“模擬膈肌的運(yùn)動”演示實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)

文湖南省岳陽市第十九中學(xué) 尹旺興

在人教版《生物》教材中設(shè)計(jì)有“模擬膈肌的運(yùn)動”演示實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)主要是為了說明膈肌收縮和舒張時肺的體積變化，裝置如圖1所示。該裝置通過將橡皮膜平鋪、捆緊于廣口瓶（無底）的底端使瓶內(nèi)密閉，存在以下不足。

圖1 模擬膈肌的運(yùn)動

1.膈?。ㄏ鹌つぃ┰谌梭w自然狀態(tài)時（舒張時）應(yīng)呈向胸腔突起的穹隆狀，而此裝置在自然狀態(tài)下呈水平狀。

2.用手推橡皮膜和讓其自動復(fù)原的過程中，學(xué)生會將橡皮膜自動復(fù)原誤認(rèn)為是膈肌的舒張過程，將用手推橡皮膜誤認(rèn)為是膈肌的收縮過程，這恰好與膈肌的運(yùn)動相反。

3.在自然狀態(tài)下，瓶內(nèi)氣壓等于外界環(huán)境氣壓，此時氣球在瓶內(nèi)是癟的，當(dāng)用手推橡皮膜時，瓶內(nèi)氣壓增大，必定會擠壓氣球，但由于氣球本來就是癟的，所以縮小幅度小。相反，當(dāng)橡皮膜復(fù)原時，氣球膨大幅度也小，演示效果不佳。

如何解決這些問題？筆者結(jié)合實(shí)驗(yàn)原理，聯(lián)系實(shí)際情況，設(shè)計(jì)制作了如圖2的裝置，在演示教學(xué)過程中起到了良好的效果。

圖2

一、制作過程

1.實(shí)驗(yàn)材料

廣口瓶（無底），三通管，橡皮條，小氣球（兩個），橡皮膜，細(xì)線若干。

2.方法步驟

（1）在三通管下面的兩個管口上連接兩個小氣球，并將橡皮條捆扎在三通管的交叉處支管上，橡皮條的另一端穿過橡皮膜的孔，在橡皮條的適當(dāng)位置把橡皮膜孔捆扎好。

（2）將有孔橡皮塞塞進(jìn)瓶口，將三通管從瓶底插入橡皮塞內(nèi)。

（3）把橡皮膜捆扎于廣口瓶的底端，從而使廣口瓶密閉。

二、優(yōu)點(diǎn)

1.裝置形象

學(xué)生看到此實(shí)驗(yàn)裝置時，很快就能知道各器具所代表的器官，更重要的是知道膈肌在體內(nèi)所處位置及形態(tài)特點(diǎn)。

2.操作簡便

在講解呼吸運(yùn)動的過程中，只需向下拉橡皮條（如圖4左），便能形象地展示吸氣的過程：膈肌收縮，胸腔增大，內(nèi)部氣壓降低，外部氣壓大于胸腔氣壓，氣球變大，代表肺吸氣增大。松開橡皮條時（如圖4右）則體現(xiàn)了呼氣過程：膈肌舒張，胸腔縮小，內(nèi)部氣壓升高，外部氣壓小于胸腔氣壓，氣球變小，代表肺呼氣縮小。

圖3

圖4

3.現(xiàn)象明顯

使用改進(jìn)后的裝置演示膈肌運(yùn)動實(shí)驗(yàn)時，由于肺（氣球）的膨大、縮小幅度比改進(jìn)前明顯增大，所以更利于學(xué)生觀察。