劉俊 侯德東

摘 要：人民教育出版社2004年版高中物理選修3-3中涉及到的玻意耳定律是一個經(jīng)典的物理定律，表達方式簡潔但卻蘊涵真理。本文就將利用塑料注射器和其他常見設備對本定律進行驗證，讓學生理解知識，學會方法，懂得思想。其中涉及物理實驗思想中的問題轉(zhuǎn)換法[1]，能夠讓學生體會到物理的精妙之處與科學之美。

關鍵詞：塑料注射器；玻意耳定律；問題轉(zhuǎn)換法

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2016）6-0062-2

塑料注射器常被用在中學物理實驗教學中，其便宜易得，密封性能強，組合機動性好，因此小小的注射器在課堂和講課比賽中大放異彩[1-2]。本文也借助塑料注射器，對其進行密封和組合后，對高中物理人教版選修3-3課本中第八章第3節(jié)中的玻意耳定律進行驗證。

玻意耳定律可由理想氣體物態(tài)方程在溫度不變的情況下推出：

即一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強p與體積V成反比，人們通常稱之為玻意耳定律。但由于實驗設備手段的缺乏，兩個物理量p與V都不易直接測量，故運用間接測量的方法對其進行轉(zhuǎn)化，筆者設計了新的實驗方法以驗證玻意耳定律，實驗實物如圖1。

筆者在一塑料注射器內(nèi)抽取空氣，之后密閉針管尖端，使得內(nèi)部空氣定量，在其管壁上貼一張規(guī)則白紙，把此針管裝置倒置于電子體重秤裝置泡沫底座上（如圖1），這時開始垂直按壓注射器，有明顯阻力感。根據(jù)此時的物理狀態(tài)分析注射器活塞的受力情況，如圖2。

（4）式為本實驗的實驗公式。

按壓注射器尾部一段距離后，讀取電子體重秤上的讀數(shù)并記錄，同時在對齊活塞內(nèi)端于管壁紙上做記號，之后用更大的力豎直按壓注射器，重復上述步驟，得到千克數(shù)和與之對應的記號，用刻度尺量得注射器管壁紙上的多條記號到注射器頭部的距離h，將所測得千克數(shù)乘以昆明當?shù)刂亓铀俣?.7830得到支持力，將一一對應的支持力和距離的倒數(shù)1/h的數(shù)據(jù)導入至Excel軟件，得出表1，繪制散點圖和進行線性回歸的擬合，得到圖3?？梢钥闯觯趯嶒灁?shù)據(jù)n=17時，在相關系數(shù)為[4]所得圖像成線性，即在誤差允許的范圍內(nèi)，F(xiàn)N與1/h成一次函數(shù)的關系，（3）式成立，驗證了玻意耳定律。

應該注意，此實驗的實驗誤差來自于注射器的密封性不佳，電子體重秤的分度值不夠，在按壓時注射器有較大的傾斜等。但在誤差范圍內(nèi)，線性圖像可以驗證玻意耳定律，此實驗在課堂中若以小組實驗的方式進行能夠強化學生知識概念，鍛煉動手操作能力，同時灌輸給學生一種物理原理上的問題轉(zhuǎn)換思想，讓學生體會物理學科的靈活多變，更好地達到物理實驗教學的三維目標。

參考文獻：

[1]朱瑞創(chuàng)，俞云中，劉艷春. 造技法與物理實驗[M].成都：西南交通大學出版社，1999：44—73.

[2]劉永樹，凡啟升. 注射器在初中物理實驗中的妙用[J]. 中小學實驗與裝備，2012，22（1）：31—33.

[3]P Onorato ， P Mascheretti， A De Ambrosis. Mechanical sensors and plastic syringes to verify the gas laws without neglecting friction[J]. Phys. Educ，2010（45）：586—593.

[4]楊述武.普通物理實驗1[M].北京：高等教育出版社，2007：9—12.

（欄目編輯 王柏廬）