■吳 敏

同學(xué)們在學(xué)習(xí)《相互作用》這一章節(jié)時(shí)，理解“物體間力的作用是相互的”是重點(diǎn)和難點(diǎn)，教材中安排了一些小實(shí)驗(yàn)，但是因?yàn)檫@些實(shí)驗(yàn)學(xué)生并不熟悉，所以學(xué)生感受不太深刻，如果學(xué)生能夠親自動(dòng)手設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、組裝實(shí)驗(yàn)裝置來感知實(shí)驗(yàn)的原理，那么對力的相互性理解起來就會更加深刻。下面就通過介紹水位動(dòng)力船的制作方法及使用實(shí)現(xiàn)水位動(dòng)力船在水里“航行”，來達(dá)到突破本節(jié)重點(diǎn)和難點(diǎn)之目的。

一、水位動(dòng)力船的制作

1.實(shí)驗(yàn)要求與器材。

利用瓶中的水位差將液體壓出，從而推動(dòng)小船前行，直觀感知物體間力的作用是相互的。

需要的實(shí)驗(yàn)器材：熱熔膠槍、熔膠棒、塑料吸管、空塑料瓶、橡皮筋、食用色素少許。

2.實(shí)驗(yàn)步驟。

(1)在無蓋的空塑料瓶上鉆一個(gè)小孔(孔的位置見圖1)，插入吸管，取適當(dāng)長度的吸管剪斷，用熱熔膠將孔隙處進(jìn)行密封處理。

(2)將另外兩個(gè)有蓋的空塑料瓶并排，將兩根橡皮筋套在瓶身上，相隔一定的距離，將開口的空塑料瓶放在中間，撐開兩個(gè)有蓋的空塑料瓶，讓吸管露出在兩根橡皮筋之間。

圖1

(3)在泡沫盒中放入適量的水，將色素水倒入到中間開口的空塑料瓶中，從而推動(dòng)小船前行。(如圖1)

3.注意事項(xiàng)。

(1)使用熔膠槍焊接吸管時(shí)，要注意用電安全，熔膠槍頭溫度高，不要被燙傷。

(2)吸管與空礦泉水瓶的縫隙處要密封完好。

(3)吸管插入到接近瓶底部的位置，距離底部3cm 最優(yōu)。

(4)兩根橡皮筋捆綁兩個(gè)空礦泉水瓶的位置高度要一致，以增加水位動(dòng)力船的穩(wěn)定性。

二、實(shí)驗(yàn)討論

問題1：為什么將吸管插入到空塑料瓶接近底部的位置?

答：讓液面與吸管口之間有一個(gè)水位差，從而形成壓力差，使水會從吸管中以較快的速度流出。

問題2：將染有色素的水倒入中間開口的空塑料瓶中，這一操作有何好處?

答：可以明顯觀察出水位動(dòng)力船通過吸管向外排水，還能辨認(rèn)出水位動(dòng)力船前行的軌跡。

問題3：生活中有沒有與水位動(dòng)力船原理類似的應(yīng)用?

答：火箭升空是通過向下排放氣體，從而實(shí)現(xiàn)讓火箭向上升空的；噴氣式飛機(jī)是通過讓空氣加熱膨脹后從尾部噴出，從而使得飛機(jī)獲得向前的動(dòng)力；灌溉噴水器在工作時(shí)，當(dāng)水在一定壓力下從彎管的噴嘴中噴出時(shí)，彎管會后退，從而發(fā)生旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)改變噴水的方向。

三、小結(jié)與反思

學(xué)生通過自己動(dòng)手制作實(shí)驗(yàn)裝置，使瓶內(nèi)水的液面和吸管口之間形成高度差，從而使水從吸管中以較快的速度流出，感受水位動(dòng)力船運(yùn)動(dòng)的過程。在實(shí)驗(yàn)中，還可以提出問題：若吸管插入空礦泉水瓶的位置再高些，實(shí)驗(yàn)?zāi)艹晒?水位動(dòng)力船向前“航行”的動(dòng)能是由什么能量轉(zhuǎn)化來的?

總之，通過自制的水位動(dòng)力船模型，可以幫助學(xué)生加深對物體間力的作用是相互的認(rèn)識；利用制作的水位動(dòng)力船模型來說明生活中的火箭升空、噴氣式飛機(jī)、灌溉噴水器的原理，可以促進(jìn)學(xué)生對物理間力的作用是相互的認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)生的模型建構(gòu)、類比和轉(zhuǎn)換的物理研究能力。