鐘健

九年級(jí)物理課程教材中的第一章第五節(jié)《密度與生活》有個(gè)小實(shí)驗(yàn)，點(diǎn)燃酒精燈，把一個(gè)小風(fēng)車放在酒精燈上，小風(fēng)車就會(huì)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)。但因小風(fēng)車轉(zhuǎn)動(dòng)太緩慢，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)效果不明顯，所以我們有必要對(duì)這一實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)。改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的目的就是讓實(shí)驗(yàn)效果變得明顯，讓風(fēng)車轉(zhuǎn)動(dòng)得快些。

實(shí)驗(yàn)的原理：酒精燈火焰周圍的空氣因受熱體積膨脹，密度變小而上升。熱空氣上升后，溫度低的冷空氣就從四面八方流過來，從而形成風(fēng)，帶動(dòng)小風(fēng)車轉(zhuǎn)動(dòng)。

目前有什么比較流行的實(shí)驗(yàn)方法呢？經(jīng)過網(wǎng)上查找，比較盛行的辦法，就是在酒精燈上面放個(gè)圓筒，熱氣流通過圓筒集中吹向小風(fēng)車，風(fēng)車自然會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)得更快一些。

下面介紹我的改進(jìn)辦法。為什么小風(fēng)車會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)得比較緩慢呢？最大的原因就是摩擦的問題，是風(fēng)車制作工藝或轉(zhuǎn)動(dòng)軸粗糙等問題阻礙風(fēng)車轉(zhuǎn)動(dòng)。正因?yàn)槿绱?，我們就要從風(fēng)車制作工藝方面下功夫。風(fēng)車的紙質(zhì)要選取柔韌而輕盈的，例如可選取銀行自動(dòng)柜員機(jī)的打印紙；一定要用剪刀等利器剪裁紙張，切忌用手隨意撕扯折疊。風(fēng)車直徑8-10厘米比較合適，大了風(fēng)車較重更難轉(zhuǎn)動(dòng)，如果小了上課過程中難以演示，遠(yuǎn)處的學(xué)生難以觀察，影響視覺效果。轉(zhuǎn)動(dòng)軸要選取光滑的、筆直的，最好是夠硬的，直徑小于1毫米的小棒，例如可以選取漆包線或者大頭針，這些都是比較光滑細(xì)小的。為了防止風(fēng)車不動(dòng)，我們可以串聯(lián)多一個(gè)小風(fēng)車（如圖1），小風(fēng)車和轉(zhuǎn)軸接觸處要盡量保持光滑。為了讓風(fēng)車轉(zhuǎn)動(dòng)起來更美觀，更容易觀看，我們可以在風(fēng)車上涂上顏色，例如紅色或者綠色等。將風(fēng)車懸掛在鐵架臺(tái)上，適當(dāng)調(diào)節(jié)風(fēng)車高度，點(diǎn)燃酒精燈，風(fēng)車就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)起來（如圖2）。該實(shí)驗(yàn)主要?jiǎng)?chuàng)新的地方就是，小風(fēng)車經(jīng)過精心制作，達(dá)到減小與轉(zhuǎn)軸摩擦的效果，從而使風(fēng)車能快速轉(zhuǎn)動(dòng)；用鐵架臺(tái)將整個(gè)裝置連成一體，只要點(diǎn)燃酒精燈，風(fēng)車就會(huì)持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)下去，免去了用手拿著風(fēng)車的麻煩。有教師說，如果實(shí)驗(yàn)過程中遇到風(fēng)，實(shí)驗(yàn)就會(huì)變得麻煩，解決的辦法是在整套裝置外面蓋上玻璃罩，以作防風(fēng)用。另外，為使風(fēng)車轉(zhuǎn)動(dòng)更快，可以適當(dāng)加大酒精燈火焰，但要注意不要把風(fēng)車燒著了。

我們還可以通過另外一個(gè)角度來說明密度與溫度的關(guān)系。事實(shí)上，孔明燈、走馬燈和熱氣球等，這些東西都可以說明密度與溫度的關(guān)系，但這些東西制作和操作起來顯得麻煩，所以特意創(chuàng)新了一個(gè)實(shí)驗(yàn)。先要制作一個(gè)發(fā)射支架，支架可以用鐵絲繞制，也可以用鐵架臺(tái)配搭鐵夾等簡單制作而成（如圖3）。將保鮮袋套在支架上，袋子下方放置一個(gè)酒精燈，點(diǎn)燃酒精燈，保鮮袋不一會(huì)兒就會(huì)上升起來（如圖4），這個(gè)實(shí)驗(yàn)我們稱之為“熱氣袋”實(shí)驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)作品效果明顯，能很好說明密度與溫度的關(guān)系，可以作為物理教具使用。作品使用過程中應(yīng)注意事項(xiàng)：

（1）袋子要選擇輕盈的，以便能快速上升；

（2）酒精燈火焰要稍微大點(diǎn)，袋子才升得快；

（3）本實(shí)驗(yàn)受風(fēng)力影響較大，盡量選擇無風(fēng)環(huán)境。

以上對(duì)同一實(shí)驗(yàn)介紹了兩種改進(jìn)辦法，它們有著不同的特點(diǎn)。第一種辦法側(cè)重于在原有辦法的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，并結(jié)合鐵架臺(tái)一起形成整套實(shí)驗(yàn)裝置；第二種辦法更側(cè)重于一個(gè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，從另一個(gè)角度說明密度與溫度的關(guān)系，為教學(xué)提供很大的便利。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是物理教學(xué)的一種重要手段，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)或引導(dǎo)學(xué)生去創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，不但能為物理教學(xué)開辟新的思路，也能夠培養(yǎng)出更多具備創(chuàng)新思維的學(xué)生。

責(zé)任編輯 羅 峰