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还谈“液体对容器压强”的实验

2016-03-28王宝成侯玉波苏福河

读写算·教研版 2016年6期
关键词:胶塞瓶底胶膜

王宝成++侯玉波++苏福河

中图分类号:G632 文献标识码:B 文章编号:1002-7661(2016)06-102-01

液体对容器的压强实验,在旧版课文里是用“凸出的橡皮膜”,直接说明“液体对容器能够产生压强”。我们认为:根据“力是改变物体形状的原因”,凸出的橡皮膜,首先是表明液体对容器能够产生压力!故在教学中必须通过分析后再指出:橡皮膜的凸出程度,也可以间接地表征容器所受压强的大小(以下仍按传统的习惯说法进行阐述)。

因为液体有重力,所以对容器底能够产生压强。学生自然就会想到:容器里装的液体越多、越重,容器底所受的压强就会越大。故知我们设计的实验方案,不仅要显示出液体对容器底能够产生压强,而且更要能够证明:容器底所受的压强大小,是由哪些物理量决定的、又跟哪些因素无关。如图1所示:把装药品用的C塑料瓶底,用打孔器打约8mm孔,用橡皮圈给C瓶底扎牢一块薄胶膜。把C瓶里装满水,塞紧插有约8mm粗的短玻璃管的D胶塞,共制作26套(下同)供师生实验使用。把2.5L大饮料瓶A,跟26个500ml小饮料瓶B,均截割成约12cm高的水杯,将所有杯底均钻8mm孔,加胶垫防漏、都要紧固发动师生收集的废气门嘴子。

教师先演示:用短乳胶管连通胶塞D的短玻璃管和A杯底的气门嘴子,向A水杯里加满水,让学生观察到:C瓶底的胶膜略有凸出。经过分析后表明:水对容器底能够产生压强,但一大杯水对瓶底产生的压强并不明显。

撤掉A杯师生共同做实验:把长约50cm的乳胶管,接在B杯底的气门嘴子上,向B杯里加满水,当胶管口有水流出时,将胶管口接到C瓶胶塞D的短玻璃管上,再往B杯里加满水后慢慢举高它,结果:C瓶底的胶膜凸出的程度随之增大,当B杯举到最高处时,B杯里的水几乎全都流进C瓶底的胶膜泡里,此时学生大为惊奇!这就生动地表明了:同种液体对容器底产生的压强,是随深度的增加而增大,却跟液重、体积和容器大小或形状等均无关!这个实验能给学生留下极为深刻的印象!同时还要让学生不断地改变C瓶底胶膜的方向、结果能够显示出液体对盛装它的容器侧壁和顶壁均能产生压強,进而突破了“液体对容器压强”教学的一大难点,教学效果颇佳!

⑵探究“液体对容器壁的压强”实验

在旧版.课文里,编写图2上图所示的装置:该实验原理涉及到流速、压强、射程、下落高度和时间5个物理量!既超出初中物理教学内容,又不属于流体静力学范畴。把上图稍加处理,就露出下图的真面目:下数第2个孔的射程最远!现用课本p33.亦采用这种装置,我们认为是不能选用的!

我们的做法如图3所示:用柱状的洗洁精瓶改制成26 个长塑料筒:发动师生收集到的直径约 3cm废金属盒、规则的金属瓶盖等,用手电钻钻2个直径约4mm孔,再用铝空心铆钉跟长筒铆牢(盒与筒壁之间要加胶垫防漏);在香脂盒侧边,焊牢一根能够指示橡皮膜凸出程度、细铜导线当作指针,然后给金属盒蒙上松紧适度的薄胶膜,供师生实验使用。

亦可按图4所示教师做演示:取长约40cm1寸塑料管均分3等份,每等份用手电钻钻透6mm孔;下端塞紧胶塞;把男用避孕套前端剪掉分剪成3段,分别套在3排孔上,再用窄透明胶带沿管壁黑线圈外侧将胶膜扎牢不漏水;在胶塞上插牢一段能指示最低胶膜凸出程度的细导线,演示程序参看下述(当管内装满水时,通过观察三圈胶膜凸出程度,再让学生回答:“工程师们为什么要把拦河坝,设计成下宽上窄的形状”?教学效果甚佳)。

师生探究过程如下:

①把图3的长筒直立在桌面上的空水槽里先装半筒水,通过观察胶膜形状的变化和分析能够说明:水对长筒的下半部分的侧壁产生了压强,调节指针尖刚好触到橡皮膜。

②当长筒逐渐倾斜、筒里的水并没有外溢时:

结果:指针尖跟胶膜之间的间隙逐渐增大、胶膜的凸出程度越来越小。

说明:水对容器壁的压强,是随水的深度而减小;压强大小跟水深有关,而跟筒里的水重和水的体积无关;

③向直立的长筒里逐渐加满水时:

结果:胶膜的凸出程度逐渐增大,指针尖给胶膜压出一个凹窝。

说明:水对容器壁的压强,随水深增加而增大,压强大小跟水深有关;

④问:此时假设长筒的直径能够变粗或变细、但长筒里水的深度保持不变时(向长筒里缓慢地插进露露饮料盒,相当于筒径变细);

结果:指针尖仍然刚好触到胶膜,胶膜的凸出程度不变。

说明:当水深一定时,水对容器壁产生压强大小不变;

⑤把长筒里的水倒出甩净,向直立的长筒里加满浓盐水时:

结果:指针尖给胶膜压出一个小凹窝,胶膜的凸出程度有所变大;

说明:液体对容器壁产生的压强,还跟液体的密度有关:当液体深度一定时,密度大的液体对容器壁产生的压强大;

⑥教师演示:把长筒里的浓盐水倒出甩净,向直立的长筒里加满普通工业酒精时:

结果:指针尖跟胶膜之间,出现了2mm以上的空隙,胶膜的凸出程度明显变小。

说明:当液体深度一定时,密度小的液体对容器壁产生的压强小。

通过上述实验观察和分析概括,学生自然就会总结出本节课下列科学探究结论:

A、液体对容器能产生压强;压强随深度的增加而增大;当深度一定时,密度大(小)的液体产生的压强大(小)。

B、决定液体对容器产生压强大小的因素有:液体密度和深度;无关因素有:液重、体积和容器的形状等。向提供图片和提出很好修改建议的王秀峰高级教师致谢!以上谬误难免,敬请施教。

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