程文潔 管西巧

(1. 山東省淄博市張店區(qū)第四中學(xué),山東 淄博 255000;2. 山東省淄博市張店區(qū)第六中學(xué),山東 淄博 255000)

1 引言

在初中物理教學(xué)中,適時(shí)指導(dǎo)學(xué)生利用生活中常見的物品自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn),除了能讓學(xué)生明了實(shí)驗(yàn)原理外,還能拉近物理與生活的聯(lián)系,踐行“從生活走向物理,從物理走向社會(huì)”的課程理念。液體壓強(qiáng)是初中力學(xué)的難點(diǎn)內(nèi)容,可以鼓勵(lì)學(xué)生利用礦泉水瓶等生活中常見的物品,進(jìn)行液體壓強(qiáng)的相關(guān)實(shí)驗(yàn),從而獲取較好的學(xué)習(xí)效果。

2 驗(yàn)證液體壓強(qiáng)的存在

2.1 液體對(duì)容器底部有壓強(qiáng)

圖1是用來驗(yàn)證液體對(duì)容器底部有壓強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)裝置，制作材料為:礦泉水瓶、氣球、剪刀、細(xì)線、滴有紅墨水的水等。將礦泉水瓶去底,用細(xì)線將氣球固定在瓶口,往礦泉水瓶中倒入水,會(huì)觀察到氣球體積變大,說明液體因重力對(duì)容器底部有壓強(qiáng)。

圖1

2.2 液體對(duì)容器壁有壓強(qiáng)

圖2是教材中說明液體對(duì)容器壁有壓強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)裝置，在礦泉水瓶側(cè)壁處開兩小孔,將加入紅色染料的水倒入瓶中，會(huì)觀察到兩孔有液體噴出,得出液體對(duì)容器壁有壓強(qiáng)的結(jié)論。但對(duì)于容器上方和側(cè)壁的其他方向均缺少探究的過程,我們可以對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行如下改進(jìn):如圖3所示,將兩個(gè)礦泉水瓶瓶口用熱熔膠粘在一起,將上方的礦泉水瓶從中間剪去,下方的礦泉水瓶在上方和側(cè)壁各處均用錐子扎孔,將加入紅色染料的水倒入瓶中會(huì)觀察到：不但側(cè)壁處向不同方向有液體噴出,而且上方也有液體噴出,這就說明了液體對(duì)容器的上壁和側(cè)壁都有壓強(qiáng)。

圖2

圖3

3 探究影響液體壓強(qiáng)的因素

運(yùn)用礦泉水瓶、坐標(biāo)紙、托盤、錐子、紅色的水、加入黑墨水的氯化鈣溶液,可以探究影響液體壓強(qiáng)的因素。

3.1 探究液體對(duì)側(cè)壁的壓強(qiáng)

3.1.1 探究同一深度、不同方向上壓強(qiáng)的特點(diǎn)

如圖4所示,將坐標(biāo)紙平鋪在托盤上,在礦泉水瓶的同一深度相對(duì)的兩個(gè)方向分別扎孔,將紅色的水倒入礦泉水瓶中,觀察到兩孔向兩個(gè)方向都噴出液體,且兩個(gè)方向噴出的液體落在坐標(biāo)紙上的距離相等,說明同種液體的同一深度、不同方向上的壓強(qiáng)大小相等。

圖4

3.1.2 探究同一方向、不同深度處壓強(qiáng)的特點(diǎn)

如圖5所示,同樣先將坐標(biāo)紙平鋪在托盤上,在礦泉水瓶的相同方向的不同深度處分別扎孔,將紅色的水倒入礦泉水瓶中,觀察到兩個(gè)小孔向相同方向噴出液體,且下方的孔噴出的液體落在坐標(biāo)紙上的距離更遠(yuǎn),說明同種液體的同一方向,深度越大壓強(qiáng)越大。

圖5

3.1.3 探究同一深度、不同密度液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)

如圖6所示,取兩個(gè)相同的礦泉水瓶,在同一深度的相同方向分別扎大小相同的孔,并用膠帶將小孔粘住,再將兩瓶并列擺在坐標(biāo)紙同一條線上。將紅色的水倒入前面礦泉水瓶中,將等量滴有黑色墨水的氯化鈣溶液倒入后面礦泉水瓶中,同時(shí)撕去膠帶,觀察到兩孔向相同方向噴出液體,且后方的孔噴出的黑色液體落在坐標(biāo)紙上的距離更遠(yuǎn),說明不同液體在同一深度,液體密度越大壓強(qiáng)越大。本實(shí)驗(yàn)選用氯化鈣溶液是因?yàn)樗拿芏缺塞}水大,實(shí)驗(yàn)效果更明顯,學(xué)生在進(jìn)行家庭實(shí)驗(yàn)時(shí),可以選用濃鹽水代替。

圖6

3.2 探究液體內(nèi)部的壓強(qiáng)

3.2.1 探究同一深度不同方向壓強(qiáng)的特點(diǎn)

如圖7所示,取一個(gè)大礦泉水瓶從中間剪開,保留上半部分,在距離瓶口同一深度的相對(duì)方向分別扎孔。蓋好瓶蓋，使瓶口向下，將其豎直緩慢壓入水中,觀察到兩孔中都有水噴入,且落點(diǎn)距離也相等。說明：液體內(nèi)部存在壓強(qiáng),且在同種液體的同一深度處,各方向的壓強(qiáng)相等。

圖7

3.2.2 探究同一方向、不同深度壓強(qiáng)的特點(diǎn)

如圖8所示,取一個(gè)大礦泉水瓶從中間剪開,留上半部分,在距離瓶口同一方向的不同深度處分別扎孔。瓶口向下將其豎直緩慢壓入水中,會(huì)觀察到兩孔中都有水噴入,且下方深度大處的孔，水噴入的距離較遠(yuǎn)。說明：液體內(nèi)部存在壓強(qiáng),并且在同種液體的同一方向上,深度越大，壓強(qiáng)越大。

圖8

4 驗(yàn)證液體壓強(qiáng)與液體質(zhì)量無關(guān)

如圖9所示,取兩個(gè)相同的礦泉水瓶,剪去下半部分,將兩個(gè)相同的氣球分別套在兩瓶口,并用細(xì)線扎緊。向第一個(gè)礦泉水瓶中倒入適量紅色的水，向第二個(gè)瓶口塞入帶玻璃管的橡皮塞,再在玻璃管上端加一漏斗，通過漏斗加入等量的同種紅色的水,會(huì)觀察到第二個(gè)氣球的體積大于第一個(gè)氣球的體積,說明第二個(gè)氣球處的壓強(qiáng)較大。由于兩次倒入的紅色水的質(zhì)量相等而壓強(qiáng)不同,說明液體壓強(qiáng)的大小與液體的質(zhì)量無關(guān)。

圖9

5 制作簡易壓強(qiáng)計(jì)

如圖10所示,取一礦泉水瓶,只保留瓶口處小部分,在瓶蓋處鉆孔插入一根吸管,并用熱熔膠將其固定。在礦泉水瓶底部固定一橡皮膜,用注射器或漏斗向吸管注入適量滴有紅色的水，再用橡膠管將兩根吸管連在一起,這就制成了簡易的壓強(qiáng)計(jì)。當(dāng)擠壓下方橡皮膜時(shí),吸管中的紅色液柱液面會(huì)上升,且橡皮膜處的壓強(qiáng)越大，液面上升得越高。用自制的壓強(qiáng)計(jì)可探究液體密度對(duì)壓強(qiáng)的影響(圖11),實(shí)驗(yàn)效果比較明顯。

圖10

圖11

6 結(jié)語

物理與科技、社會(huì)有著緊密的聯(lián)系,實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)的重要組成部分,是培育學(xué)生的核心素養(yǎng)的有效途徑。通過挖掘生活資源,開發(fā)系列初中物理實(shí)驗(yàn),能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力、想象力、環(huán)保意識(shí),在構(gòu)建“真體驗(yàn)、有感悟、善應(yīng)用”的物理課程中有著重大的作用。