模拟马德堡半球实验教具的改进

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在初中物理书中,以马德堡半球实验引入大气压强。马德堡半球实验验证了大气压的存在,该实验显示出大气压的巨大威力,带给学生巨大的视觉冲击,但是由于操作的局限性,通常只能以视频播放的形式来进行观看,具有局限性,而现行的常规马德堡半球实验需要用抽气机将两个扣在一起的铜半球内部的空气抽走,这将会导致实验时间过长——大量的时间花在等待抽气的过程上,其次抽气机噪声过大会影响相邻班级上课。因此本次改进的主要目的是克服长时间排气的过程,其次将改进的实验教具取材生活化,便于学生理解。
1.马德堡半球实验的作用
马德堡半球实验具有跨时代的意义,它首次公开的验证了大气压的存在。
2.马德堡半球实验教具及其改进
我选择的器材:两个同样大小的不锈钢碗、两个带拉钩的吸盘、硬纸板或为厚度为2mm左右的塑料密封圈、绳子、餐巾纸、火柴,以来突破物理实验脱离生活,让学生觉得大气压是生活中与我们息息相关。
3.改进后实验效果检验
先将两个塑料密封圈置于不锈钢碗的边沿,将餐巾纸放入碗内,再将餐巾纸点燃,当燃烧最旺时将两只碗紧扣;然后用湿抹布给碗降温,待碗的温度降到人手感觉不烫的时候,把吸盘吸在碗的底部;最后请两个同学向左右两边用力拉吸盘,体验大气压的大小,在操作过程中学生会发现无论怎么样都拉不开,在他们的预料之外,很容易激发学生的学习兴趣,也能让学生感受大气压强的大小。此时提出简化实验,直接将两个塑料吸盘从碗上取下,用手把两个吸盘挤压在一起后,尽可能排尽两吸盘之间的空气,然后再找两个同学从两边试图将两个吸盘拉开。
4.改进后的实验效果对比
此次改进将远离生活的马德堡半球实验器材改进为所熟悉的生活器材,能够让学生亲身参与实验,将直观地感受到大气压的存在。
在简化实验中,经过对比,我们首先将大气压的存在转换为拉不开的碗,再通过简化将大气压转换为拉不开或很难拉开的吸盘,在两次对比中,排除了有些学生会以为实验一是热胀冷缩造成的误解,并在此可以普及物理科学史既马德堡半球实球实验首次验证了大气压的存在。