谈物理实验器材的深度开发

齐朝远

摘 要：实验室设备和器材是教师进行实验教学及研究的基本物质资源，作为一名初中物理教师，在开发和利用实验室资源的过程中，重点做好实验室器材和设备的功能挖掘，即挖掘器材单一的使用功能，争取物尽其用。其中我对真空罩的功能开发和利用有了一定的认识。

关键词：大气压;真空罩;深度开发

物理学是一门以实验为基础的科学，实验能够盡显物理学的魅力与神奇，实验是认识的基础，实验有助于加深学生对物理概念、物理规律的理解，有助于培养学生的科学态度和创新精神。

实验室设备和器材是教师进行实验教学及研究的基本物质资源，作为一名初中物理教师，在开发和利用实验室资源的过程中，重点做好实验室器材和设备的功能挖掘，即挖掘器材单一的使用功能，使之一物多用，物尽其用。其中我对真空罩的功能开发和利用有了一定的认识。

初中物理课本当中，在讲到声音的产生和传播时，介绍了“真空铃实验”。实验装置：玻璃罩、抽气盘、电动抽气泵，发声玲。实验过程：当把发声的玲放到抽气盘上，再把抽气盘上扣上玻璃罩，听到铃声较大，开启抽气泵听到铃声逐渐减小，最后几乎无声，因而得到结论，真空不能传声。实验效果明显。

真空罩难道只能做这一个实验吗？当然不是，在讲到大气压的相关知识时，为了达到极佳的实验效果，真空罩又能派上用场了。

一、反证法证明大气压强存在的实验。

实验器材：电动抽气泵，抽气盘，玻璃罩，吸盘，彩色气球，200g钩码3个。实验原理解析：当吸盘吸在玻璃罩内顶部时，由于部分同学认为是吸盘被粘在了玻璃罩顶部，为了纠正这部分同学的认识，在实验中通过抽气泵把玻璃罩内的空气逐渐抽走，玻璃罩内的气压逐渐减小（可以通过气球体积的增大说明），吸盘受到向上的压力逐渐减小，一会儿，在重力作用下吸盘掉落。所以说明吸盘不是粘在玻璃罩内顶的，而是因为大气压的作用压在玻璃内顶的。

实验演示过程：

同学们好，我们已经学习了大气压强的知识，请大家观察下面的现象，思考一下原因。同学们请看，我手中有一吸盘，（边说边做）向着玻璃罩内顶用力挤压吸盘，吸盘被吸住了。大家看吸的还很牢固。把600g的钩码挂在吸盘上，吸盘仍然吸在上面。请问同学们是什么原因使吸盘牢牢吸在玻璃罩上的呢？有的同学说是老师提前涂了502，吸盘被粘住了。还有同学说是因为大气压的作用，把吸盘压在了玻璃罩上。到底谁说的对呢？通过下面的实验我们来分析一下谁的理由正确。

同学们请看，先把3个钩码摘下来，给吸盘减轻负重，这样吸盘更不容易掉落了。将吹有少量空气且扎好的气球放在抽气盘，再把玻璃罩罩在抽气盘上，密封好。启动抽气泵，我 们看到气球体积逐渐变大，不一会儿吸盘掉落下来。分析现象：吸盘掉落说明老师没有提前涂502。抽气过程中气球体积不断变大，说明玻璃罩内的气压不断减小，吸盘掉落也是因为吸盘受到的气体压力不断减小，最终在重力作用下掉落下来。所以说明吸盘不是粘在玻璃罩内顶的，而是因为大气压的作用压在玻璃内顶的。

我们经常举例吸盘吸在玻璃上利用的是大气压强，往往只是口头解释，利用真空罩实验装置，通过反证法的思路去说明了吸盘吸在玻璃上是大气压的缘故，实验现象明显，便于学生理解。

二、揭示“用吸管喝饮料”原理的实验。

实验器材：电动抽气泵，抽气盘，玻璃罩集气瓶，打好孔的橡皮塞1个（和集气瓶匹配），弯好的玻璃管，自制公道杯1个，小烧杯一个，加入红墨水的水适量。

当解释用吸管喝饮料的的原理时，有些同学不太理解是大气压的作用，觉得是把饮料吸入口中的。本实验是模拟喝饮料的过程，把烧瓶外部的气压减小时，烧瓶内部气压大于外部气压，于是集气瓶内的水会从瓶内通过玻璃管流向烧瓶外的公道杯中，利用虹吸原理，公道杯中的水超过导管的最高处时，公道杯中的水全部流入下面的小烧杯中。

实验演示过程：

同学们好，大家知道用吸管喝饮料时是利用了我们学过的什么知识吗？好，有同学说是利用大气压把饮料压入口中的，又有同学说饮料是吸入口中的。到底谁说的对呢？看看下面的实验，我们不吸吸管，饮料会不会流出来。

同学们请看，这个集气瓶中装有滴了红墨水的水，我们把连有玻璃管的橡皮塞盖紧，将瓶子放到抽气盘上，在管口处放一个自制的公道杯，公道杯下面放一个小烧杯。这样，一旦集气瓶中的水流出，就可成为公道杯的一个自动供水装置。

现在，我们把玻璃罩紧密罩在抽气盘上，启动抽气泵，注意观察，我们看到集气瓶中的水自动流出，不断流向公道杯中。公道杯中的水超过导管的最高处时，公道杯中的水全部流入小烧杯。集气瓶中的水流出，是因为瓶外气压减小时，瓶内水上方的气压大于瓶外气压，于是集气瓶内的水就从气压大的瓶内流向气压小的瓶外。同理，我们用吸管喝饮料时，先吸出了吸管内的空气，使吸管内气压减小，饮料上方的气压大于吸管内的气压，于是饮料就被压入口中。所以用吸管喝饮料是利用大气压把饮料压入口中的。

本实验利用真空罩较直观的表现了吸管喝饮料的原理，学生容易理解水流出是因为集气瓶外气压减小所致。集气瓶中流出的水又为公道杯自动供水，连带复习了虹吸现象的实验。

三、在中央电视台《加油向未来》节目中，也介绍过利用真空罩进行的科学实验。

在真空罩内，模拟高空低气压环境，放入模拟人体肺部的充气气球，模拟人体头部的棉花糖，一杯冷水。在抽气过程中，观察到气球炸裂，棉花糖变大，冷水沸腾的神奇现象。主持人提出了追加问题，在低气压环境下血液会不会沸腾呢？多数观众认为低气压环境下血液也会沸腾。栏目组用一杯滴有红墨的冷水上盖有一层保鲜膜，模拟人体血管，通过真空罩内的低气压环境下实验，发现红墨水没有向冷水那样沸腾，而是没有变化。原因是，当红墨水外部气压降低时，其内部气泡也想膨胀，但是薄膜压着液面，所以气泡无法膨胀，我们就看到页面上盖有保鲜膜的红墨水没有沸腾。在高空低气压环境下，人体的血洗有血管保护，相当于实验中的保鲜膜，血管外还有皮肤保护，所以血液不会轻易沸腾。通过实验现象加以合理解释，会让人更容易接受和理解。

真空罩在初中物理课本中只是在真空玲实验中有所利用，在我们的积极开发下，让真空罩的利用价值大大提高，当然还有很多可以利用真空罩可以开发的实验，还需要继续思考和研究。在今后的教学中，对于实验室中的其它实验设备和器材，也要积极开发，深度挖掘器材功能，充分提高实验器材的利用率，争取物尽其用。

参考文献：

[1]秦晓文《实验改变物理课堂》北京师范大学出版社2012年7月 P4页