細玻璃管和玻璃瓶在物理實驗中的妙用

唐娟

【摘 ? ?要】實驗是學(xué)生認(rèn)識物理現(xiàn)象、解決物理問題、探究物理過程的一種非常重要的手段和方法，實驗探究也是培養(yǎng)學(xué)生分析、觀察、思考、動手能力的有效方式。本文利用生活中的細玻璃管、玻璃瓶等簡單的器材設(shè)計出有趣好玩的實驗，在實驗探究過程中培養(yǎng)學(xué)生的實驗探究能力。

【關(guān)鍵詞】細玻璃管 ?玻璃瓶 ?物理實驗

中圖分類號：G4 ? ? 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2020.12.107

物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然學(xué)科，通過科學(xué)探究可以發(fā)現(xiàn)問題也可以解決問題，還可以在探究過程中培養(yǎng)學(xué)生的情感態(tài)度和價值觀，提高學(xué)生的動手能力。物理也是一門從生活中來到生活中去的科學(xué)，處處都是學(xué)問。生活中的吸管、硬幣、杯子等都可以做許多的小實驗，讓驚奇無處不在，讓知識學(xué)以致用。下面筆者來談?wù)劶毑ＡЧ?、玻璃瓶在物理實驗的一些?yīng)用。

一、演示大氣壓強的存在

1.在容器中開一個孔水溢不出，開兩個孔水溢出。利用打孔器在橡膠塞中打孔，讓細玻璃管穿過橡膠塞露出一長截，然后把裝有玻璃管的橡膠塞，塞在裝有紅墨水的玻璃瓶瓶口，塞緊后將整個瓶子倒立，可以發(fā)現(xiàn)水不會從玻璃管中流出，從而證明大氣壓強的存在。該實驗器材方便好用、制作簡單，而且實驗中水加了顏色，便于區(qū)別觀察。覆杯實驗是大氣壓實驗中的常用實驗，在實驗操作過程中，可以用紙片也可以用毛玻璃片。用紙片時學(xué)生經(jīng)常誤認(rèn)為是紙片粘在了玻璃瓶的瓶口，所以水不會流出來;用毛玻璃片做實驗時，在實驗過程中由于氣密性不好玻璃片經(jīng)常會掉下來。因此，用這種方法既可以避免用毛玻璃片做實驗可能失敗的可能性，也可以避免學(xué)生在覆杯實驗中認(rèn)為紙是粘在了杯口。同時如果利用該實驗器材做實驗，在橡膠塞上再打一孔穿過一根細玻璃管，將裝有兩個細玻璃管的塞塞進裝有紅墨水的玻璃瓶，將墨水瓶倒立，紅墨水就會從一根細管子里流出來，此時空氣從另一個細玻璃管進入玻璃瓶，內(nèi)外大氣相通，紅墨水在重力的作用下流出，這樣將前后兩次實驗現(xiàn)象進行對比，學(xué)生直觀地感受到了大氣壓的存在，再聯(lián)系病人生病住院護士使用的輸液裝置，學(xué)生就能非常輕松地理解大氣壓知識在輸液裝置中的應(yīng)用，體會到物理給人們生活帶來的便利。

2.噴泉實驗。利用該實驗器材還可以做出美麗的噴泉實驗，證明大氣壓的存在。實驗如下：用穿過細玻璃管的橡膠塞塞緊空瓶，在玻璃管上套一節(jié)橡膠管，將抽氣筒連接在橡皮管上，利用抽氣筒將玻璃瓶瓶內(nèi)的氣體抽出，然后用夾子將橡膠管夾住以免空氣進入玻璃瓶，此時玻璃瓶內(nèi)的氣壓大大減小，然后將玻璃瓶高舉，將橡皮管放入裝有紅墨水的容器里，打開夾子，在空玻璃瓶中由于瓶內(nèi)氣壓小，瓶外氣壓大，外界大氣壓將水從氣壓大的容器壓向氣壓低的空玻璃中，于是水嘩嘩地由低處向高處流動，在空玻璃中噴出，形成漂亮的紅色噴泉。該實驗生動、有趣、操作性又強，是證明大氣壓存在的一個非常有趣的實驗，再聯(lián)想到抽水機，學(xué)生能很快理解大氣壓的知識在抽水機中的應(yīng)用，體會到物理從生活中來，又回到生活中去的有趣之處。

3.用玻璃管提水。將兩端開口的細玻璃管放入裝有紅墨水的容器中，細玻璃管上端開口處用大拇指堵住開口（一定要用大拇指壓緊以防漏氣），然后提起細玻璃管，此時能發(fā)現(xiàn)細玻璃管中提起了一段紅墨水，細玻璃管上端的大拇指一松，內(nèi)外大氣相通，在重力的作用下細玻璃管中的紅墨水就流下來了。

二、演示微小形變

將紅墨水裝入玻璃瓶，墨水裝到當(dāng)橡皮塞塞緊玻璃瓶，玻璃瓶中的紅墨水快滿最好（紅墨水方便觀察實驗現(xiàn)象）。將帶有細玻璃管的橡膠塞塞住玻璃瓶口，待細玻璃管中的水柱穩(wěn)定，用力擠壓裝有水的玻璃瓶，會發(fā)現(xiàn)細玻璃管中的水柱會上升，從而說明用力擠壓玻璃瓶時，玻璃瓶發(fā)生了微小形變，近一步說明力可以改變物體的形狀，只是有的時候，形狀的改變非常微小，人的肉眼無法觀察到。

該實驗運用轉(zhuǎn)換法，通過觀察細玻璃管中細小水柱高度的改變，說明玻璃瓶在力的作用下發(fā)生的微小形變，既形象又巧妙。但是在該實驗中玻璃瓶的選擇尤為重要，玻璃瓶決定了該實驗的成敗。一般的圓形玻璃瓶在做這個實驗時，效果不是特別好，經(jīng)過反復(fù)實驗，我發(fā)現(xiàn)用扁形的玻璃瓶效果較好。

三、演示簡易溫度計

將穿有玻璃管的橡膠塞塞在裝有紅墨水的玻璃瓶瓶口，塞緊后將其靜置在室內(nèi)的水平工作臺上，周圍環(huán)境溫度升高時，由于液體熱脹冷縮的性質(zhì)，細玻璃管中的液柱會升高，當(dāng)周圍溫度降低時，液柱在細玻璃管中又會下降，從而粗略地判斷出溫度的改變。夜間周圍環(huán)境溫度降低，早上起來觀察這個實驗裝置時，細玻璃管中的液柱高度會明顯降低，中午環(huán)境溫度升高時，細玻璃管中的液柱高度又明顯升高，實驗現(xiàn)象還是比較明顯的。

四、演示簡易的壓強計和高度儀

將穿有玻璃管的橡膠塞塞在裝有紅墨水的玻璃瓶瓶口，塞緊后將其靜置在室內(nèi)的水平工作臺上。如果外界的氣壓減小，內(nèi)部氣壓大于外部氣壓，細玻璃管中的液柱高度會上升;當(dāng)外界氣壓增大時，內(nèi)部氣壓小于外界氣壓，細玻璃管中的液柱高度又會減低，所以當(dāng)環(huán)境溫度變化不大時，也可以通過觀察細玻璃管中的液柱高度變化，粗略判斷外界氣壓的改變。比如在海拔較高的高山和平地，做實驗則氣壓變化比較明顯，實驗效果也比較好。

在以上的實驗中，要注意一個非常關(guān)鍵的問題——容器的氣密性要良好，避免瓶子漏氣，否則會影響實驗效果。所以筆者建議在用橡皮塞塞緊瓶子的時候，為了避免漏氣，可以在瓶口涂些黃油或凡士林，起到密閉瓶口保證容器的氣密性良好的作用，從而保證實驗的效果。

以上的實驗既簡單又實用，而且也便于操作，既適合老師課堂上做演示實驗，又適合用于學(xué)生動手的分組探究實驗，也非常適合有好奇心、學(xué)有余力的同學(xué)在家里做家庭實驗。在實驗探究的過程中，學(xué)生會體驗實驗探究的過程和方法，培養(yǎng)學(xué)生會觀察、會分析、會思考的綜合能力，增強學(xué)生的動手實踐能力、實驗創(chuàng)新能力，提高學(xué)生物理學(xué)科的核心素養(yǎng)。