做功改变物体内能实验的改进

唐双虎

摘   要：苏科版物理教材中介绍做功改变物体内能的时候，用了三个小实验，存在很多的不足。笔者运用身边器材和温度传感器制作了气体做功演示仪，通过温度传感器显示温度的改变，进而说明气体内能的变化，通过打气筒和气体推动扇叶转动说明内能和机械能的转化，操作起来更简单、更形象、更直观，易于理解，效果较佳。

关键词：做功;内能;温度

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2019）4-0054-2

1    问题的提出

1.1    苏科版教材关于做功改变内能的实验

主要有：反复弯折铁丝、空气压缩引火仪、点火爆炸装置三个实验。

1.2    缺点及不足

（1）做功改变了物体内能，内能的变化只是定性的，无法进行定量的显示;

（2）三个实验都存在安全隐患，尤其是空气压缩仪和点火爆炸装置不宜让学生操作，学生的体验感和实践能力不足;

（3）空气压缩仪里面要放燃点很低的乙醚或硝化棉，不方便，不安全，有异味。

1.3    思考与改进

笔者寻找合适的教具一直没有找到，于是决定自己动手制作，利用身边器材设计出一款演示仪能解决上述不足——气体做功演示仪。

2    所需器材

空的带盖玻璃瓶、温度传感器、气门芯、打气筒、橡皮管、小扇叶、夹子、热熔胶枪、木架一个。

3    制作过程

（1）将玻璃瓶盖上开三个小孔，分别插入温度传感器探头、橡皮管、气门芯;

（2）用胶枪将三个小孔周围空隙胶实，确保不漏气;（图1）

（3）盖上瓶盖并拧紧，用胶枪在瓶盖的周围打一层胶，确保瓶盖周围的气密性;

（4）打气筒插在气门芯上，温度传感器显示屏和橡皮管出气孔固定在竖直的木板上，在橡皮管出气口旁边固定一小扇叶。（图2）

4    使用及效果

（1）做功前瓶内温度为室温10.8 ℃;

（2）压缩气体做功，瓶内温度上升到11.1 ℃;

（3）继续压缩气体，瓶内温度继续上升到12.2 ℃;

（4）打开橡皮管的夹子，气体对外做功，扇叶转动，内能减小，瓶内温度降低到室温10.8 ℃。

结论：

a.压缩气体做功，内能增大，温度升高，机械能转化为内能;

b.气体对外做功，内能减小，温度降低，内能转化为机械能。

5    创新之处

（1）温度传感器能清晰显示瓶内气体温度的改变，即内能的增加和减小。

（2）打气筒打气过程能使学生很直观地明白机械能转化为内能，气流推动扇叶转动则说明内能转化为机械能;这就让学生能更形象、更深刻地理解做功的过程伴随着能量的转化。

（3）运用生活中的废瓶子、小扇叶、打气筒等进行创新自制教具，学生亦可參与演示和制作，让学生从生活走进物理，培养了学生的实践能力和科技创新能力。

参考文献：

[1]刘炳昇，李容.物理九上[M].南京：江苏科学技术出版社，2004.

（栏目编辑    王柏庐）

收稿日期：2019-02-13

基金项目：本文为江苏省宿迁市教育科学“十三五”规划课题“初中物理‘实验-反思教学模式的有效建构研究”成果之一。

作者简介：唐双虎（1980- ），男，教育硕士，中小学高级教师，主要从事初中物理教学和创新实验研究工作，曾获江苏省优质课评比一等奖，江苏省基础教育论文评比一等奖，江苏省青少年科技创新大赛（科技辅导员组）一等奖和创新乐享专项奖，宿迁市优秀教育工作者、中心城市园丁奖、市骨干教师等奖励和荣誉。