以等效思想为依据创新物理实验
2017-06-30从岩��
中小学实验与装备 2017年3期
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由于气体压强的产生机理属于微观内容,学生很难对这一知识点形成直观的体验,使得这一概念成为教学中的难点。教学中常常使用“雨滴打在伞上”这一例子来解释气体压强的产生机理,将雨滴等效为运动的气体分子,希望学生能够通过观察伞面的形变类比气体压强的产生。该实验设计不易观察实验结果,故笔者同样依据等效替代这一物理核心思想,对模拟气体压强产生机理的实验装置进行了重新设计。
1实验原理
该教具针对气体压强产生机理不易观察的问题,采用乒乓球模拟气体分子的运动,将其在水桶内无规则的撞击桶壁产生的压强等效看作气体压强。由于影响气体压强的主要因素在宏观上表现为气体体积与环境温度的变化,所以本装置通过用乒乓球的数量表示气体体积的大小,用离心风机风速的大小模拟环境温度的高低。通过固定在桶壁上的压电陶瓷片将桶壁的振动情况采集到示波器中,学生通过观察示波器中波形的变化,体会不同情况下气体压强的变化情况。
2实验装置及器材
实验装置如图1所示。实验器材:乒乓球若干、压电陶瓷片、废旧饮水机水桶、离心风机、脉宽调速器、示波器。离心风机及脉宽调速器参数见表1、2。
3实验步骤
3.1实验前的准备
将乒乓球放入水桶内,连接离心风机。开启离心风机并启动示波器,将波形调至适当位置。
3.2空白对比实验
当开启离心风机而桶内无乒乓球时,示波器波形无变化,为一条横向直线。……
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