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德拉创新实验室

趣味物理实验研究

组长：李文俊 组员：黄庆鑫 林鹏 何尔明 范正周 严智英

课题指导老师：周顺丰

课题研究背景：

高中的物理实验，有很多是有很强的趣味性的，以前都是老师动手演示，而自己很少动手做，没能真正理解实验的原理，也没有能自己体会动手做好趣味实验的乐趣，而现在有了这样的机会，我们可以自己来研究了．．．．．．．

研究目的：

1．通过研究，提高动手能力，把基础知识融会贯通起来，让思考和动手结合起来。

2．学会互助合作，学会从探讨中发现问题，提出问题并解决问题

研究过程：

1、实验前准备：我们选择了两个有趣的物理实验，通过对实验现象的理论分析，不仅培养了同学们对物理学的兴趣，也提高了同学们对物理现象的理论分析能力。第一个实验是可旋转的浮沉子，这个实验所需的器材很简单，只需要一个1.5L ~ 2L大的胶瓶（可以到小卖部或商店去买一瓶2L的汽水，这样还可以在做实验过程中喝到汽水！），以及一个小小的口服液瓶子就可以了。

2、实验制作：首先把胶瓶装满清水，到水溢出瓶口为止。之后，再向小瓶中装大约五分之三左右的水（不要装太多，否则瓶子一放到胶瓶中就浮不起来了；也不要装太少，否则就沉不下去了），经过耐心的试验，把小瓶中的水量调到适当的比例，然后用一只手指的指腹按住口服液瓶口，将它倒转过来，使瓶口朝下，瓶底朝上。之后将手指和小瓶都放进装满水的胶瓶瓶口之中，要注意以下几点：一、手指不要太松，不能让口服液瓶中的水流出来。二、手指一定要和小瓶口一起伸进胶瓶瓶口，不要提前将手指移开。在小瓶瓶口完全浸在大胶瓶瓶中的液面以下时，再将手指移开，移开的支轮船要快，最后再将胶瓶塞住，要塞得紧，不能使空气进出，实验器材就准备好了。

3、开始试验：首先将瓶子入在黑板前，在转板上标出小瓶子所在的位置，用手轻轻挤压大瓶瓶壁，同时大瓶缓缓上升，这时，你会发现，小瓶还处在刚刚做标记的位置，而大瓶却在上下移动，小瓶和大瓶并没有同量上下移动，这是为什么呢？

4、实验原理和结论：通过进一步的观察发现，在大瓶上移时小瓶中的液面略有上升了，在大瓶下移时小瓶中的液面略有下降了。经分析，原因是大瓶的本身容量是一定的，当手挤压大瓶时，大瓶的体积减小，瓶内水压增大，并大于小瓶内的气体压力，所以水就被迫挤进小瓶中了，而小瓶与其中的水是一个整体，水变多了，整个的重力就变大了，所以就沉了下去。同理，将手松一下，水就从小瓶子中液出了一些，整个的质量又变小了，所以小瓶就浮了起来……

有人提出：能肖能让小瓶旋转呢？通过讨论及多次试验，我们在小瓶瓶口处又装了一个开口的螺旋玻璃管，类似弹簧，则小瓶就在大瓶中一上一下，并伴随着放置多有趣啊！

通过个实验，我们了解到在向一个封闭的液体体系做功时，可以通过体系中液体的压力传导作用，对包含在其中的物体做功，液压机和液压千斤顶也正是利用这个原理。

第二个实验是水顶球。相信大家对这个实验一定不陌生，可谁知道这其中的奥秘呢？这了解开这个谜，我们做了这个实验。

1、首先准备实验器材：先找一个大的玻璃瓶，在盖上穿两个小洞，装上自行车轮胎的气芯，其中一个再；连一条细管，细管的另一边要触到瓶底，之后在瓶中装满水，再用气筒给瓶子打气，不要打太多，小心打爆瓶子，也不要打太，否则压力不够实验做不成。现在，实验器材准备好。

2、下面开始做实验，首先将连有细管的气芯打开，立即有一条水柱喷了出来，再将乒乓球放在水柱上，只见乒乓球在水柱上旋转，实验成功了，大家开始把观察到的现象总结如下：（1）球一直在自转传。（2）球在上下移动。（3）球一直在水柱旁边。

3、实验的问题提出：对此大家提出了如下的疑问：

（1）、为什么球不在水顶上，而在水旁边？

（2）为什么球没掉下来？

（3）为什么球不停自转？

（4）为什么瓶要密封？

（5）小球为什么时而上升时而下降？

（6）为什么向上的水柱要调成竖直方向？

（7）随小球旋转的水珠为什么会飞出去？

（8）用光照射，小球为什么会特别明亮？

这么简单的实验，经过我们自己研究，却发现了这么多的问题，它包含了许多的物理知识，在这以前，我们从来都没这么认真过，也从来没这样来看一个演示实验，也从来没有 发现物理实验中所包含的这样丰富的内容．．．．．．．

4、研究与解决：我们把球没有掉下来做为切入点作分析因为小球处于动态平衡可知小球所受的外力和为零，由此得出水对小球施加的力等于小球的重力，然而球为什么会自转呢？大家最初想起了向心力。向心力的方向不断变化，但总是沿着半径指向圆心。显然试验中不存在这样的力，所以又放弃了这个想法。大家知道为什么球会自转了！因为水的冲力沿切线作用于球。在使球保持上下衡的同时使球自转，经过进一步的思考至于球为什么上下移动就好解释了。因为水向上的冲力不断变化。有时大于球体身的重力，有时小于球的重力，所以合力有时向下，有时向上，所以不停上下移动。还有一个问题是球为什么不在水顶上而在水旁边。这时大家寻找相关资料，相互讨论，但仍一无所获，最后只得向老师请教。老师没有直接说只是给了一个提示：“在两张纸之间吹一口气怎样？纸非但没有吹开，反而会合拢了。这是什么原因呢？”我们各己见。最后大家想到了气流和它所带来的压强变化。在纸之间吹气则纸之间的压强比周围小。所以纸两边就产生了压力差，这个压力差使纸靠拢。这时想到还有初中时老师进过的为什么在车站人不能离火车道太近的道理，因为火车开过时很快，带动附近气流使火车道的压强很小，吸引周围的气流，这跟水顶球实验是同一个原理。水向上冲，同时带动气流，吸引球在旁边。对！就是这样！大家顿时茅塞顿开这几天的努力没有白费。

收获与启迪：这其中还有许多关于压强、流体力学、冲量、光的反射等诸多问题，有些我们解决了，有些还没能解决，但通过对这些问题的思考和讨论，我们对物理知识与生活的联系有了更深的认识。我们感受到从未有过的喜悦，我们得到了是成功，还有自信……