機械能轉化為內能實驗教具的改進

北師大版九年級物理第十章第二節有這樣一個實驗：在厚玻璃管中放入適量蓬松的硝化棉，快速下壓活塞使硝化棉燃燒，以演示機械能轉化為氣體內能的現象。然而在實際演示過程中，硝化棉不易燃燒，影響教學效果。

為了讓演示效果更明顯，我改進了教具，設計制作了電子空氣壓縮儀。

一、制作過程

用游標卡尺測得電子溫度計探頭直徑為3毫米。將4毫米的木工鉆頭裝入電鉆。

將現有空氣壓縮引火儀的手柄、活塞、筒蓋拆離氣筒底座，將氣筒底座朝上放入老虎鉗進行固定。在氣筒底座中心垂直鉆一個直徑為4毫米的孔。用鋼鋸在底座邊緣拉出一個面積約4平方毫米的豁口。

在電子溫度計探頭的底部四周涂敷熱熔膠，把涂敷過的探頭準確、迅速地插入氣筒底座的孔，使熱熔膠剛好與孔的底部密封粘連。快速左右旋動探頭，使其不與氣筒內壁接觸，靜置至熱熔膠凝固。

將電子溫度計探頭底部的導線輕輕拉緊，穿過底座邊緣的豁口，用熱熔膠槍固定豁口邊的導線。

從二分鋁塑管上剪取長1厘米的管子作為限位管，擰開手柄，將限位管套在推桿上，把手柄擰回、擰緊。

把活塞、推桿、筒蓋、限位管、手柄順次插入氣缸，擰緊筒蓋。

二、實驗測試

首先，手持電子空氣壓縮儀的氣筒底部，通過手捂、哈氣、用打火機火焰快速烘烤、摩擦等方式測試，發現溫度值不變。這說明，對氣筒底部各種短暫的外部作用無法改變氣筒內部的空氣內能大小。

接著，手握電子空氣壓縮儀的氣筒中部，迅速按壓手柄，能觀察到溫度立即升高！

最后，分3次連續上下按壓手柄，第一次5回，第二次10回，第三次20回，會發現溫度一次比一次升得高。停止按壓，一段時間后溫度降至室溫。

三、改進效果

（一）手柄與筒蓋之間設置限位管，按壓手柄時，活塞不會觸碰氣筒內底部的探頭。

（二）探頭周圍被氣筒內部的空氣包裹，空氣內能變化引起的空氣溫度變化能立即被測知。

（三）探頭被密封置于狹窄空間內，空氣迅速被壓縮時溫度變化大，演示效果明顯。

測試結果表明，電子空氣壓縮儀能快速測量壓縮空氣的溫度并顯示其變化，既能演示活塞機械能轉化為空氣內能的實驗現象，又能演示活塞機械能越多轉化成的空氣內能越多的變化現象。