將飲料瓶一側燙平，制成扁形的塑料瓶，固定在有機玻璃板右上方，在飲料瓶下方固定微型發電機，制作小葉輪裝在微型發電機的輪軸上. 將小水泵的出水管插入塑料瓶中，入水管插入底座的塑料桶中.

1.2 大氣壓持續噴泉的制作

用燒瓶制作大氣壓噴泉，在燒瓶的橡膠塞上打2個孔，1個孔插入尖嘴玻璃管(做噴泉用)，尖嘴端在燒瓶內，另一端插入塑料瓶中；另1個孔插入玻璃管，用橡膠管連接1根長玻璃管，出水端正對小葉輪；2根玻璃管形成一定的高度差，2個玻璃管的高度差越大，水在燒瓶中噴出的速度也越大. 在大氣壓作用下可以使塑料瓶的水從尖嘴玻璃管中噴出，在燒瓶內形成噴泉，用光照射可以在燒瓶中形成美麗的彩虹，噴在燒瓶中的水可以從另一個玻璃管流出，沖擊微型發電機的葉輪. 為了防止水沖擊微型發電機葉輪時，水四處亂濺，可將微型發電機罩在透明的塑料瓶罩中，這樣水沖擊微型發電機的小葉輪時濺出的水可以留在透明的塑料瓶罩中，然后使水一并流到底座的用塑料桶制作的水槽中. 如果2個玻璃管的入水口和出水口高度差太小，流出的水速度小，沖擊小葉輪時發電機轉動的速度較慢，小燈泡就可能不發光，還可通過小量程電流表測量發電機的電流；同時，也可以說明有電能的產生，用來演示小葉輪的動能轉化為電能的現象.

找2個塑料桶作為底座，將塑料桶在中間開1個槽，將有機玻璃板從槽中插入，這樣塑料桶既可做有機玻璃板的支架，又可盛水，使用時先將水注入塑料桶，使裝置穩定. 將小水泵的入水管放入裝有微型發電機下方的塑料桶內，出水管放入到上方的飲料瓶內，使從塑料瓶流下的水再被小水泵抽出，使水形成循環，這樣實驗裝置就制作好了，也可以使噴泉的出水玻璃管的高度增加，水的流速增加可以使與發電機連接的二極管發光. 另外用小風機吹小發電機的葉輪，也可以使發電機發電，帶動小燈泡發光，演示風能轉化為電能.

2 實驗裝置的使用方法

在使用時將實驗儀器放在桌上，在2個底座塑料瓶注入一定量的水，使實驗裝置的重心較低，可以使儀器比較穩定地放在桌子上，接通電源使水泵工作，將水抽到飲料瓶內，將電能轉化為水的重力勢能. 再通過大氣壓噴泉，依靠大氣壓做功，轉化為水的動能和勢能，水從燒瓶中流下，把水的重力勢能轉化為水的動能，水沖動小葉輪，帶動微型發電機轉動，再把水的動能轉化為微型發電機的動能，通過磁場把動能轉化為電能，通過小燈泡發光和電流表指針的偏轉顯示出來.

3 結束語

該實驗儀可展示能量的轉化過程，通過演示物理現象向學生提供能量的轉化的感性認識. 該實驗也可以用鼓風機吹動小風力發電機的葉輪，發電機工作作為水泵的電源，帶動小水泵抽水，演示風能與機械能、電能之間的轉化.