在创意中学习原理在制作中体验物理——指导学生利用“大气压强”原理制作“双芯壶”的过程

金珞汉（甘肃省张掖市第五中学734000）

在创意中学习原理在制作中体验物理
——指导学生利用“大气压强”原理制作“双芯壶”的过程

金珞汉（甘肃省张掖市第五中学734000）

“大气压强”是以初中物理压强的应用为主题一个教学内容。由于这节课内容难度大，但内容不多，因此在教学中可以在教学内容上进行适当的拓展。在一次学习“大气压强”时，为了激发学生的学习兴趣，我在引入新课时，给学生演示一种“神奇茶壶”的使用方法。我从一个精致的瓷质茶壶（从同一壶嘴）往两个透明的杯子中分别倒出了两种不同的颜色的液体。这一演示实验引起了学生们的广泛关注，激发了他们强烈的求知欲望，使这节课也收到了非常好的教学效果。

当这节课结束时，有几个物理课学的特别好的男生围到了讲桌前，对我上课时用的“神奇茶壶”左看右看，尽管在课堂学习中我已经用动画演示的方法简单给学生分析了“神奇茶壶”的基本原理，但这几位学生仍然对“神奇茶壶”表现了极大的兴趣，其中一位学生说“老师，我们能自己制作这样一把神奇茶壶吗？”面对学生对知识渴求的眼神，我答应了学生的请求，打算利用物理兴趣小组活动时间来指导学生制作一把“神奇茶壶”，并先布置了一项作业就是查找有关“神奇茶壶”资料的作业。几天后，在我的指导下，学生查找到了有关“神奇茶壶”的有关资料。原来这种“神奇茶壶”古已有之，古人将其称为“两芯壶”，又名“良心壶”。是古人在喝酒时作弊或取乐时用的酒壶。壶体为一神态飘逸的寿星造型，壶内为双水胆（双芯）设计，互不相通。两处注液口巧妙地设置在寿星拐杖下端及寿星肩头悬挂的酒葫芦之处。使用时，先从拐杖下端的注液口注入水，再从葫芦盖的注液口注入美酒，使用时只需按住其中任意的一个注口，从壶中倒出的将是美酒。为了使用上的方便，良心壶上下两个注口一般距壶柄较近，下部的注口甚至就安排在壶柄下端，使用者可以单手操作，在别人毫无察觉的情况下随意控制壶中倒出的是酒还是水。这一切全在于人手的把握，更在于人的“良心”，因而其便有了“良心壶”的雅号，又因为它有两个内胆，又叫做“两芯壶”。

一、探究“神奇茶壶”的基本原理

为了指导学生制作“神奇茶壶”，我在物理兴趣小组活动时，先用普通茶壶指导学生利用普通茶壶来探究“神奇茶壶”基本原理。学生通过探究发现在普通壶盖上都留有一个小孔，如果用手堵住小孔，壶里的水很难倒出。通过讨论学生搞清了水很难倒出的原因。向外倒水时,茶壶内部的气压比外部的大气压小,这时需要有外部的大气来补充,所以就在壶盖上开了一个小洞,不然壶密封太严就倒不出水来。在此基础上，在我的指导下学生明白双芯壶壶芯的制作也是利用这一原理。

二、动手制作“神奇茶壶”

在搞清了“神奇茶壶”的原理后，开始指导学生动手制作“神奇茶壶”。

（一）制作壶芯

在我与学生多次尝试的基础上确定制作“神奇茶壶”壶芯的材料：剪刀，全新的医用100毫升氯化钠（或葡萄糖）注射液两瓶，一次性输液器一套，一次性注射器一支，瞬间粘合剂（俗称3秒）一支，酒精灯，直径与一次性输液器塑料导管接近的铁丝一根。

制作壶芯的方法为：点燃酒精灯，将铁丝的一端置于酒精灯的外焰上烧红后，在全新的医用氯化钠注射液的瓶口附近烫孔，再在该孔另一侧距瓶底附近的瓶身上也烫孔。用剪刀在一次性输液器上剪取适当长度塑料导管分别插入所烫的两个孔中，并用瞬间粘合剂将塑料管粘住，瓶口附近的塑料导管作为导气管使用，瓶底附近的塑料导管作为出水管使用。通过出水管用一次性注射器往医用氯化钠注射液瓶内加注液体后，用手指堵住导气管口，将瓶身倾斜，如果出水管中没有水流出说明双芯壶模型的一个壶芯就做好了。按同样的方法再做几个（根据所做的壶芯数确定）相同的壶芯。

（二）组装双芯壶模型

在制作好壶芯后，我指导学生开始组装双芯壶模型，其中过程如下。

购买一只廉价的能轻松装下两个医用100毫升氯化钠注射液瓶的不锈钢茶壶（直径在20厘米左右）。用钻头直径与一次性输液器塑料导管接近的手工电钻在不锈钢茶壶壶柄固定端内侧的壶身位置各开一孔。取已经制作好的双芯壶模型的一个壶芯放入已开孔的不锈钢茶壶内。同时，将导气管从壶内通过已开的孔中伸出，将出水管从壶内通过不锈钢茶壶的壶嘴伸出。用同样的方法将另一个双芯壶模型的壶芯放入不锈钢茶壶内。调整好已装入的两个双芯壶模型的壶芯在不锈钢茶壶内的位置并用玻璃胶固定后，开始分别固定两个导气管和出水管。由于出水管较细，可以在不锈钢茶壶壶嘴处用玻璃胶填塞，待玻璃胶固化后用美工刀将露出不锈钢茶壶壶嘴的多余玻璃胶和出水管切去。导气管的固定就显得尤为关键，一定要根据自己的用手习惯，将导气管沿不锈钢茶壶的壶柄内侧固定，并将导气管的管口巧妙地固定在自己用手握不锈钢茶壶的壶柄时，大拇指和小指能够分别自然地堵住导气管的管口的位置上，且不能外露。最后盖上不锈钢茶壶的壶盖，用彩色的胶带装饰不锈钢茶壶的壶柄，将沿壶柄内侧固定的导气管遮蔽，以免在演示时露出破绽。经过这样一番努力，一种廉价实用的双芯壶模型就做成了，如果不锈钢茶壶的壶身直径足够大时还可以实现一壶多芯。

三、演示双芯壶模型的使用

在经历了复杂的动手制作过程后，要能成功演示双芯壶模型的使用，还需要经过一定的训练。其具体过程为。

（一）加注液体

为了增添该演示实验的趣味性，一般在加注液体时要往两个壶芯中分别注入不同颜色的液体，所加注的液体应无毒、无腐蚀性，对人体无害，最好能够直接饮用。加注液体时用全新的一次性注射器抽取已备好的不同颜色的液体，通过出水管的管口注入，切不可从导气管的管口注入。加注的液体应使壶芯上方留有一定的空间，不宜过满亦不可过少。加注液体后，用干净的抹布擦去壶体外面的余液。

（二）演示

在演示台上并列放置两个透明玻璃杯，用双手提起（显得很重）双芯壶模型，用一手的大拇指和小指堵住导气管的管口，壶嘴对准其中一个玻璃杯，倾斜壶体做倒水状,但滴水未出；放平壶身，松开其中一个导气管的管口，倾斜壶体将一种颜色的液体倒入其中一个玻璃杯中；放平壶身，再次堵住已松开的导气管的管口，松开另一个导气管的管口，倾斜壶体将另一种颜色的液体倒入另一个玻璃杯中；放下双芯壶模型，演示结束。

在经过以上的制作与演示后，不仅让学生对“大气压强”有了更加深刻认识，还有效地培养了学生动手能力与实事求是的科学精神。

（责编张景贤）