在創(chuàng)意中學(xué)習(xí)原理 在制作中體驗(yàn)物理

金珞漢

“大氣壓強(qiáng)”是以初中物理壓強(qiáng)的應(yīng)用為主題一個(gè)教學(xué)內(nèi)容。由于這節(jié)課內(nèi)容難度大，但內(nèi)容不多，因此在教學(xué)中可以在教學(xué)內(nèi)容上進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐卣?。在一次學(xué)習(xí)“大氣壓強(qiáng)”時(shí)，為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，我在引入新課時(shí)，給學(xué)生演示一種“神奇茶壺”的使用方法。我從一個(gè)精致的瓷質(zhì)茶壺（從同一壺嘴）往兩個(gè)透明的杯子中分別倒出了兩種不同的顏色的液體。這一演示實(shí)驗(yàn)引起了學(xué)生們的廣泛關(guān)注，激發(fā)了他們強(qiáng)烈的求知欲望，使這節(jié)課也收到了非常好的教學(xué)效果。

當(dāng)這節(jié)課結(jié)束時(shí)，有幾個(gè)物理課學(xué)的特別好的男生圍到了講桌前，對(duì)我上課時(shí)用的“神奇茶壺”左看右看，盡管在課堂學(xué)習(xí)中我已經(jīng)用動(dòng)畫(huà)演示的方法簡(jiǎn)單給學(xué)生分析了“神奇茶壺”的基本原理，但這幾位學(xué)生仍然對(duì)“神奇茶壺”表現(xiàn)了極大的興趣，其中一位學(xué)生說(shuō)“老師，我們能自己制作這樣一把神奇茶壺嗎？”面對(duì)學(xué)生對(duì)知識(shí)渴求的眼神，我答應(yīng)了學(xué)生的請(qǐng)求，打算利用物理興趣小組活動(dòng)時(shí)間來(lái)指導(dǎo)學(xué)生制作一把“神奇茶壺”，并先布置了一項(xiàng)作業(yè)就是查找有關(guān)“神奇茶壺”資料的作業(yè)。幾天后，在我的指導(dǎo)下，學(xué)生查找到了有關(guān)“神奇茶壺”的有關(guān)資料。原來(lái)這種“神奇茶壺”古已有之，古人將其稱(chēng)為“兩芯壺”，又名“良心壺”。是古人在喝酒時(shí)作弊或取樂(lè)時(shí)用的酒壺。壺體為一神態(tài)飄逸的壽星造型，壺內(nèi)為雙水膽（雙芯）設(shè)計(jì)，互不相通。兩處注液口巧妙地設(shè)置在壽星拐杖下端及壽星肩頭懸掛的酒葫蘆之處。使用時(shí)，先從拐杖下端的注液口注入水，再?gòu)暮J蓋的注液口注入美酒，使用時(shí)只需按住其中任意的一個(gè)注口，從壺中倒出的將是美酒。為了使用上的方便，良心壺上下兩個(gè)注口一般距壺柄較近，下部的注口甚至就安排在壺柄下端，使用者可以單手操作，在別人毫無(wú)察覺(jué)的情況下隨意控制壺中倒出的是酒還是水。這一切全在于人手的把握，更在于人的“良心”，因而其便有了“良心壺”的雅號(hào)，又因?yàn)樗袃蓚€(gè)內(nèi)膽，又叫做“兩芯壺”。

一、探究“神奇茶壺”的基本原理

為了指導(dǎo)學(xué)生制作“神奇茶壺”，我在物理興趣小組活動(dòng)時(shí)，先用普通茶壺指導(dǎo)學(xué)生利用普通茶壺來(lái)探究“神奇茶壺”基本原理。學(xué)生通過(guò)探究發(fā)現(xiàn)在普通壺蓋上都留有一個(gè)小孔，如果用手堵住小孔，壺里的水很難倒出。通過(guò)討論學(xué)生搞清了水很難倒出的原因。向外倒水時(shí)，茶壺內(nèi)部的氣壓比外部的大氣壓小，這時(shí)需要有外部的大氣來(lái)補(bǔ)充，所以就在壺蓋上開(kāi)了一個(gè)小洞，不然壺密封太嚴(yán)就倒不出水來(lái)。在此基礎(chǔ)上，在我的指導(dǎo)下學(xué)生明白雙芯壺壺芯的制作也是利用這一原理。

二、動(dòng)手制作“神奇茶壺”

在搞清了“神奇茶壺”的原理后，開(kāi)始指導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手制作“神奇茶壺”。

（一）制作壺芯

在我與學(xué)生多次嘗試的基礎(chǔ)上確定制作“神奇茶壺”壺芯的材料：剪刀，全新的醫(yī)用100毫升氯化鈉（或葡萄糖）注射液兩瓶，一次性輸液器一套，一次性注射器一支，瞬間粘合劑（俗稱(chēng)3秒）一支，酒精燈，直徑與一次性輸液器塑料導(dǎo)管接近的鐵絲一根。

制作壺芯的方法為：點(diǎn)燃酒精燈，將鐵絲的一端置于酒精燈的外焰上燒紅后，在全新的醫(yī)用氯化鈉注射液的瓶口附近燙孔，再在該孔另一側(cè)距瓶底附近的瓶身上也燙孔。用剪刀在一次性輸液器上剪取適當(dāng)長(zhǎng)度塑料導(dǎo)管分別插入所燙的兩個(gè)孔中，并用瞬間粘合劑將塑料管粘住，瓶口附近的塑料導(dǎo)管作為導(dǎo)氣管使用，瓶底附近的塑料導(dǎo)管作為出水管使用。通過(guò)出水管用一次性注射器往醫(yī)用氯化鈉注射液瓶?jī)?nèi)加注液體后，用手指堵住導(dǎo)氣管口，將瓶身傾斜，如果出水管中沒(méi)有水流出說(shuō)明雙芯壺模型的一個(gè)壺芯就做好了。按同樣的方法再做幾個(gè)（根據(jù)所做的壺芯數(shù)確定）相同的壺芯。

（二）組裝雙芯壺模型

在制作好壺芯后，我指導(dǎo)學(xué)生開(kāi)始組裝雙芯壺模型，其中過(guò)程如下。

購(gòu)買(mǎi)一只廉價(jià)的能輕松裝下兩個(gè)醫(yī)用100毫升氯化鈉注射液瓶的不銹鋼茶壺（直徑在20厘米左右）。用鉆頭直徑與一次性輸液器塑料導(dǎo)管接近的手工電鉆在不銹鋼茶壺壺柄固定端內(nèi)側(cè)的壺身位置各開(kāi)一孔。取已經(jīng)制作好的雙芯壺模型的一個(gè)壺芯放入已開(kāi)孔的不銹鋼茶壺內(nèi)。同時(shí)，將導(dǎo)氣管從壺內(nèi)通過(guò)已開(kāi)的孔中伸出，將出水管從壺內(nèi)通過(guò)不銹鋼茶壺的壺嘴伸出。用同樣的方法將另一個(gè)雙芯壺模型的壺芯放入不銹鋼茶壺內(nèi)。調(diào)整好已裝入的兩個(gè)雙芯壺模型的壺芯在不銹鋼茶壺內(nèi)的位置并用玻璃膠固定后，開(kāi)始分別固定兩個(gè)導(dǎo)氣管和出水管。由于出水管較細(xì)，可以在不銹鋼茶壺壺嘴處用玻璃膠填塞，待玻璃膠固化后用美工刀將露出不銹鋼茶壺壺嘴的多余玻璃膠和出水管切去。導(dǎo)氣管的固定就顯得尤為關(guān)鍵，一定要根據(jù)自己的用手習(xí)慣，將導(dǎo)氣管沿不銹鋼茶壺的壺柄內(nèi)側(cè)固定，并將導(dǎo)氣管的管口巧妙地固定在自己用手握不銹鋼茶壺的壺柄時(shí)，大拇指和小指能夠分別自然地堵住導(dǎo)氣管的管口的位置上，且不能外露。最后蓋上不銹鋼茶壺的壺蓋，用彩色的膠帶裝飾不銹鋼茶壺的壺柄，將沿壺柄內(nèi)側(cè)固定的導(dǎo)氣管遮蔽，以免在演示時(shí)露出破綻。經(jīng)過(guò)這樣一番努力，一種廉價(jià)實(shí)用的雙芯壺模型就做成了，如果不銹鋼茶壺的壺身直徑足夠大時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)一壺多芯。

三、演示雙芯壺模型的使用

在經(jīng)歷了復(fù)雜的動(dòng)手制作過(guò)程后，要能成功演示雙芯壺模型的使用，還需要經(jīng)過(guò)一定的訓(xùn)練。其具體過(guò)程為。

（一）加注液體

為了增添該演示實(shí)驗(yàn)的趣味性，一般在加注液體時(shí)要往兩個(gè)壺芯中分別注入不同顏色的液體，所加注的液體應(yīng)無(wú)毒、無(wú)腐蝕性，對(duì)人體無(wú)害，最好能夠直接飲用。加注液體時(shí)用全新的一次性注射器抽取已備好的不同顏色的液體，通過(guò)出水管的管口注入，切不可從導(dǎo)氣管的管口注入。加注的液體應(yīng)使壺芯上方留有一定的空間，不宜過(guò)滿(mǎn)亦不可過(guò)少。加注液體后，用干凈的抹布擦去壺體外面的余液。

（二）演示

在演示臺(tái)上并列放置兩個(gè)透明玻璃杯，用雙手提起（顯得很重）雙芯壺模型，用一手的大拇指和小指堵住導(dǎo)氣管的管口，壺嘴對(duì)準(zhǔn)其中一個(gè)玻璃杯，傾斜壺體做倒水狀，但滴水未出;放平壺身，松開(kāi)其中一個(gè)導(dǎo)氣管的管口，傾斜壺體將一種顏色的液體倒入其中一個(gè)玻璃杯中;放平壺身，再次堵住已松開(kāi)的導(dǎo)氣管的管口，松開(kāi)另一個(gè)導(dǎo)氣管的管口，傾斜壺體將另一種顏色的液體倒入另一個(gè)玻璃杯中;放下雙芯壺模型，演示結(jié)束。

在經(jīng)過(guò)以上的制作與演示后，不僅讓學(xué)生對(duì)“大氣壓強(qiáng)”有了更加深刻認(rèn)識(shí)，還有效地培養(yǎng)了學(xué)生動(dòng)手能力與實(shí)事求是的科學(xué)精神。

（責(zé)編 張景賢）