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【趣味物理】物理游戏液体与力(二)

1、潜水人

  潜水人是穿了水下防护用具在水下作业的人员,这里制作的小玩具能在我们手的控制下在深水中自由沉浮。

所需材料和工具包括:旧的玻璃眼药瓶、及时贴彩纸或不干胶透明胶条、深的直口标本瓶、水

制作方法如下

向直口标本瓶中倒入清水,使水面距瓶口约6 厘米。取小眼药瓶,用手指堵住下出水口,向瓶内倒满清水,把挤眼药的胶皮帽扣紧,这时药瓶内的水不会从下口流出来。把这个眼药瓶放在标本瓶内,它自然会下沉到底,用手按眼药瓶上的胶皮帽使瓶内的水从下口滴出,水滴出去以后瓶的上部就会出现小的气室,气室越大浮力越大,不断挤出水,不断放在标本瓶里试浮沉,当小瓶内的气室大小,刚刚能使小瓶垂直浮在水平面上,就是调试完成了。这时如果用手掌按住标本瓶口,用力向下一压,小眼药瓶便会缓缓下沉,再加压力它会直沉到底,如果把手掌稍微松一点力,小眼药瓶又会从水底上升,小瓶在水中上下浮沉很像潜水人在水下工作。

试验成功以后,用彩色及时贴纸(即不干胶彩纸)为小眼药瓶美化装饰,使它变成个潜水人形,如果没有及时贴纸,可用白纸包粘画成人形,再用透明胶纸包粘,起到防水作用也可以。做成人形的眼药瓶在水中沉浮,会更好玩更好看些。

  在正常环境中,大气的压力是一致的,眼药瓶内的小气室内的空气是在正常情况下留出的,它的气压和正常环境中气压一样。

  把它放在水里它能沉下去,说明瓶中水的重量与气室气体的浮力均等。当用手掌按压大标本瓶口时,大瓶内,水平面上的气室气压产生了变化,将比正常大气压力增高许多,可这时眼药瓶里面小气室还是正常大气压,它便托不住瓶水的重量,就自动沉下去,当减弱大瓶气室的压力时它还会从水底向上升。

 2、硬币怕肥皂

  打一盆清水来,准备几个硬币,把硬币竖直地向水里扔,硬币必定沉没在水中。用食指托住硬币,慢慢地使指头没入水中,使硬币平落水面。奇迹发生了,硬币居然漂浮在水上!

硬币浮在水上是有道理的,那是表面张力把它托住了。水面的分子受到水里分子的吸引,使水面趋向收缩。荷叶上的一滴水,会收缩成水珠,细管子里的水,水面会向管口凸起。从这种收缩的倾向中,我们看到相邻的两部分水面之间存在着相互牵引力,这就是表面张力,它使硬币漂在水上。水面的表面张力很小,水盆稍有摇晃,硬币就会落到水中。盆里漂浮着一个硬币,在水面稳定不动的时候,拿一小块肥皂,轻轻地从硬币旁边插入水中,你会看到硬币迅速移动,远离肥皂而去。看上去,真有点硬币怕肥皂的样子。

这是什么道理呢?

你在思考问题的时候,一定想到了表面张力。提醒你吧,肥皂在水里会慢慢溶解,一部分水面成了肥皂水。肥皂水的表面张力比水要小,水将硬币推离肥皂了。请你动手试一试。

实验原理如下

硬币靠近肥皂的这一侧,肥皂的表面张力小,而在相反的方向,纯净的水表面张力大,于是部分水面被拉了过去,漂在水面上的硬币也跟着被拉过去了。

如果试验的次数太多,水面上的肥皂太多,这个试验的效果就会削弱,硬币也许不移动了。这时,要另换一盆清水,才能继续实验。

【简单操作类的】

  ①“正字反写”

游戏规则:如图1a所示,要求参与者正对着前面的镜子,在一分钟内上写出一个成语来,该成语从镜子上看,必须是正立的,方为成功。这个游戏涉及的物理原理很简单,却能使学生在玩的过程中,更好地理解和认识镜面成像原理,也在无形中锻炼和培养了学生的想象力。

  ②“弹指神功”

参与者每人8枚硬币,将其中七枚叠在一起,剩下的1枚做子弹,看谁能在最短的时间内把这7枚硬币从下到上逐一射出来,最快的那一位获胜。这也是个原理很简单的游戏,却能让学生在宽松的气氛中认识惯性的简单应用,这比老师的课堂说教收到的效果要好得多。

  ③空杯运球

桌子上放着一些乒乓球,不能用手拿,只提供一只一次性塑料杯,要求将乒乓球移到另一个桌面上而不能落地,在规定的时间内搬球多者获胜。当然,这个游戏就需要一定的技巧,但学生还是能想到用塑料杯倒扣住乒乓球,然后旋转杯子,让乒乓球在杯内作圆周运动,达到一定速度后,球便不会从瓶内掉下来,便可把球迅速地搬到另一个桌面上。学生在参与这个游戏的过程中,可能没有去考虑球为什么不会掉下来,但这个过程性体验对我们的课堂教学很有帮助,往往可以收到事半功倍的效果。

  通过上面的例子,我们可以看到虽然这类游戏没有给学生太多的物理知识却在游戏过程中给学生更多直觉感知和体验,对激发学生学习兴趣、想象空间,以及可能产生的顿悟闪现等等都起着很大的作用,有利于右脑功能的开发,这些都是课堂教学所不能及的。

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