青霉素药瓶在初中物理教学中的应用

(江苏省苏州国际外语学校,江苏　苏州　215000)

1　引言

初中生对新鲜事物具有天生的好奇心,教师想要提高课堂效率,就必须高度集中学生的注意力,只有学生对教学内容感兴趣时,才能积极参与课堂互动,从而收获新的知识。物理是一门以实验为基础的学科,通过实验既可以帮助学生建立感性认识,又能让学生感受物理与日常生活的联系。如果在教学中能适当地引入生活中常见的物品来进行实验,会让学生倍感亲切,这有利于学生学习兴趣的激发和实践创新能力的培养。同时“一物多用”,能够逐步培养学生从多角度分析和解决问题的能力,促进创造性思维能力的发展。生活中能用来做物理实验的物品很多,本文探讨青霉素药瓶在初中物理教学中的应用。

2　青霉素药瓶在初中物理教学中的应用

在医院中,青霉素药瓶用完后,往往被当作废物丢掉,但在物理教学中却可以变废为宝,再配合其他材料可以完成很多的初中实验,这些直观的演示实验和分组实验能让学生开阔眼界、思考现象背后的物理原理,从而更加高效地掌握好物理知识。

2.1　声音的音调演示

往八个青霉素药瓶内装入不同量的水,按照水量的多少,从左至右将瓶子排在桌子上,用一根细棒依次敲打瓶子或者贴着每个瓶口吹气,比较音调高低,引导学生进一步分析两种情况下的声源是什么,了解音调和频率的关系。

2.2　温度计工作原理的演示

在青霉素药瓶中装满红墨水,在瓶盖上开一个小孔,刚好能插进一根细玻璃管,用瓶盖塞住瓶口。将青霉素药瓶放入热水中,观察细管中水柱的位置变化,然后再把小瓶放入冷水中,观察水柱的位置。可以观察到,将青霉素药瓶放入热水中后,细玻璃管中水柱液面先下降一点,后又上升至一定高度。为什么会先下降一些呢?因为青霉素药瓶放入热水中后,它先受热膨胀。同样,将青霉素药瓶放入冷水中后,细管中水柱液面先上升一点,后又下降至一定高度。所以测量温度时,一定要放一会儿,等温度计示数稳定后再读。其实家庭和实验室里常用的温度计就是根据液体的热胀冷缩规律制成的。只是里面的液体不是水,而是酒精、水银等,因为水有反膨胀现象,低于4℃时,温度下降,体积反而增大,所以温度计内的液体一般不用水。

2.3　冰的熔化分组实验

在青霉素药瓶的瓶盖中央钻个孔,孔径大小以能放入温度计为宜,将一些铜芯导线中的细铜丝抽出,卷成小的铜垫圈,放入瓶底。在青霉素药瓶中加入约2/5的水,盖上瓶盖,将温度计穿过瓶盖小孔插入水中,注意不要接触瓶底的铜垫圈,将整个装置放入冰箱冷冻室冷冻结冰,时间以三小时左右为宜。课前十五分钟左右,将整个装置取出,放入保温箱,两人一组观察冰的熔化过程,每隔1分钟记录一次温度计示数,画出冰熔化前后温度随时间变化的图像。需要注意的是,要人为地控制冰的熔化速度：先让它在空气中自然升温,4-5分钟后升到0℃,再将装置放入温水中,搅拌温水使冰熔化,冰全部熔化后,将装置从温水中取出,再放入空气中升温几分钟。通过分组实验,学生不仅可以观察到冰熔化时温度不变,还可以观察到冰水混合物的固液共存态,加深对晶体熔化条件和特点的理解。

2.4　放大镜的分组实验

在青霉素药瓶内装满水,盖紧瓶盖,用它观察书本上的字或者自己的手指,会发现字变大或手指变粗,但仍然是正立的,这类似于放大镜的效果。通过仔细观察,发现装满水的瓶子只有横向放大效果,也就是只变胖不变高。根据这个现象,再去做类似这样的题就没有任何障碍了，将盛满水的圆柱形透明玻璃杯贴近书本,透过玻璃杯观看书上的鹦鹉图片(圆圈中的鹦鹉图与书本中的鹦鹉图实际大小相等),所看到的虚像是哪个?这个分组实验直观、生动、有趣,满足了孩子们的好奇心,激发了学生学习物理的热情。

2.5　容器体积和容积的演示

在学习“物质的物理属性”一章中的“容器体积和容积”时,有学生认为容器体积和容积是一回事,而事实并非如此。如果只是理论讲述容器的体积和容积的区别,往往效果很差,学生理解不了。笔者通过一个小的青霉素药瓶来演示什么是容器的体积,什么是容器的容积。准备两只量筒、一只烧杯、适量的水,先将水倒满青霉素药瓶,再把瓶内的水倒入量筒中,量筒的示数就是容积,所以同一瓶子装满不同的液体时,这些液体的体积和瓶子的容积是相等的。再在另一只量筒中倒入适量的水,读出此时的示数为V1,再将青霉素药瓶开口朝下,放入量筒中使其沉底(注意量筒直径要大于青霉素药瓶的瓶口直径,也可以采用量杯),读出此时量筒内水的总体积为V2,则青霉素药瓶的体积就为(V2-V1)。看完演示实验,容器容积和体积的区别就一目了然,学生解题时就能迎刃而解,不再受前概念的影响。

2.6　浮沉条件的分组实验

在青霉素药瓶中装入适量的细沙,盖紧瓶盖后放入装有水的烧杯中,使其处于悬浮状态。学生四人一组,再提供细沙、盐、玻璃棒,如何让青霉素药瓶上浮和下沉?通过往瓶内增加细沙改变青霉素药瓶的重力,或者往水中加盐改变液体密度,从而改变青霉素药瓶受到的浮力,来改变小瓶的浮沉。通过分组实验,很顺利地就总结出改变浮沉条件的两种方法:改变物体的重力或者改变物体受到的浮力。学生再也不用死记硬背地去记住结论,千言万语讲不明白的物理知识,一做实验就明明白白,还增强了学生的学习热情和乐趣。

2.7　浮沉子的演示

在青霉素药瓶的瓶盖上开一个小孔,向瓶中注入适量的水,倒立放入装有大半瓶水的塑料饮料瓶中,使青霉素药瓶恰好浮在水面上,旋紧饮料瓶盖。用双手挤压饮料瓶,青霉素药瓶盖上的小孔进水后,自身重力增加,重力大于浮力,青霉素药瓶逐渐下沉;松手后,瓶内的水流出,自身重力变小,重力小于浮力,青霉素瓶逐渐上浮。即通过外部压强的变化,改变浮沉子内部气体的体积,从而达到控制青霉素药瓶既能上浮也能下沉的目的,这就是浮沉子的工作原理,而潜水艇与浮沉子的升降道理是相同的。通过实验演示,学生对于浮沉子和潜水艇的工作原理就基本理解了。

制作浮沉子要注意两点:(1) 浮沉子内部必须有一定量的气体(因固体、液体的体积不易随压强的变化而变化);(2) 要控制好整个浮沉子的平均密度,使外界压强较小时,整个浮沉子的平均密度应稍稍小于周围液体的密度。

3　小结

利用青霉素药瓶进行演示和分组实验,锻炼了学生的动手能力、观察能力和思考能力,加深了学生对物理知识的理解,培养了学生的实践创新能力。其实,生活中的很多物品都可以用于物理教学,老师们要多挖掘、多动手来找到切实可行的实验方案,利用这些物品不仅可以弥补实验器材的不足,变演示实验为分组实验,还可以增加实验的亲切感,唤起学生的学习动机,提高教学效果,最终提高学生的核心素养。