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    自制外燃機(jī)

    2018-12-11 08:11:28宮慶萍
    理科考試研究·初中 2018年10期
    關(guān)鍵詞:中學(xué)物理教學(xué)

    摘 要:為促進(jìn)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的全面形成,突出實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性,利用生活中的常見(jiàn)材料自制教具已成為中學(xué)物理教學(xué)發(fā)展的新趨勢(shì).本文教具——外燃機(jī),利用氣體受熱膨脹,遇冷壓縮的特點(diǎn),提供動(dòng)力,產(chǎn)生機(jī)械能.充分地向?qū)W生說(shuō)明了外燃機(jī)的原理及能量轉(zhuǎn)化與守恒的關(guān)系.

    關(guān)鍵詞:中學(xué)物理教學(xué);自制外燃機(jī);能量轉(zhuǎn)化

    作者簡(jiǎn)介:宮慶萍(1994-),女,黑龍江人,碩士研究生在讀,在第十屆全國(guó)大學(xué)生與研究生物理教學(xué)技能與培養(yǎng)經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)獲得“自制教具能手”稱號(hào),研究方向:學(xué)科教學(xué)(物理).

    物理學(xué)科是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的課程,不僅應(yīng)注重學(xué)科知識(shí)的傳授和技能的訓(xùn)練,還應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、探究能力、創(chuàng)新意識(shí),以形成其物理學(xué)科核心素養(yǎng).在物理教學(xué)中,往往是教師的驗(yàn)證性的演示實(shí)驗(yàn),很難真正地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,引發(fā)學(xué)習(xí)興趣.實(shí)際上,利用日常生活用品自制教具更能帶給學(xué)生樂(lè)趣,引發(fā)求知欲.本文介紹自制教具——外燃機(jī).

    一、實(shí)驗(yàn)原理

    外燃機(jī)屬于熱機(jī)中的一類,是通過(guò)氣體受熱膨脹、遇冷壓縮進(jìn)而提供動(dòng)力的裝置.如圖1所示,即在封閉的氣缸內(nèi)充有一定質(zhì)量的氣體,氣缸一端為熱腔,另一端為冷腔.氣體在低溫冷腔中壓縮,然后流通到高溫?zé)崆恢斜谎杆偌訜幔够钊鶑?fù)運(yùn)動(dòng).燃料在氣缸外的燃燒室內(nèi)連續(xù)燃燒,通過(guò)加熱器傳給氣體,氣體不直接參與燃燒,也不更換.

    二、實(shí)驗(yàn)用具

    酒精燈、置氣缸、動(dòng)力缸、連通管、小木板、扇葉、微型電流表、小磁鐵、線圈等.

    三、實(shí)驗(yàn)步驟

    (1)檢查置氣缸內(nèi)氣體是否密封;輕輕撥動(dòng)轉(zhuǎn)輪,觀察置氣缸內(nèi)活塞是否頂缸.

    (2)點(diǎn)燃酒精燈,并用外焰加熱,靜置1至2分鐘.

    (3)輕輕撥動(dòng)轉(zhuǎn)輪,使其開(kāi)始工作.

    (4)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.

    (5)實(shí)驗(yàn)結(jié)束,要先熄滅酒精燈,再令轉(zhuǎn)子停止轉(zhuǎn)動(dòng).

    四、注意事項(xiàng)

    (1)此教具的兩個(gè)氣缸都屬于玻璃制品,需輕拿輕放,避免其與質(zhì)地堅(jiān)硬的物體發(fā)生碰撞.在加熱過(guò)程中避免水滴在置氣缸上,以防驟冷爆裂.實(shí)驗(yàn)時(shí),人員不可離開(kāi),轉(zhuǎn)子停轉(zhuǎn)要拿離火源,不能在久停的狀態(tài)下長(zhǎng)時(shí)間加熱.

    (2)蒸汽在動(dòng)力缸內(nèi)容易結(jié)露,而導(dǎo)致動(dòng)力缸卡滯,處理辦法:輕度的結(jié)露可以拔掉動(dòng)力缸端的連通管,用熱風(fēng)機(jī)對(duì)著動(dòng)力缸吹,同時(shí)撥動(dòng)轉(zhuǎn)輪,反復(fù)幾次直到排出蒸汽;重度的結(jié)露就要拔出動(dòng)力缸的活塞并用干凈的布把活塞和缸體內(nèi)的水蒸氣擦干,組裝時(shí)檢查滑動(dòng)阻力.

    (3)為使置氣缸中的水蒸氣排出系統(tǒng),可在實(shí)驗(yàn)前拔下置氣缸一端的連通管,把置氣缸對(duì)著火源加熱,直到置氣缸里的蒸汽逐漸消散后再插上連通管.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后也可以拔掉動(dòng)力缸內(nèi)的連通管,使少量的蒸汽自然散發(fā).

    (4)實(shí)驗(yàn)注意安全,規(guī)范操作.正確使用酒精燈.實(shí)驗(yàn)在室內(nèi),無(wú)風(fēng)的環(huán)境中進(jìn)行.實(shí)驗(yàn)中不要碰觸置氣缸,以防燙傷,讓其自然冷卻.

    (5)夏天氣溫高將導(dǎo)致置氣缸冷端的溫度也相對(duì)較高,置氣缸的溫差小會(huì)導(dǎo)致動(dòng)力不足,需要注意置氣缸的散熱.

    五、教具特色

    此教具補(bǔ)充了教科書(shū)對(duì)外燃機(jī)介紹較少的狀況,加深了學(xué)生對(duì)外燃機(jī)的認(rèn)識(shí)與理解.針對(duì)九年級(jí)的學(xué)生還是以形象思維為主,用簡(jiǎn)單的材料、簡(jiǎn)易的拼裝,就說(shuō)明了外燃機(jī)的原理,及能量轉(zhuǎn)化過(guò)程.本教具創(chuàng)新之處,通過(guò)教具背面的小風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng),引起學(xué)生發(fā)問(wèn)置疑;然后,裝置轉(zhuǎn)至正面,向?qū)W生展示外燃機(jī)的結(jié)構(gòu)并說(shuō)明工作原理.如圖2所示.

    六、小結(jié)

    本教具主要應(yīng)用于人教版初中物理九年級(jí)上冊(cè)第二章第一節(jié)熱機(jī)的教學(xué).熱機(jī)包括外燃機(jī)和內(nèi)燃機(jī)兩種,此教具為外燃機(jī).教科書(shū)上主要介紹蒸汽機(jī).此實(shí)驗(yàn)雖然簡(jiǎn)單,但卻體現(xiàn)著能量轉(zhuǎn)化的基本過(guò)程.通過(guò)燃料燃燒獲取內(nèi)能并轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,并將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能.實(shí)驗(yàn)取材容易,物盡其用,操作性強(qiáng),效果明顯.而且適合學(xué)生小組合作,共同制作.

    參考文獻(xiàn):

    [1]蔣曉涵,吳偉.自制教具在中學(xué)物理教學(xué)中的應(yīng)用——電磁驅(qū)動(dòng)[J].物理教師,2016,37(11):09.

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