谈谈矿泉水瓶在物理实验中的作用
新余市分宜县高岚中学 钟任生
（E-mail:arenamei@sina.com 邮编：336611）
新课程把科学探究作为一种非常重要的教学法方式和学习方式，让学生经历基本的探究过程，学习探究方法，发展初步的科学探究能力，形成尊重事实、探索真理的科学态度。实施探究教学，首先遇到的困难之一是实验器材的不足，难以开展实验探究。由于条件的限制，很多学校的实验器材落后或不足。很难完成新课程所要求的探究性实验。有的教师干脆在黑板上讲实验，学生在下面听实验，这种做法与新课程的要求相去甚远。要解决这一问题的出路在于，发扬我国物理教学“盆盆罐罐当一仪器，拼拼凑凑做实验”的传统，从生活用品中寻找代用品，利用生活材料制作简单仪器，完成教学目标。下面我谈谈矿泉水瓶在物理实验教学中的应用。
1、训练基本的测量技能
矿泉水瓶是现在生活中很常见的物品，课堂上还有学生口渴了拿出矿泉水瓶喝几口水。我们可以学生：“你们知道矿泉水瓶的容积有多大，她的高度是多少，你一天喝多少水，一瓶水的质量是多少，你有没有观察瓶上的商标、标签上的说明和产地，不同品牌的瓶装水都一样多吗，一般你喝一口水的质量是多少？”我在教学中要求每一个学生通过观察和实验来回答以上问题，这样一来，学生的兴趣很高，马上他们就搜集了不同牌子的矿泉水、纯净水瓶子，向我借天平和量筒测质量和容积。我趁机考考他们使用天平和量筒的能力，没通过者不借。有一些学生不用天平和量筒，而采用累积法利用杆秤和电子秤称求平均值。为了比较谁测得准确，后面我规定把润田牌矿泉水瓶的质量、容积、瓶高、瓶盖的容积、一口水的质量、一天所需喝水的瓶数等数据和测量的方法一起写一个实验报告交给我。通过这些活动，第
一、我考查和训练了学生使用天平和量筒、家用杆秤、电子秤、刻度尺等仪器的技能。第
二、通过在实验过程中对实验数据的比较使学生知道误差产生的原因（如测瓶的质量时瓶中有没有残留水，测量仪器的精密度，测量方法的合理与完善）和怎样减小误差实验技能。第
三、写报告时要求事实求是，文字精炼、正确，可以图文并茂，要总结出成功经验和实验失败的原因，让别人看得懂。初步训练写实验报告的能力。
2、在具体实验中的应用 2.1声学实验
2.1.1两个瓶子，一根细线，制成土电话。（固体可以传声） 2.1.2装不同高的水，用嘴沿瓶口向里吹，感受音调的高低。 2.2光学实验 2.2.1身边的凸透镜：装满水，把手指贴在瓶身上，透过瓶从另一侧观察手指，可看到放大的指纹，水和瓶组成凸透镜，引导学生知道不能随便丢矿泉水瓶，因为这样做除污染环境外，装有水的矿泉水瓶是一个凸透镜，会把太阳光汇聚到一点，从而点燃枯草树叶引起火灾。
2.2.2装半瓶水（用“娃哈哈”纯净水瓶效果更好），向瓶内吹适量的烟雾，并用盖子盖紧。然后用激光斜照射既可以看到光的直线传播和光的折射现象，还可看到光的反射现象。（做的好的话，通过该实验，使学生亲眼看到光的折射和光的反射现象的同时存在，并可研究入射角、反射角和折射角的变化规律）
2.3热学实验
2.3.1用瓶装米酒后盖子不要盖太紧，摇几下瓶子，会发现瓶盖被冲出，同时看到瓶口出现“白烟”。让学生体验气体对外做功时内能减少，温度降低，同时看到蒸汽液化现象。在装米酒的瓶子放到冰箱的冷藏室，过一天，会发现瓶子变形了，因为酒的不断蒸发，瓶中气体压强太大造成的。让学生明白低温下液体也会蒸发。
2.3.2探究雾和霜形成条件的不同：把两个一样的瓶子分别刚进冰箱的冷藏室和冷冻室10--15分钟后取出，放到桌子上，会看到从冷藏室中拿出的瓶子上出现小水珠，而从冷冻室拿出的瓶子上出现了霜。引导学生知道露水和霜是因为当时的环境温度高低不同造成的，露和雾形成在约0℃以上，霜形成要在0℃以下。同时过5--10分钟，霜开始升华，再过10--15分钟，霜开始熔化变成水。
2.3.3把装满水的瓶子放进冰箱的冷冻室，过2--3小时，待水结成冰后体积膨胀会把瓶子撑得变形，感受冰的密度比水小及物体热膨的威力和可能造成的危害。
2.4力学实验
2.4.1固体压强实验：用瓶子装不同的水改变压力分别倒放在细沙上和装满水分别正立、倒立改变受力面积放到细沙上观察陷进去的深浅不同。探究压力的作用效果与压力和受力面积的关系。
2.4.2 液体压强实验：用图钉在瓶身沿竖直方向每隔2-3厘米依此扎三个洞，然后装满水，观察水从这三个洞中流出的情况，比较三个洞中流出水射程的远近让学生知道液体的压强与深度有关。
2.4.3大气压强实验：用图钉在瓶身（靠近瓶底或在瓶底）扎一个洞（开始不让学生知道），然后装满纯净水，盖紧盖子，水不会流出，然后我假装口渴，旋开盖子喝水，此时学生发现瓶子漏水了（我假装不知）。我赶忙盖上盖子，瓶子又不漏了。这样一来，学生就兴趣来了，想知道是什么原因，从而引出大气压强的存在；用橡胶做的平时吹的气泡套在瓶口封闭瓶子，把气泡塞进瓶中，做两套，在其中一个瓶子的瓶身开一个边长约0.5厘米的小洞（不让学生知道）。然后，我叫两个学生比赛，谁能把气泡较快地吹大。我故意安排一个个大的男生吹没开洞的，一个小女生吹开了洞的，结果那个男生输了，学生很不明白。这样一来，学生兴趣来了，我趁此机会揭开‚真相‛，就引起学生的猜测和讨论，从而引出‚大气压强与体积的关系‛。
2.4.4流体压强与流速的关系：把瓶子的颈部剪下，做成一漏斗，一手把乒乓球放入‚漏斗‛中的顶部，另一只手捉住瓶口，用嘴使劲向下吹气，同时放开拿乒乓球的手，发现乒乓球没有掉下去，引出流体压强与流速的关系。这个小实验可以要求每个学生都动手做，亲身体验流体压强与流速的关系。
2.4.5浮力产生的原因：把瓶底剪去，瓶口朝下，把乒乓球放入按到颈部不放手，然后往瓶中装水约2/3深，再放手，发现乒乓球没有浮起来。如果用盖子往上旋进去，发现乒乓球会浮起来，再引导启发学生分析其中原因，得出浮力产生的原因。
2.4.6制作‚闭口浮沉子‛，演示潜水艇浮沉的原因：取一个‚娃哈哈‛纯净水瓶（因瓶身比其他瓶身更平整，更易观察瓶内），往瓶中装水到满过瓶身即可，再取一个废弃眼药水瓶，再在瓶口套或绑一个小螺母并装入用墨水染成红色的水做成‚浮沉子‛，放入纯净水瓶中（‚浮沉子‛在水中时只能让瓶底刚刚露出水面），然后，用手捏或放瓶身，控制力度，看到‚浮沉子‛在水下沉、悬浮、漂浮，同时仔细观察，‚浮沉子‛上浮时，会有红色的水从‚浮沉子‛中喷出，多做几次，回发现‚浮沉子‛中的水的颜色变浅，说明有水也进入‚浮沉子‛中，从而让学生知道潜水艇浮沉的原理。
2.4.7引出‚重力势能的大小与质量和高度的关系‛：讲重力势能可能与哪些因素有关时，我先用一个空瓶子放到一个学生的手的上空（不能太高），放手后瓶子掉到学生手上，其次把瓶子装适量的水重复前面的动作，再次把瓶子举高一点放下，让学生说说前后三次的手的感觉，领会到重力势能的大小与质量和高度的关系。
2.5课外小制作
2.5.1制作‚‘水’火箭‛：先把一个软木塞钻一个孔，把自行车轮胎上用来打气的那个部件连带气门芯一起套进软木塞，然后，望瓶中装少量水，再用组装好的软木塞塞紧瓶口（如漏气，可用‚强力胶‛封闭），就制好了‚‘水’火箭‛。演示时，用铁架台使瓶口朝下架好，再用打气筒往里打气，直到塞子被冲开，‚‘水’火箭‛向上冲，可看到有水向下喷出，气温低、效果好的话，也可明显看到塞子冲开时，瓶口有‚白雾‛。如不装水，瓶内也会有小水珠。让不仅学生复习‚物体对外做功，内能减少‛和‚温度降低，水蒸汽液化‛的知识，还可以提高学习物理的兴趣和训练动手制作的能力。
2.5.2制作简单‚气压计‛：用瓶子装水，装满瓶身为止，在瓶盖上钻一个小孔，插入一根吸管，周围用‚强力胶‛封好，再把吸管插入瓶内水中并把盖子盖紧瓶口，然后往瓶中吹气，使吸管中的水上升到超过瓶盖2-3厘米即可，就制成了‚气压计‛。每天观察吸管中的水的高度变化就可以比较气压的变化。
总之在物理实验教学中，如果能巧妙地运用学生身边的一些学习、生活用品甚至自己的身体等进行实验，除了可以弥补实验器材的不足，还可以比“正规实验”更富有亲切感，更贴近学生的生活实际，从而激发学生的学习兴趣，唤起学生的学习动机，深刻理解所学的知识。这样开展实验有利于使学生明白物理就在身边，物理与生活息息相关。而且通过这些课本上没有出现的器材来实验能启发学生的创新思维、培养学生的实践能力，调动学生的创新意识，也能为学生今后开展创新实验提供了物质保障。
