“體驗大氣壓強的存在”實驗改進

張妍

摘要：物理學以實驗為基礎(chǔ)，物理實驗與中學物理教學密不可分。“從生活走向物理，從物理走向社會”是《義務教育物理課程標準（2011年版）》課程基本理念之一，也是中學物理實驗教學的重要原則。近年來，中學物理實驗教學雖說在新課程改革中取得了不小的進步，但也暴露了很多問題。本文選取初中物理蘇科版八年級下冊《氣體的壓強》一節(jié)中“體驗大氣壓強的存在”為例，具體談談實驗的改進。

關(guān)鍵詞：初中物理，實驗改進，大氣壓強

1.1 “體驗大氣壓強的存在”實驗改進

《氣體的壓強》一節(jié)中第一個活動“體驗大氣壓強的存在”采用“燒盛有少量水的易拉罐”的方式進行，該實驗雖說是教材安排的實驗，但有幾處值得商榷并加以改進。結(jié)合相關(guān)論文及自身的實驗嘗試，筆者發(fā)現(xiàn)該實驗存在以下幾個問題：

其一，實驗器材的選定。教材原話是“易拉罐”，但是是什么樣的易拉罐并未明確指出，是雪碧罐，啤酒罐還是椰子汁罐，而實驗器材的好壞是與實驗成功有莫大的關(guān)系。比如椰子汁罐質(zhì)地較硬，即使是用手捏都不易變形，而啤酒罐等則相對軟一些，實驗所需時間，實驗的成功率都大很多。此外，教材圖示的實驗器材還有鐵架臺、石棉網(wǎng)和酒精燈，這是實驗室常備的物品而生活中卻不易獲得，這樣學生只能在課堂上看實驗課后無法復制，不利于激發(fā)學生對物理的學習興趣。

其二，實驗條件的控制。教材原文為“用酒精燈對易拉罐加熱，待罐口出現(xiàn)白霧時，將罐口堵住”，而加熱時間的把握是成敗的關(guān)鍵，如果一出現(xiàn)白霧就立馬堵住罐口，可能并不會產(chǎn)生預期的效果，因為罐內(nèi)水蒸氣很少，大量空氣未排出，這就導致冷卻后罐內(nèi)氣壓與外界大氣壓相差不大，實驗效果不明顯。

其三，實驗效果的明顯程度。除了上述原因可能導致實驗效果不明顯外，實驗的第三步“撤去酒精燈，讓易拉罐冷卻”在真實環(huán)境中耗時太長，江蘇地區(qū)在進行本節(jié)授課時大概在五月份，此時氣溫較高，罐內(nèi)水蒸氣不易液化，如果讓易拉罐自然冷卻很可能到下課實驗現(xiàn)象都不明顯，不能給予學生視覺上的沖擊力，影響正常教學進度。

鑒于以上不足之處，給出以下改進：

改進一：

（1）實驗器材：選擇壁薄、硬度小的易拉罐，容易發(fā)生形變。筆者在本實驗中選擇美年達易拉罐，此外，還有打火機、蠟燭、鉗子、寬透明膠帶、水槽。

（2）實驗步驟：首先將空易拉罐盛入少量水，點燃蠟燭，用鉗子夾住易拉罐邊緣放在蠟燭上加熱;待罐口出現(xiàn)白霧時繼續(xù)加熱兩分鐘，隨即用抹布封住罐口，用鉗子將其壓入水槽中。

（3）實驗結(jié)果：罐體收縮，效果明顯。（實驗時間為12月12日，實驗地點淮安，當時氣溫大約11攝氏度）

注：這里補充一點即筆者看到多篇論文如蔣建明的《“體驗大氣壓強的存在”實驗的改進》提出直接將熱的易拉罐倒置于水槽中，用水封口，筆者重復實驗后發(fā)現(xiàn)并未出現(xiàn)其所述易拉罐被壓癟的現(xiàn)象，反而水由于大氣壓的作用被壓入易拉罐中，罐體未出現(xiàn)收縮。（實驗圖如下）

改進二：將易拉罐換成塑料瓶，加點溫水（60℃到70℃，防止高溫將塑料瓶燙變形），搖晃瓶身后立即蓋上瓶蓋，撒點冷水后瓶身明顯收縮。

由于書上所述實驗的效果不是很震撼，而筆者采訪實習學校的老師時他們也表示在教授這一節(jié)內(nèi)容時并不會采用書上的實驗，自制的“瓶吞蛋”實驗更加能吸引學生的興趣，實驗效果也更好。傳統(tǒng)的“瓶吞蛋”實驗采用雞蛋作為實驗器材，價格雖說不是特別昂貴，但是蛋被吞進瓶子后就很難完整取出，既不方便也浪費，如果同時教授多個班級不利于重復試驗，并且找到合適雞蛋大小的瓶口也是個問題。因此，筆者在此基礎(chǔ)上改進，將雞蛋換成了“海綿寶寶”（一種遇水會變大的膠狀圓球），它的優(yōu)點在于價格實惠（一袋八顆只需五角），并且放入水中的時間長短可決定圓球的大小，以此根據(jù)已有瓶口的大小調(diào)節(jié)圓球的大小。

實驗步驟：首先將“海綿寶寶”泡入水盆中一天，變成了一個圓球，放在玻璃瓶口并不會掉下去，然后用點燃的蠟燭除去瓶中部分氧氣，隨后立即將“海綿寶寶”放在瓶口。

實驗結(jié)果：“海綿寶寶”被緩慢擠壓吸入瓶內(nèi)，實驗效果明顯。

此外，由于“海綿寶寶”比較滑，將瓶子倒置，多摔幾次就可以將被吞進瓶口的“海綿寶寶”甩出來了，因此，這有利于重復實驗，節(jié)約資源。

參考文獻

褚國慶. 對蘇科版教材中“估測大氣壓強的值”實驗的分析與改進[J]. 中學物理， 2012， 30（22）：69-70.

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