气球在物理实验中的妙用

气球在物理实验中的妙用江苏徐州睢宁县双沟第二中学宋晓楼气球是生活中一种常用的娱乐产品，在物理实验教学中巧妙地运用它可以达到一些意想不到的效果。一、声音在液体中传播图1先将手机装入气球内，用一根长线密封好。然后把它慢慢浸没于水槽中，并让手机的屏幕正对着学生。用另外一个手机对其进行拨号，手机开始振铃。这样，学生既可以看到手机屏幕的亮光，又可以听到从手机发出的声音。如图1所示。这就证明了声音可以在液体中传播。二、水凸透镜用一个透明的气球，在里面充入一部分水，用细线扎紧，让太阳光照射气球，可以观察到在气球后面出现了一个很亮的光斑。如果在气球后面较近的位置放一个物体，气球就变成了一个放大镜，通过气球观察，就可以看到物体正立、放大的虚像。三、力学实验1．演示力可以使物体发生形变、弹性形变图2如图2，将吹了气的气球置于桌上，用手掌压气球，可看到气球被压扁，说明力可以使物体发生形变；松开手气球恢复原状，说明气球发生的是弹性形变。2．演示压力的作用效果a．如图3，一手手掌平压在气球上，另一手用手指顶住气球，可看到，与手掌接触的那部分气球形变较小，而手指顶着的那部分气球形变明显，并且用的力越大，形变越明显。图3图4b．如图4，把气球放在钉板上，再把木板放在气球上，向木板上施加压力，气球形变但不会被钉板上的钉刺破，说明压力的作用效果与受力面积有关。3．体验液体压强的存在图5图6如图5，向玻璃管内加水，玻璃管底部的气球膜向下凸出，说明液体对容器的底部有压强；如图6，把下部蒙有气球膜的玻璃管插入水中，橡皮膜向内凹，说明液体内部有压强。4．演示影响液体内部压强的因素在玻璃管的开口侧面和管底套上弹性较好的气球胶膜并扎紧，用透明胶管（可用输液管）加长玻璃管后向管内注水，随着胶管上端的升降，看到液面越高气球胶膜越凸出，换成不同管径或液体再做，以说明液体内部压强与高度和液体密度有关。5．演示大气压的作用准备一个吹胀的气球，一只边缘平滑的塑料杯（或碗）。先让气球表面沾些水，再在塑料杯（碗）里倒满开水，过一段时间将开水倒掉，接着把塑料杯倒扣在气球上。等一会儿，摸摸杯子已经变得很冷了，拿起气球再翻个身，可见塑料杯挂在气球下，不会掉下来（可能要多试几次才能成功）。原因是被开水烫热的杯中充满了热空气，扣在气球上以后，杯口被密封，等里面的空气冷却了，体积缩小，使杯内的空气压强小于杯外，在杯外的大气压力作用下，杯子被吸附在气球上。若用手指按压一下杯子边沿的球膜，外面的空气进入杯内，杯子马上就脱离气球了（如图7）。6．演示流体压强与流速的关系如图8，把气球悬挂起来，向气球的一侧吹气，会发现气球向吹气的一侧靠近，原因是吹气的一侧气体流速快，压强小，另一侧的气体压强大故而产生一个压力差使气球发生偏转。7．演示大气压的存在──吞吐气球改进“瓶吞鸡蛋”实验。用制取氢气的启普发生器的下部，将小气球置于瓶口，导气管连接抽气机，当抽出（或冷却）瓶内气体时，大气压使小气球被“吞”进瓶内，再将瓶倒置，向瓶内打气（或加热瓶内气体），小气球又被“吐”出。8．演示反冲现象如图9，将吸管插入气球口，用细线把其扎紧，用气筒给气球打足气，用手堵住吸管，让吸管口朝下，然后放手，会发现气球沿直线竖直上升。实验能够很好地说明反冲运动。在这里要注意选用吸管要稍长一些，有利于气球沿直线上升。9．演示气体的体积与压强和温度有关a．如图10所示，在直玻璃管的下端拴一个气球，把气球放入瓶中，并用塞子塞住广口瓶口。先在气球内充入一定质量的气体，封闭直管，通过弯管向瓶外抽气，发现气球变大；向里打气时，气球又会变小。表明一定质量的气体在温度不变时，压强减小，体积增大，压强增大，体积减小。b．在气球内稍充气，并把直管封闭，然后把广口瓶放入热水中，使瓶内受热，就会发现气球变大，从热水中取出后稍冷却，就发现气球又逐渐地变小。可以说明气体的体积与温度有关。10．物体的沉浮条件用一个薄气球，装入水，密封好，缓缓放入水中，可以看到气球在水中的悬浮；然后在气球中装入酒精，则可以看到气球在水中的漂浮；最后在气球中装入盐水，则会看到气球在水中的下沉，能有效说明了液体中物体的沉浮与物体的密度有关。11．显示空气浮力将几个氢气球挂在弹簧测力计的挂钩上，气球静止时弹簧测力计显示出相当的示数。可以有效地说明空气浮力作用。12．演示和分析浮力产生的原因将可乐瓶去底后倒置，放入小气球，先按住气球缓缓加水，到水完全淹没气球才能放手，并继续加满水，气球并不上浮；再将整套装置放入有足够水位的水槽或大烧杯中，看到小气球又向上浮出。13．在空气中演示浮沉条件与潜水艇原理取氢气气球与空气球在空中同时释放，看到一个上浮而另一个下沉，若将二者绑拢则能悬浮于空中任意位置；此时若放出空气球中的一部分空气则两气球上升，反之若放出氢气球中的一部分气体则两球下降。可用以说明浮沉条件，还可以分析潜水艇的工作原理。14．演示星系在远离我们而去如图11，在气球上粘一些金属颗粒，把气球看成是宇宙，小金属颗粒是宇宙中的天体，用气筒给气球充气，气球膨胀时，任一小金属颗粒周围的其他小金属颗粒都在离他远去，可以形象地说明星系在远离我们而去。四、电学实验1．电荷的相互作用如图12所示，气球充好气后，用干燥的丝线将气球悬挂起来。用干燥的手擦气球的表面，使球带电（手最好先在火上烘干）。用摩擦过气球的手去靠近气球，手会吸引气球，让用手摩擦过的另一个气球靠近它，两球会相互推斥。这个实验说明了电荷的相互作用。2．带电体吸引轻小物体用塑料梳子与头皮摩擦后去靠近吹有一定气体的气球，发现气球能被梳子吸附起来，说明带电体能吸引轻小物体。在现代生活中有各种材料和造型的气球，如果我们注意加以利用或改造，可以以较低的实验成本，帮助学生理解不少物理中的“大道理”。2009-06-04人教网