做功改變物體內(nèi)能的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

在初中物理《內(nèi)能》一節(jié)的教學(xué)中，教師通常采用如圖1所示的兩個(gè)演示實(shí)驗(yàn)來說明做功可以改變氣體內(nèi)能。圖中甲實(shí)驗(yàn)說明對氣體做功，氣體內(nèi)能增加，硝化棉燃燒。但實(shí)驗(yàn)成功率較低，有時(shí)候打壓幾次才能成功一次，太浪費(fèi)時(shí)間。為了提高該實(shí)驗(yàn)的成功率，我把原實(shí)驗(yàn)筒內(nèi)硝化棉換成火柴頭，幾乎每次實(shí)驗(yàn)都能成功，實(shí)驗(yàn)效果也更明顯。乙實(shí)驗(yàn)說明氣體對外做功，氣體內(nèi)能減少。但由于實(shí)驗(yàn)器材中廣口瓶較小，教師在講臺上演示時(shí)，離學(xué)生較遠(yuǎn)，產(chǎn)生的白霧少，持續(xù)時(shí)間又短，學(xué)生不容易觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。因此，為了提高課堂實(shí)驗(yàn)效果，我在教學(xué)中對乙實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了如下改進(jìn)：

圖1

【實(shí)驗(yàn)器材】大飲料瓶（要求筒壁堅(jiān)硬厚實(shí)），橡膠塞2個(gè)，自行車輪胎充氣閥，打氣筒，打孔器，電子數(shù)顯溫度計(jì)，密封膠。

【實(shí)驗(yàn)裝置制作過程】1.如圖2，在一個(gè)橡膠塞上用打孔器打兩個(gè)孔，一個(gè)用來安裝自行車輪胎充氣閥，另一個(gè)用來安裝電子數(shù)顯溫度計(jì)。

圖2

2.如圖3，在飲料瓶一側(cè)中部靠下一點(diǎn)的位置打孔（孔的大小為剛好能塞入圖2兩孔的橡膠塞），把裝有充氣閥和溫度計(jì)的兩孔橡膠塞塞入所打的孔中，使溫度計(jì)的探頭伸入瓶內(nèi)，用密封膠粘緊密封，保證其氣密性良好。

圖3

3.在瓶內(nèi)放入少量的酒精，然后用另一個(gè)無孔的橡膠塞塞緊飲料瓶的瓶口。

【實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象】1.將打氣筒連接到充氣閥上，快速向瓶內(nèi)連續(xù)打氣，使瓶內(nèi)氣壓大大增加，在瓶口的塞子將要蹦起前，讀取溫度計(jì)的示數(shù)為t1。

2.再繼續(xù)用打氣筒打氣，瓶口的塞子蹦起瞬間，瓶內(nèi)出現(xiàn)大量白霧。此時(shí)，可以讓學(xué)生用手指去摸瓶口，有一種涼涼的感覺，讀取溫度計(jì)的示數(shù)為t2。比較t1、t2，會發(fā)現(xiàn)t2＜t1，說明氣體對外做功時(shí)，內(nèi)能減小，溫度降低，酒精蒸氣發(fā)生了液化現(xiàn)象，形成了白霧。

3.在瓶中白霧沒消失前再迅速將無孔橡膠塞塞回瓶口，會發(fā)現(xiàn)瓶中白霧消失，說明橡膠塞塞回時(shí)對瓶內(nèi)氣體做功，氣體內(nèi)能增加，白霧又汽化變成酒精蒸氣，讀出此時(shí)溫度計(jì)的示數(shù)為t3，對比發(fā)現(xiàn)t3＞t2，這也可以驗(yàn)證“對氣體做功，氣體內(nèi)能增加”的結(jié)論。

【注意事項(xiàng)】1.選用飲料瓶時(shí)要求大且無色透明、筒壁比較厚實(shí)、硬度比較大，這樣氣體對瓶口塞子做功時(shí)，塞子沖出才能快，響聲大，瓶內(nèi)白霧明顯，學(xué)生易觀察。

2.裝置密封性一定要好，要用密封膠密封橡膠塞上充氣閥、溫度計(jì)與兩孔接觸的邊緣和橡膠塞與瓶子側(cè)面的孔接觸的邊緣。

3.將原實(shí)驗(yàn)中的“在瓶內(nèi)放入少量的水”改為“放入少量的酒精”，因?yàn)榫凭讚]發(fā)，塞子沖出時(shí)白霧產(chǎn)生得較多，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯。

【改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置優(yōu)點(diǎn)】1.實(shí)驗(yàn)器材主要來自于生活，更能激發(fā)學(xué)生的興趣；

2.從側(cè)面給瓶內(nèi)打氣更穩(wěn)定，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可見度高，效果明顯；

3.用電子數(shù)顯溫度計(jì)測量實(shí)驗(yàn)前后的溫度，讀數(shù)方便，精度高，通過前后溫度的對比，加強(qiáng)了學(xué)生對做功改變氣體內(nèi)能的理解，在教學(xué)中起到了事半功倍的作用。