物理学习的创造性实验

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   物理学知识来源于生活,最终又服务于生活。它与实际生活联系十分密切。这也是新课程理念所提倡的“从生活走向物理,从物理走向社会”。下面向大家介绍的实验,就源于生活。液体对浸在其中的物体有向上的浮力,这一点我们能够感受到,也很容易验证,因为液体的密度较大,产生的浮力效果也比较明显。而气体对物体也同样产生向上的浮力,因为通常情况下气体的密度较小,对物体产生的浮力很小,所以我们不易感受到,也不容易来验证。为了解决这个难题我们利用手头易得的材料,制作一个简易的装置,来验证气体对物体产生浮力作用。即浮力的大小与气体的密度和物体的体积有关。
  1 材料
  大号玻璃罐头瓶2个,刮脸刀片1个,乒乓球3个,直径1.0毫米铁丝1段,大号注射针头2个,输液管2根,白纸板1块,棉线少许,透明胶带少许。
  2 制法
  2.1 平衡架的制作。用直径为1.0毫米的铁丝加工成图1所示的形状。并用透明胶带将其粘固在瓶中。
  
  
  2.2 平衡杆的制作。将直径为1.0毫米铁丝,加工成如图2所示的形状。并用锡焊将其垂直焊接在刮脸刀片上。在刀片的一个侧面焊接上一段铁丝,作指针用。
  
  
  2.3 取两个大号玻璃罐头瓶,把瓶盖旋下(密封胶垫不可丢掉),在中间钻一个与注射针头直径相同的小孔。插入针头,并将其垂直焊接在瓶盖上,如图3中(a)所示。
  2.4 用白纸板,根据指针摆动的弧度,制作一个刻度盘,并用透明胶带将其粘固在平衡架上,如图3中(b)所示。
  2.5 取一个乒乓球,把棉线的一端用透明胶带粘在乒乓球上,棉线的另一端系在平衡杆的一端上。另取一个乒乓球,放在开水中烫软后,用手将其按瘪。用同样的方法将瘪乒乓球系在另一个平衡杆的一端上,如图3中(c)所示。
  2.6 把另一个乒乓球剪开,做兩个吊盘,盛小物块用。并将其用棉线系在平衡杆的另一端,如图3中(d)所示。
  2.7 按照图3将装置组装好后,就可以演示了。
  3 用法
  把罐头瓶水平放在桌面上,垫好使其不滚动。在吊盘中放入小物块(小螺母或小铁丝头),增、减小物块使平衡杆水平、平衡。然后旋紧瓶盖(可在瓶口处涂上凡士林油,使其密封更好)。将平衡杆密封在瓶中。
  3.1 验证气体对物体产生的浮力与气体密度有关。用两用打气筒向单个瓶中打气或抽气。当向瓶中打气时,即增大瓶中气体的密度。可观察到随着瓶中气体密度的增大,平衡杆发生倾斜,乒乓球一端逐渐上升(随着气体密度的变化,乒乓球与小物块的浮力也发生变化,但乒乓球的浮力变化远大于小物块的浮力变化)。即气体密度增大,对物体的浮力也增大。使平衡杆失去平衡。
  当用两用气筒从瓶中向外抽气时,即减小瓶中气体的密度。可观察到随着瓶中气体密度的减小,平衡杆也发生倾斜,但这次乒乓球一端却逐渐下降。即气体密度减小,对物体的浮力也减小。使平衡杆失去平衡。这说明,气体对物体产生的浮力与气体的密度有关,密度大浮力大,密度小浮力小。
  3.2 验证气体对物体产生的浮力与物体的体积有关。用两用打气筒,通过三通向两个瓶中打气或抽气。也就是说两个瓶中气体密度总是相等的。而两个瓶中一个是完整球、一个是瘪球,两球体积不等。即在密度相等,体积不等的情况下来验证气体产生的浮力与体积的关系。
  当向两瓶中打气时,即增大两瓶中气体的密度。可以观察到,随着瓶中气体密度的增大,两平衡杆都发生倾斜,而完整球比瘪球平衡杆向上倾斜角度大(随着气体密度的变化,好球要比瘪球浮力变化大)。这说明,完整球比瘪球浮力增加的多。即物体所受浮力与体积有关,体积大所受浮力也大。
  当从瓶中向外抽气时,即减小瓶中气体的密度。可观察到随着瓶中气体密度的减小,平衡杆也发生倾斜。而完整球比瘪球平衡杆向下倾斜角度大。这说明,完整球比瘪球浮力减小的多。即气体对物体产生的浮力,与物体的体积有关,体积大浮力大,体积小浮力小。
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