(江蘇省高郵第一中學(xué)，江蘇 揚(yáng)州 225600)

在進(jìn)行新課教學(xué)時，不可缺少的就是實驗教學(xué)，由于條件的限制，有些學(xué)校的實驗室不能提供足夠的實驗器材，實驗室的器材不能很好地達(dá)成理想的教學(xué)效果，這時候就需要利用有限的實驗器材去設(shè)計或自制低成本創(chuàng)新實驗器具，利用改裝后的實驗器材能更好地將物理現(xiàn)象展示給學(xué)生，使學(xué)生更好地理解物理規(guī)律，提高物理課堂效率。易拉罐和礦泉水瓶等在生活中很容易得到，可以被用來設(shè)計有趣的低成本創(chuàng)新實驗，引起了物理老師研究的興趣。筆者聯(lián)系教學(xué)實際，利用瓶罐設(shè)計出10個有趣的低成本創(chuàng)新實驗，供同行參考。

1 巧用易拉罐研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象

實驗1

實驗器材：易拉罐、磁鐵、剪刀、可樂瓶、木板等。

圖1

實驗過程：如圖1所示，用剪刀把易拉罐剪出6條寬約0.5cm的細(xì)環(huán)，把細(xì)環(huán)套在一起形成多層的鋁環(huán)，用細(xì)繩掛在木板做成的支架上。用剪刀將可樂瓶剪成兩半，選取其底部，將強(qiáng)磁鐵分別固定在對稱的兩邊，注意相對的是異性磁極，再把可樂瓶放在可旋轉(zhuǎn)的平臺上，當(dāng)旋轉(zhuǎn)可樂瓶時發(fā)現(xiàn)鋁環(huán)跟著可樂瓶旋轉(zhuǎn)。

實驗結(jié)論：當(dāng)可樂瓶帶著磁鐵一起旋轉(zhuǎn)時，通過鋁環(huán)的磁通量就會發(fā)生改變，在鋁環(huán)中產(chǎn)生了感應(yīng)電流，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場阻礙了鋁環(huán)中磁通量變化即阻礙相對運(yùn)動，所以鋁環(huán)會跟著可樂瓶一起旋轉(zhuǎn)。

實驗2

實驗器材：易拉罐、強(qiáng)磁鐵、水、水盆等。

圖2

實驗過程：如圖2所示，用剪刀剪取易拉罐底部，在水盆中放適量的水，讓易拉罐底漂在水上，用強(qiáng)磁鐵其中一極靠近易拉罐并快速移動，發(fā)現(xiàn)易拉罐會隨著磁鐵移動，從而可以控制易拉罐的運(yùn)動。

實驗結(jié)論：磁鐵快速移動時，易拉罐底內(nèi)的磁通量發(fā)生改變，在易拉罐底中產(chǎn)生感應(yīng)電流，而感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場會阻礙相對運(yùn)動，所以易拉罐底會隨著磁鐵運(yùn)動。

實驗3

實驗器材：易拉罐、強(qiáng)磁鐵、鐵架臺、剪刀、細(xì)線。

實驗過程：如圖3所示，用剪刀剪取易拉罐底部，用細(xì)線掛在支架上，使易拉罐底擺動起來，發(fā)現(xiàn)要很長時間才會停止，當(dāng)在最低點(diǎn)附近放一個強(qiáng)磁鐵，再讓易拉罐底擺動，發(fā)現(xiàn)很快就會停止。

實驗結(jié)論：當(dāng)易拉罐底靠近或遠(yuǎn)離磁鐵時，易拉罐底中的磁通量都會發(fā)生改變，就會在易拉罐底中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場會阻礙易拉罐底的相對運(yùn)動，產(chǎn)生了電磁阻尼，所以易拉罐底會很快停下來。

圖3

圖4

實驗4

實驗器材：易拉罐、強(qiáng)磁鐵、鐵架臺、剪刀、細(xì)線。

實驗過程：如圖4所示，用剪刀把易拉罐剪出6條寬約0.5cm的細(xì)環(huán)，把細(xì)環(huán)套在一起形成多層的鋁環(huán)(用細(xì)線將鋁環(huán)拉成橢圓形，這樣現(xiàn)象更明顯)，用細(xì)線掛在鐵架臺上，當(dāng)磁鐵(假設(shè)向紙面內(nèi)插入)快速插入時，鋁環(huán)向紙面內(nèi)運(yùn)動；快速拔出時，鋁環(huán)向外運(yùn)動。

實驗結(jié)論：當(dāng)磁鐵快速插入時鋁環(huán)中的磁通量增加，就會在鋁環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場阻礙相對運(yùn)動(即阻礙靠近)，所以鋁環(huán)會向里運(yùn)動；當(dāng)磁鐵拔出時鋁環(huán)中的磁通量減少，同樣在鋁環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場阻礙相對運(yùn)動(即阻礙遠(yuǎn)離)，所以鋁環(huán)會向外運(yùn)動。

2 利用礦泉水瓶研究反沖運(yùn)動

實驗5

實驗器材：兩只礦泉水瓶、可旋轉(zhuǎn)的支架等。

實驗過程：如圖5所示，用鐵釘將礦泉水瓶靠近底部的外側(cè)鉆一個洞，分別固定在可旋轉(zhuǎn)支架的兩側(cè)，注意出水方向相反，在瓶中加適量的水，就可以看到兩個瓶圍繞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)起來。

圖5

實驗結(jié)論：該實驗研究的是反沖現(xiàn)象，當(dāng)物體的一部分朝某個方向運(yùn)動時，物體另一部分就會朝相反的方向運(yùn)動，所以當(dāng)水流出時，瓶子就會旋轉(zhuǎn)起來。

3 利用塑料小筒研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象

實驗6

實驗器材：塑料小筒、漆包線、強(qiáng)磁鐵、發(fā)光二極管(紅光和白光各一只)等。

圖6

實驗過程：如圖6所示，將漆包線繞在塑料小筒上(300匝左右)，并將發(fā)光二極管與導(dǎo)線形成閉合回路，將強(qiáng)磁鐵S極插入筒中，快速拔出磁鐵時發(fā)現(xiàn)其中一個二極管發(fā)光，若改變插入磁鐵的磁極(N極)并快速拔出時就會發(fā)現(xiàn)另一個二極管發(fā)光。

實驗結(jié)論：強(qiáng)磁鐵從塑料小筒中快速地拔出時，線圈中的磁通量就會發(fā)生變化，在線圈中就產(chǎn)生了感應(yīng)電流，因為發(fā)光二極管具有單向?qū)щ娦?，?qiáng)磁鐵的不同磁極快速離開時，不同的二極管發(fā)光，說明兩種情況下線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向是不同的。

4 利用可樂瓶研究慣性

實驗7

實驗器材：可樂瓶、鐵球、乒乓球、熱熔膠、細(xì)線、水。

實驗過程：如圖7所示，用熱熔膠將細(xì)線固定在鐵球上，在可樂瓶中裝上適量的水，再把鐵球放到瓶子里，擰緊瓶蓋并將細(xì)線固定在瓶口并使鐵球懸在水中。當(dāng)瓶子加速向右運(yùn)動時，發(fā)現(xiàn)鐵球向左運(yùn)動，減速向右時鐵球向右運(yùn)動。

實驗結(jié)論：因為水的密度比鐵球的密度小，瓶子向右加速時鐵球要保持原來運(yùn)動狀態(tài)，鐵球就會向左運(yùn)動，向右減速時鐵球向右運(yùn)動。如果將鐵球換成乒乓球(瓶子要倒立)，結(jié)果就變成：當(dāng)瓶子加速向右運(yùn)動時，發(fā)現(xiàn)乒乓球向右運(yùn)動，向右減速時乒乓球向左運(yùn)動。

圖7

圖8

5 利用礦泉水瓶研究能量轉(zhuǎn)化

實驗8

實驗器材：礦泉水瓶、支架、細(xì)線、細(xì)沙、圓細(xì)木棒等。

實驗過程：如圖8所示，在瓶底和瓶蓋上鉆一個洞，使圓細(xì)木棒能穿過瓶子，在瓶中裝滿細(xì)沙，擰緊瓶蓋，用細(xì)線將瓶子掛在支架上，把細(xì)線繞在木棒上，松手后就會發(fā)現(xiàn)可樂瓶不停上下運(yùn)動。

實驗結(jié)論：該實驗可以探究物體的動能和重力勢能之間的相互轉(zhuǎn)化：當(dāng)瓶子向下運(yùn)動時，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能；當(dāng)瓶子向上運(yùn)動時，動能就會轉(zhuǎn)化為重力勢能，使瓶子不停地上下運(yùn)動。

6 利用可樂瓶研究靜電現(xiàn)象

實驗9

實驗器材：靜電起電機(jī)、可樂瓶、縫衣針、鐵管等。

圖9

實驗過程：如圖9所示，將可樂瓶裝在一個可轉(zhuǎn)動的軸上(在可樂瓶上粘貼一些彩條，增加觀賞性)，將十根縫衣針平均固定在兩個鐵管上，放在可樂瓶兩側(cè)(注意鐵釘不是正對著)，再用導(dǎo)線分別與起電機(jī)相連，當(dāng)搖動起電機(jī)手柄時，發(fā)現(xiàn)可樂瓶不停地旋轉(zhuǎn)。

實驗結(jié)論：起電機(jī)起電后縫衣針上帶有電荷，產(chǎn)生了尖端放電，對可樂瓶就有力的作用，可以使可樂瓶旋轉(zhuǎn)起來。

7 利用圓底燒瓶研究全反射

實驗10

實驗器材：激光筆、圓底燒瓶、水、牛奶。

圖10

實驗過程：如圖10所示，在圓底燒瓶中放入一半的水(液面經(jīng)過球心)，在水中加入適量的牛奶，利用激光筆以較小的角度照射液體，可以看到有三條光線：入射光、反射光和折射光；逐漸加大入射角，當(dāng)加到一定角度時，折射光就會消失了，只剩下反射光線和入射光線。

實驗結(jié)論：當(dāng)光線從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時，若滿足入射角大于等于臨界角，此時折射光線就會消失發(fā)生全反射。加入牛奶是為了使學(xué)生更明顯地看清楚反射光線和入射光線，實驗效果更好。