熱空氣上升實驗改進

劉國英

《熱氣球上升的秘密》一課，教材設計了三個實驗，但教學中都容易出現一些問題：

實驗一是模擬熱氣球上升的實驗。學生在撐開的塑料袋下面點燃小碟子里的酒精，塑料袋內的氣體膨脹，然后上升。在這個實驗中，塑料袋在上升過程中容易偏斜。

實驗二是紙蛇旋轉實驗。剪一個螺旋紙圈，用一根細線系上并懸掛起來，在紙蛇下面點燃蠟燭，使紙蛇旋轉，從而得出空氣受熱上升的結論。這個實驗中，如果酒精燈高度控制不好，紙蛇容易被引燃。紙蛇質地較輕，容易受空氣流動的影響發生轉動，轉動的速度會逐漸減慢;另外學生看到紙蛇的旋轉現象也不容易直觀地理解就是熱空氣上升引起的。

實驗三是讓紙屑飛舞起來的實驗。點燃蠟燭，周圍空氣受熱上升，帶動紙屑飛舞。但是，在實際操作過程中紙屑常常飛不起來，實驗容易失敗，而且實驗造成的垃圾也比較多，不易清掃。

為了提高實驗的成功率，讓學生更容易觀察到明顯的現象，我們對實驗進行了改進。

實驗材料

固體酒精和托盤、火柴、底座、阻燃塑料管、蠟燭、金屬卡子、小風車、鐵架臺、紙杯、細線、塑料吸管、細鐵絲等。

熱空氣上升演示器

先組裝教具，將金屬卡子直接卡在塑料管上，然后放上小風車。這時風車是靜止不動的。點燃蠟燭，把蠟燭放在塑料管的下方，很快我們就發現風車轉動起來。學生會想到，風車轉動的原因與空氣受熱有關。當蠟燭熄滅后，風車會慢慢停止轉動。這個實驗可以說明塑料管內的空氣受熱后會上升，推動風車轉動（如圖1）。

改進后的優點是：點燃蠟燭后小風車旋轉，現象直觀，容易得出結論，使原本抽象的知識變得更加形象、直觀。同時，操作簡單，提高了教具的使用率。學生只需組裝好教具，點燃蠟燭，幾秒鐘后就能看見效果，而且可以重復使用，也可以用于風的模擬實驗。

氣體杠桿裝置

演示器如圖2所示，不僅制作材料比較簡單，還提高了課堂的實效性。需要注意的是，在前期調試中，教師要想辦法使各處摩擦力降到最小，使得實驗現象更明顯。

在這個實驗中，教師要強調兩個紙杯是一樣的。給一側的紙杯加熱時，會發現這一側的杠桿會上升，使學生發現同體積的熱空氣比冷空氣輕，所以熱空氣才會上升。

實驗優點

現象明顯，教學直觀。通過這兩個改進實驗，學生不僅認識到空氣受熱后體積膨脹會上升，而且很容易理解同體積的熱空氣比冷空氣輕，會上升的道理。