一個簡單易做效果明顯的實(shí)驗(yàn)

戴同蘭+李虎

1 前言

蘇科版物理9年級上冊P50活動12.7“觀察點(diǎn)火爆炸現(xiàn)象——將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能”的實(shí)驗(yàn)中，使用電子式火花發(fā)生器點(diǎn)燃酒精，由酒精燃燒生成的高溫高壓的燃?xì)鈱λ芰虾猩w做功，如圖1所示，說明內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。

2 原實(shí)驗(yàn)不足之處

該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)器材較難準(zhǔn)備，而且實(shí)驗(yàn)有一定的危險(xiǎn)性，所以絕大多數(shù)教師上課時都不做這個實(shí)驗(yàn)，而是用改進(jìn)實(shí)驗(yàn)來代替，如圖2所示。向一個大口徑的厚玻璃瓶中注入少量水，用帶有導(dǎo)管的橡皮塞將瓶子塞緊，通過塞子上的導(dǎo)管往瓶子里打氣，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)塞子從瓶口跳起來時，瓶口出現(xiàn)“白氣”。產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因是：瓶中氣體對塞子做功，氣體內(nèi)能減小，溫度降低，瓶中水蒸氣液化成小水珠浮在空氣中，這就是實(shí)驗(yàn)中看到的“白氣”。該實(shí)驗(yàn)同樣能說明內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。該實(shí)驗(yàn)器材易找，且該實(shí)驗(yàn)存在的缺陷是：若瓶塞塞得太緊，往瓶里打氣打得太多，瓶塞跳起程度較大，易打到瓶子或桌子上（瓶塞上有一段是玻璃的）發(fā)生危險(xiǎn)。若瓶塞塞得不緊，往瓶子里面打少量的氣，瓶塞就跳起，現(xiàn)象又不明顯。

如圖2所示為新人教版物理9年級上冊P9的演示實(shí)驗(yàn)。在燒瓶（或可樂瓶）內(nèi)盛少量水，往瓶內(nèi)打氣，當(dāng)瓶塞跳出時，觀察瓶內(nèi)的變化。在上述實(shí)驗(yàn)中，通過什么途徑改變了玻璃筒和燒瓶內(nèi)空氣的內(nèi)能？

瓶內(nèi)水面上方存在著無色透明的水蒸氣，當(dāng)塞子跳起來時，可以看到瓶內(nèi)出現(xiàn)白霧，說明水蒸氣液化成了可以看到的小水滴。在這個過程中，氣體膨脹對外做功，溫度降低，內(nèi)能減小。

上面兩個演示實(shí)驗(yàn)基本上是教師做，學(xué)生看。雖然學(xué)生看得有趣，但只是走馬觀花的看，印象不太深。而且這兩個演示實(shí)驗(yàn)都存在一定的安全隱患。筆者經(jīng)過對比并實(shí)際操作，對該實(shí)驗(yàn)做了如下改進(jìn)。

3 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)

取一空礦泉水瓶，往里面倒少量水，晃動幾下后倒掉，用塞子塞緊，然后在瓶子的中間用力彎曲一下，再兩手向相反方向旋轉(zhuǎn)，使瓶內(nèi)氣體壓縮，當(dāng)旋轉(zhuǎn)到不能再轉(zhuǎn)動時，將瓶蓋對著墻壁（或背對人），使瓶蓋略為松動一下，然后再用力一擠，此時瓶塞跳出去很遠(yuǎn)（若打到墻上，會發(fā)出“叭”的一聲），同時看到瓶口冒出很多白氣（瓶內(nèi)也是霧氣騰騰），且持續(xù)時間較長。

4 小結(jié)

改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)，器材易找，操作簡單，現(xiàn)象明顯，可以變演示實(shí)驗(yàn)為學(xué)生實(shí)驗(yàn)，使每個學(xué)生都能積極參與，親自動手操作。不僅能加深學(xué)生對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象本身的記憶和知識的理解，而且還能調(diào)動學(xué)生探究問題的欲望，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神。endprint