張 靜

(寧波市鄞州區(qū)中河街道宋詔橋初級(jí)中學(xué) 浙江 寧波 315192)

廚房實(shí)驗(yàn)是指利用家庭廚房用品來(lái)進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)，從而對(duì)物理進(jìn)行學(xué)習(xí)和探討的活動(dòng).筆者把廚房實(shí)驗(yàn)理解為一種科學(xué)實(shí)驗(yàn).它一般具備以下幾個(gè)主要特征：

(1)使用的物品一般來(lái)自廚房，人人都能用的或者是容易買(mǎi)到的日用品和材料；

(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易懂；

(3)實(shí)驗(yàn)的實(shí)施毫無(wú)問(wèn)題；

(4)實(shí)驗(yàn)時(shí)間短；

(5)一般情況下會(huì)產(chǎn)生特別的情感效果：意外、驚訝、驚奇、歡欣鼓舞、疑惑，等等；

(6)廚房實(shí)驗(yàn)適用于物理課堂教學(xué)，具有趣味性，經(jīng)?？梢哉{(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，另一方面也可以作為學(xué)生實(shí)驗(yàn)或家庭實(shí)驗(yàn).

1 瓶吞雞蛋

物理知識(shí)：大氣的壓力、壓強(qiáng)

根據(jù)理想氣體的物質(zhì)定律，通過(guò)冷卻瓶中封閉的空氣可以把一枚煮熟的雞蛋吸入瓶中，如圖1所示.

材料：氣球或煮透剝了皮的雞蛋，寬頸奶瓶，冷水和熱水或紙張和火柴.

布局和實(shí)施：

把一張燃燒的紙放進(jìn)瓶中.火焰熄滅后，把煮透剝了殼的雞蛋放到瓶口上，雞蛋便會(huì)被吸入瓶中.另一種做法可以按下列方法進(jìn)行：用熱開(kāi)水沖刷玻璃瓶，把雞蛋放到瓶口上，然后把瓶子放進(jìn)冷水中.雞蛋同樣會(huì)慢慢地被吸入瓶中.接下來(lái)把瓶子翻轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，雞蛋就會(huì)從里面把瓶口封住，給瓶子加熱，雞蛋便會(huì)重新從瓶中滑出.

圖1 瓶吞雞蛋實(shí)驗(yàn)示意圖

就實(shí)驗(yàn)而言，雞蛋和瓶頸的大小是否合適非常重要.

瓶頸要正好適合雞蛋，但不能讓雞蛋掉下去.如果沒(méi)有合適的瓶子，也可以用氣球替代.把氣球套在任何一個(gè)瓶子的瓶頸上.氣球會(huì)在冷卻瓶子的過(guò)程中被吸進(jìn)瓶?jī)?nèi)，并在瓶?jī)?nèi)給自己“沖上氣”.

2 壓扁罐子

物理知識(shí)：壓力、氣壓、壓縮

罐子中的水煮開(kāi)后，迅速冷卻罐子，氣壓可以壓扁罐子，如圖2所示.

圖2 壓扁罐子實(shí)驗(yàn)示意圖

材料：空飲料罐，裝有冷水的器皿，酒精燈或其他猛烈的熱源，能把罐子從熱源上拿下來(lái)的鉗子.

布局與實(shí)施：

在飲料罐中放少許水，然后放到熱源上加熱.把開(kāi)口向下的罐子浸泡到至少1 cm深的冷水中，罐子就會(huì)一下子被壓扁.

3 漂浮的雞蛋

物理知識(shí)：密度、浮力、漂浮、懸浮、下沉

一枚雞蛋在食鹽溶液和純凈水的分層中漂浮.用這枚雞蛋可以說(shuō)明液體和物體的密度的關(guān)系，可以確定物體在液體中是下沉、漂浮還是懸浮，如圖3所示.

圖3 漂浮的雞蛋示意圖

材料：透明容器(容積：約0.5 L)，容器(容積：至少0.2 L)， 糖(約100 g)，生雞蛋.

布局和實(shí)施：

給一個(gè)透明的容器裝上約三分之一的水，然后在每100 mL水中放入約50 g的糖，攪拌成濃糖溶液.把一枚生雞蛋放入溶液中觀(guān)察變化，把雞蛋往液體下面按時(shí)，可以看到雞蛋又相當(dāng)迅速地浮出水面.

水通過(guò)溶液分層，必須非常小心地進(jìn)行，以避免兩種液體攪合在一起.倒水時(shí)必須以細(xì)水長(zhǎng)流的形式，水需經(jīng)過(guò)平放在離液體表面很近的湯匙慢慢添滿(mǎn)容器.其他方法是，讓水流到已經(jīng)漂浮的雞蛋上，或者把裝溶液的容器斜放，讓水慢慢地沿著邊沿往里流.這時(shí)把雞蛋放進(jìn)液體，必須用手指把它慢慢按到水下后才可松開(kāi).

雞蛋大約會(huì)漂浮在容器一半高的地方.如果把完成的實(shí)驗(yàn)放在沒(méi)人打攪的地方，這個(gè)狀態(tài)可以維持好幾天，甚至好幾個(gè)星期，因?yàn)樗腿芤和ㄟ^(guò)擴(kuò)散混合得很慢.當(dāng)然也可以事先把雞蛋放在水里，來(lái)說(shuō)明這時(shí)的雞蛋會(huì)下沉.此外，可以測(cè)試雞蛋是否新鮮.不新鮮的雞蛋會(huì)浮在水面，這是因?yàn)殡u蛋的內(nèi)部因逐漸腐敗分解成了氣態(tài)成分，后者通過(guò)透氣的蛋殼外泄.

該實(shí)驗(yàn)的另外一種簡(jiǎn)單方法是使用兩種不會(huì)混合的液體，容器里裝上一半水，一半煤油，此外再放入一支小蠟燭(比如茶燭).液體分離后，煤油會(huì)浮在水上，蠟燭則懸浮在兩種液體之間的分界處.簡(jiǎn)化了的實(shí)驗(yàn)的代價(jià)就是少了學(xué)生的驚訝，因?yàn)樵谶@種情況下他們可能會(huì)清楚地看到我們用了兩種不同的液體.

4 湯匙的鏡像

物理知識(shí)：反射鏡、凹面鏡、凸面鏡、圖像

用一把湯匙就可以證明凸面鏡產(chǎn)生正立的虛象，凹面鏡在一定條件下產(chǎn)生倒立的實(shí)像.

材料：表面沒(méi)有什么刮痕的金屬湯匙，可以放大的化裝鏡.

布局和實(shí)施：

從約30 cm遠(yuǎn)的地方看湯匙的拱形部分時(shí)可以看到自己.拱形部分指向面部(凸面鏡)時(shí)，可以看到一個(gè)正立的虛像(圖4).反之(凹面鏡)，則可以看到一個(gè)倒立的實(shí)像(圖5).

圖4 凸面鏡的成像

圖5 凹面鏡的成像

在化裝鏡中可以看到自己放大了的正立像，這也與凹面鏡有關(guān).只有遠(yuǎn)距離看這樣的鏡子，鏡像才是倒立的.

5 作為黑色的“黑色體”

物理知識(shí)：黑色物體、反射、散射、吸收作用

用黑布蓋住某個(gè)容器，然后在上面開(kāi)一個(gè)小洞.由此可以說(shuō)明沒(méi)有一種物體是理想的黑色，即沒(méi)有一種物體可以完全吸收射在它上面的光.

材料：任何顏色的不透明的容器(如杯子)，不透光的黑布或黑色的紙(面積要大于容器口)，剪刀.

布局與實(shí)施：

在一塊黑布的中間剪一個(gè)直徑約5 mm的小洞，然后把它蓋在一個(gè)開(kāi)口的容器上，如圖6所示.這時(shí)的小洞無(wú)論如何看上去要比周?chē)?，這并不取決于所選的布料有多黑.令人驚訝的是即使容器內(nèi)部是白色的，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果亦是如此.

圖6 “黑色體”

6 皂膜驅(qū)動(dòng)裝置

物理知識(shí)：力、表面張力、表面能

液體致力于把自己的表面縮小到最低的限度，可以使吸管動(dòng)起來(lái).

材料：帶節(jié)的吸管或金屬線(xiàn)(直徑約1 mm)，肥皂液，淺平的容器(底面：至少10 cm×25 cm)，圓珠筆，切刀.

布局與實(shí)施：

把4只吸管剪斷，套在一起(每個(gè)開(kāi)口都用圓珠筆撐大)，形成長(zhǎng)方形(尺寸：約8 cm×20 cm)，然后把一只關(guān)節(jié)被剪斷的吸管橫放在長(zhǎng)方形上，如圖7所示，抓牢并浸入肥皂液中.只要兩邊形成的皂膜完好無(wú)損，即使松開(kāi)活動(dòng)吸管，它也能保持不動(dòng).一邊的皂膜一旦遭破壞，吸管就會(huì)快速地滑向完好無(wú)損的另一邊.這時(shí)另一邊的皂膜隨即消失.

圖7 皂膜驅(qū)動(dòng)裝置

這個(gè)實(shí)驗(yàn)也可以用相應(yīng)的金屬線(xiàn)替代吸管進(jìn)行.

7 從空瓶中取出軟木塞

物理知識(shí)：摩擦、靜摩擦、靜摩擦系數(shù)

每種材料都因接觸面不同而具備不同的靜摩擦系數(shù).這一點(diǎn)特別適合玻璃和布料上的軟木塞，所以沒(méi)有木塞起子也可以從空瓶中取出軟木塞.

材料：長(zhǎng)頸葡萄酒瓶(瓶口越來(lái)越細(xì)的那種)，可以很好地塞住葡萄酒瓶的軟木塞，洗碗布，打包帶.

布局與實(shí)施：

把一個(gè)軟木塞完全塞進(jìn)一個(gè)空瓶后，再把洗碗布的一個(gè)角放進(jìn)酒瓶(最好把洗碗布轉(zhuǎn)一下).洗碗布要伸進(jìn)瓶頸約10 cm.把瓶子的口向下拿好，把軟木塞搖晃到洗碗布上，如圖8所示.軟木塞不可傾斜在瓶頸處或橫擋住瓶頸.否則需把洗碗布拿出來(lái)重裝，再把軟木塞搖晃到洗碗布上.抓住洗碗布往外拉，整個(gè)軟木塞就會(huì)隨之滑出來(lái).

圖8 從空瓶中取出軟木塞示意圖

8 不用木塞起子打開(kāi)葡萄酒瓶蓋

物理知識(shí)：力、脈沖、彈性碰撞

通過(guò)在墻上多次敲打瓶子可以把葡萄酒瓶的軟木塞從瓶頸中推出來(lái).

材料：一瓶原裝沒(méi)開(kāi)啟的葡萄酒，洗碗布或其他可以減小沖力的材料，牢固的墻.

布局與實(shí)施：

把一塊足夠大的洗碗布折成幾折，折出的越厚越能減小碰撞時(shí)的沖力，并且折后的大小也要適合酒瓶瓶底大小.把折好的洗碗布平放在墻上，葡萄酒瓶按水平面拿好，瓶子的底部對(duì)準(zhǔn)洗碗布，然后用力反復(fù)向洗碗布上碰撞，如圖9所示.

圖9 不用起子打開(kāi)葡萄酒瓶蓋示意圖

這樣來(lái)回幾次，軟木塞就會(huì)松動(dòng)，再繼續(xù)下去，軟木塞最終會(huì)被幾毫米幾毫米地推出瓶外.瓶口如果有保護(hù)膜，必須在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前取掉，以避免軟木塞滑不出來(lái).

為安全起見(jiàn)，做實(shí)驗(yàn)時(shí)雙手必須帶護(hù)手.

盡管有許多可以理解的顧忌，但必須勇敢面對(duì)實(shí)驗(yàn)，特別是不要被剛開(kāi)始敲打時(shí)出現(xiàn)的玻璃破裂聲嚇倒：每次敲打后出現(xiàn)的可怕聲音，是軟木塞松開(kāi)的信號(hào).

最后，筆者用《新課程標(biāo)準(zhǔn)》中的一些觀(guān)點(diǎn)，作為本文的結(jié)尾：“科學(xué)實(shí)驗(yàn)是進(jìn)行科學(xué)探究的重要方式，它的功能是其他的教學(xué)手段無(wú)法替代的，學(xué)生具備的科學(xué)實(shí)驗(yàn)技能是學(xué)習(xí)和進(jìn)行探究活動(dòng)的基礎(chǔ)和保證.”