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。