小真空大世界

高传刚

真空对初中生来说比较神秘、新奇、有趣，苏科版初中物理教材中也涉及了多个与真空有关的实验，比较典型的有《声音不能在真空中传播》、《马德堡半球实验》等。

利用好真空，不但能使学生更好地掌握基本知识，而且对培养学生学习兴趣、拓展思维空间都有极大的帮助。但由于原有的实验器材如抽气机、钟罩等太笨重，不方便使用、维修保养难度大、实验效果不佳等因素，有些教师对这部分真空实验选择敬而远之。其实如果能找对方法、选好器材，这些真空实验还是比较容易做的，而且还可以做更多与真空有关的实验。本文介绍了几种获得真空环境的简单方法，以及对真空环境的利用。

1 拉出真空来——利用注射器获得真空

利用注射器获得真空不但操作方便，而且器材容易获得，可反复多次使用。利用注射器获得真空的方法，即可应用在声音不能在真空中传播的实验，也可以用在研究液体的沸点与气压之间关系的实验。

1.1 声音不能在真空中传播实验的改进

传统的实验装置是利用抽气机、钟罩和电铃，

或利用两用打气筒、烧瓶和手机等。但是实验后发现，前者实验器材太笨重，使用不方便，后者实验效果不明显。而且两个实验中残留空气都比较多，达到真空效果，需在实验的基础上进行推理。

如果利用注射器和音乐芯片来做这个实验，效果要好很多，而且操作也比较简单。

如图1所示将1块正在发声的小音乐芯片放在注射器中，将注射器的侧面和下面垫上小泡沫块，再将活塞推到底端，用橡胶帽封闭注射口。此时声音从活塞中传播出来，说明固体能传播声音。然后用力往外拉活塞，当活塞离开芯片后，芯片上方就形成真空，声音无法传播，就听不见声音了，说明声音不能在真空中传播。注射器中也可以灌入一部分水，用来说明声音可以在液体中传播。

1.2 研究沸点与气压关系的实验

8年级下册第10章第3节气体的压强，为了讲解关于液体的沸点与哪些因素有关，用了这样一个演示实验：在烧瓶中注入刚沸腾的水，塞紧瓶塞，将烧瓶倒置，再用冷水浇烧瓶的底部，可以看到水又重新沸腾起来。该实验有不足之处：①该实验为演示实验，不能做到所有学生都亲自操作；②操作繁琐，使用的仪器较多而且要将水烧至沸腾，然后要立刻使用，效果才好，而且实验具有一定的危险性；③气压减小的过程不直观，用冷水浇烧瓶底部，使水面气压降低的过程需学生通过分析物态变化才能得出；④不能演示气压增大液体沸点升高的现象。

改进后的实验为：用20 ml的注射器和针头做封口。实验时先将注射器中的空气排尽，然后吸入5 ml的热水，用封口堵住注射器的小孔，将注射器竖直放置，拉动注射器的活塞，就会看到注射器内的水开始沸腾，再向下压缩活塞，则会看到水逐渐停止沸腾。

本实验的优点在于：①设备简单，易于操作，可安排为学生实验，只需准备注射器和封口，对水的温度要求不高；②低压过程易于分析，原来水上面就没有空气，拉动活塞后很容易得出水面上的气压很低，接近真空的结论；③推动活塞过程为增大气压过程，通过观察水逐渐停止沸腾，可以得出气压增大液体的沸点升高的结论。

本实验装置如图2所示，在反复使用中效果均非常明显，在逐步改进中可以发现：①水的容量为注射器容积的1/4时效果最好；②注射器用规格为20 ml实验效果最理想，太大的注射器，女学生拉动活塞比较困难；太小的注射器实验现象不明显；③活塞向上拉动比向下拉动，水沸腾的现象更易观察，如果水中加入颜色，观察效果更好。

2 挤出真空来——利用吸盘演示马德堡半球实验

8年级下册第10章第3节气体的压强中有关于马德堡半球实验的材料介绍，学生很感兴趣，但教材中没有相关的演示实验.这部分如果增加个演示实验或学生实验，对学生理解大气压强的存在，激发学生的学习兴趣会有很大的帮助。原先的教材中安排过吸盘挂钩的实验，但效果不足以激发学生的好奇心。以前实验室配备过按比例缩小的马德堡半球实验装置（见图3），虽然效果好，但操作很麻烦。首先要用抽气机将球内空气抽尽，然后再做实验，而且实验装置要注意经常保养，否则装置会出现漏气现象。

偶然间笔者发现安装地板的吸盘“吸力”很强，且操作方便，笔者将两个吸盘对在一起，然后向两边拉怎么也拉不开。于是笔者将两个吸盘稍加改进，两边再系上绳子，几个学生也拉不开。将这个实验带进课堂，可以产生震撼的实验效果，极易激发学生的学习兴趣和热情。

本实验器材简单，如图4所示。实验器材易于保养和普及，还可以安排为学生分组实验。只要用两个吸盘稍加改进即可，不需要用抽气机抽气，实验效果良好。

如果将本实验安排在马德堡半球实验的后面，既可以使学生体会到当年科学家探究的经历，还可以更好地认识大气压强。

3 用真空反证大气压的作用

利用大气压的实验，虽然能够让学生意识到马德堡半球拉不开是大气压作用的结果，但学生理解不透彻、印象不深，若能补配一些真空实验，将纸托水杯、吸盘放入真空中观察其变化，效果会更好。如图5所示，将纸托水杯和吸盘放在钟罩内，在抽气的过程中，钟罩内逐渐变为真空环境的过程中，纸片和水、吸盘就会落下，两相对比，学生的对大气压作用的理解会更加透彻。

初中物理实验中还可以利用接近真空的环境来进行实验，说明大气压强的作用。如图6所示，将点燃的蜡烛放在杯子中密封后，由于蜡烛将氧气燃烧尽，杯子中气压减少，在大气压的作用下将烧杯中的水压过来。

真空作为一种实验环境，是教学过程中不可缺少的。用简单的方法制造真空环境，多利用真空环境将有利于提高课堂教学效果，使学生更热爱物理，使学生的思维不单单限于真空，而是立足于真空，展开想象的翅膀。