“模拟膈肌的运动”演示实验装置的改进

尹旺兴

在人教版《生物》教材中设计有“模拟膈肌的运动”演示实验，该实验主要是为了说明膈肌收缩和舒张时肺的体积变化，装置如图1所示。该装置通过将橡皮膜平铺、捆紧于广口瓶（无底）的底端使瓶内密闭，存在以下不足。

1.膈肌（橡皮膜）在人体自然状态时（舒张时）应呈向胸腔突起的穹隆状，而此装置在自然状态下呈水平状。

2.用手推橡皮膜和让其自动复原的过程中，学生会将橡皮膜自动复原误认为是膈肌的舒张过程，将用手推橡皮膜误认为是膈肌的收缩过程，这恰好与膈肌的运动相反。

3.在自然状态下，瓶内气压等于外界环境气压，此时气球在瓶内是瘪的，当用手推橡皮膜时，瓶内气压增大，必定会挤压气球，但由于气球本来就是瘪的，所以缩小幅度小。相反，当橡皮膜复原时，气球膨大幅度也小，演示效果不佳。

如何解决这些问题？笔者结合实验原理，联系实际情况，设计制作了如图2的装置，在演示教学过程中起到了良好的效果。

一、制作過程

1.实验材料

广口瓶（无底），三通管，橡皮条，小气球（两个），橡皮膜，细线若干。

2.方法步骤

（1）在三通管下面的两个管口上连接两个小气球，并将橡皮条捆扎在三通管的交叉处支管上，橡皮条的另一端穿过橡皮膜的孔，在橡皮条的适当位置把橡皮膜孔捆扎好。

（2）将有孔橡皮塞塞进瓶口，将三通管从瓶底插入橡皮塞内。

（3）把橡皮膜捆扎于广口瓶的底端，从而使广口瓶密闭。

二、优点

1.装置形象

学生看到此实验装置时，很快就能知道各器具所代表的器官，更重要的是知道膈肌在体内所处位置及形态特点。

2.操作简便

在讲解呼吸运动的过程中，只需向下拉橡皮条（如图4左），便能形象地展示吸气的过程：膈肌收缩，胸腔增大，内部气压降低，外部气压大于胸腔气压，气球变大，代表肺吸气增大。松开橡皮条时（如图4右）则体现了呼气过程：膈肌舒张，胸腔缩小，内部气压升高，外部气压小于胸腔气压，气球变小，代表肺呼气缩小。

3.现象明显

使用改进后的装置演示膈肌运动实验时，由于肺（气球）的膨大、缩小幅度比改进前明显增大，所以更利于学生观察。