对三个常见物理实验的商榷，本文主要内容关键词为：物理实验论文,常见论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
教师利用简单易取的材料，设计制作的许多教具和实验，效果非常好。由于这些实验取材方便，简单易做，极易流传。大多这样的实验对深化实验教学的改革，激发学生的学习兴趣，培养师生的动手和创新能力，都起到了积极的推动作用。但也有少数实验表面看“效果”非常好，但深入分析其实验原理或实验方法都存在错误，误导了广大师生。现对三个常见的实验进行剖析。
一、浮力产生的原因
原实验：将锯掉瓶底的可乐瓶倒立，把乒乓球放到瓶口处，向瓶内倒水，虽有水从瓶口漏出，但乒乓球因只受到水对它向下的压力而不浮起，如图1甲所示；用手指堵住瓶口或盖上瓶盖，再向瓶内加水，当乒乓球下的瓶颈处的水未接触球时，乒乓球也不上浮，如图1乙所示；当乒乓球下的瓶颈处的水漏满时，球由于受到水对其的压力差而上浮，如图1丙所示。
原实验存在的问题：在图1乙中，当盖住瓶口时，瓶颈处的空气不能排出，随着此空间漏下水的体积的增加，气体的体积逐渐减小，压强逐渐增大，所以空气对乒乓球下表面的压力不断增大。当空气压力大于乒乓球上表面所受水的压力和乒乓球自身重力之和时，乒乓球上浮。由此说明，乒乓球上浮并不是乒乓球受到水对它上下表面的压力差所致。
为了验证上面的理论分析，可用两个实验验证。一是按原实验方法，在观察乒乓球上浮的同时，仔细观察还有空气泡冒出水面，并伴有“咕嘟”的声音，空气显然只能来自堵住的瓶颈处。二是在原实验的基础上，将瓶颈螺纹部分锯掉，在瓶颈上套接一长15cm左右的透明塑料筒，要注意密封，不漏气，如图2所示。用塑片堵住筒的下口，按原方法进行实验，很容易观察到：套筒中的水面并未接触乒乓球时，乒乓球就浮起。
为了保持原实验取材方便，简单易做，效果明显的特点，笔者也曾用饮料瓶制作了“浮力产生原因演示器”，它同其他实验组成的《饮料瓶自制教具系列》在第五届全国优秀自制教具评比中获二等奖。现介绍如下：将1.25L饮料瓶的上半部分在最大直径上约2cm处剪断，并将瓶颈锯掉，用铁钉在其上半部分的正中打两小孔，如下页图3甲所示。在下半部分距口2cm处打两孔，如图3乙所示。实验时先向图3乙容器中加适量的红色水，再将图3甲部分倒插入其中。把乒乓球投入上容器内，一手按住乒乓球，一手向容器内倒水至满。松开按乒乓球的手，这时乒乓球并不浮起，上容器内的水不断通过两小孔流到下容器内，如图3丙所示。观察下容器液面（此时可向上容器适当加水），当水面与乒乓球的下表面接触时，乒乓球浮起。由于下容器的空气可通过排气孔排出，实验可排除气压使乒乓球浮起这一因素，完全可以说明乒乓球上浮是受到液体的上下表面的压力差所致。
二、液体沸点与压强的关系
原实验：将40mL注射器内吸入一定量的热水（90C左右），然后将针嘴朝上，向上推出筒内空气，用橡皮塞堵紧针嘴，再用力向下拉活塞，如图4甲所示。这时可见，针筒内的水“沸腾”了。
为了证明实验的错误，我们可以用原器材做以下两个实验验证。
第一个实验：用图4甲的方法吸入任一温度的冷水（如果方便，甚至可取1℃的冷水），当向下拉活塞时，针筒里的水都可以沸腾。
第二个实验：在针筒里吸入任一温度的冷水，然后将针嘴朝下，用同样的方法（如图4乙所示）做这个实验，怎么也看不到冷水的“沸腾”现象。
不难发现，原实验错误的原因是：当向下拉活塞时，由于针筒内气体压强减小，导致筒外有空气从活塞和针筒内壁之间进入针筒内，气泡从水下上升到水面，造成了水“沸腾”的假象。如果要用针筒做该实验，用图4乙的方法，吸入略低于100℃的水来做，效果是明显的，也是正确的。
三、铁的磁化
原实验：用条形磁铁、铁壳黑板擦和铁屑，做如图5所示的实验。首先拿起黑板擦，使铁壳接近铁屑，黑板擦不能吸引铁屑，说明黑板擦铁壳原来没有磁性，如图5甲所示；而后用条形磁铁一极接近黑板擦铁壳中部，铁屑即被黑板擦吸引，从而说明黑板擦铁壳已被磁化，如图5乙所示。从表面现象看似乎说明了黑板擦铁壳确实被磁化了，但用书本和木块代替黑板擦，仿照做上述实验，居然得出了书本或黑板擦同样能被磁化的错误结论如图6所示。再有，如果真是黑板擦铁壳被磁化图6了，吸引铁屑时，照理应该是两头磁性最强，不可能是铁壳中部吸引铁屑。上述实验中的黑板擦中部吸引铁屑和用书本、木板仿照的实验均是由于条形磁铁直接作用的结果，这显然不是我们要得到的“磁化”概念。如果将原演示实验按如图7所示分解成三步来做：
①如图7甲，用黑板擦一端接近铁屑，不能吸引铁屑，说明黑板擦原来没有磁性。
②如图7乙，将黑板擦移开，把条形磁铁磁极放到铁屑上方相当黑板擦铁壳上沿的高度，观察到条形磁铁不能直接将铁屑吸起。
③如图7丙，将黑板擦竖放在条形磁铁和铁屑之间，可观察到黑板擦下端吸起铁屑的现象。
上述实验说明黑板擦铁壳被磁化具有磁性，所以才能吸引铁屑，从而清晰、准确地形成磁化的概念。
标签：乒乓球论文;