正文 第15章 熱膨脹實驗的操作與改進(3 / 3)

後標出刻度零。⑨托環(用鐵絲彎製),⑩寬芯酒精燈(自製),木塊固定台(用鐵釘固定在底板上),底板,固定堅板(固定於底板上)。

測力膜盒和絕熱推力片的製做底上打孔焊出一段細金屬管2,在盒口拉緊蒙上的彈力膠膜3(可用雙層玩具氣球皮),然後把細管穿過豎板4上的孔,並用“502”膠粘牢即製成測力膜盒,在厚約1cm的圓塑片5上打一個半透孔6(孔徑小於銅棒),然後把銅棒7用力穿進半透孔中即製成絕熱推力片。

演示方法(1)首先用食指輕按測力膜麵,檢查壓強計氣密性(U形管內紅水應出現液麵差)。(2)向左推動活栓曲尾(如圖16所示),使絕熱推力片觸及測力膜膜麵,見到U形管內有液差(左高右低),然後退卻少許並將栓曲尾向一側水平按倒並被頂針頂住,但U形管內仍有液麵差(製做安裝時銅棒長度及頂針位置已調好),此時拔下放氣閥塞使U形管內液麵回到刻度零,再塞緊閥門。

(3)點燃酒精燈加熱銅棒。片刻,發現顯示板上U形管內重新出現液麵差(左高右低),停止加熱,並用蘸涼水的布給熱銅棒降溫,U形管內液麵又回到刻度零,從而演示了物體(銅棒)的熱脹冷縮。

說明

本裝置取材方便,操作簡易,采用測力壓強計放大顯示熱脹冷縮現象。不僅可見度大,且能形象地顯示“脹”力,是有些實驗裝置所沒有的。

4℃水密度最大演示裝置此裝置用於“水的反常膨脹”的演示。

製作方法在一小塑料藥瓶側麵,上下並列開兩個小孔,把兩支溫度計刻度對齊插入小孔,並用膠水把小孔密封。然後,取(40×15×5)cm3的泡沫塑料塊,一端挖凹槽,使小瓶一半卡入,另一端用膠帶固定溫度計,在0℃、4℃處作出明顯標記,裝置如圖8所示。

使用方法取5℃以上的水倒入小瓶,然後把一冰塊放入瓶內,蓋好瓶蓋。通過溫度計可觀察到水溫逐漸降低,3-5分鍾後,上層水溫降至0℃,底層水溫保持至4℃,這表明4℃水密度最大。因裝置能良好絕熱,室溫影響極小,這種狀態可持續4小時之久。

“氣體膨脹實驗”的改進

初中物理第二章物體熱膨脹的“氣體熱膨脹”演示實驗,用一直角彎管插入燒瓶中,用直角彎管中小液柱的移動來演示氣體的熱膨脹,這一實驗有兩個缺點:一是直角彎管中小液柱裝置不容易,一不小心就會使液柱滑入瓶內或滑出管外;二是當液柱比較短時,在移動過程中很容易因浸潤而斷裂,影響實驗效果。

安徽寧國港口中學殷明老師在教學中,對此實驗進行了改進,采用了幾種方法,取得較好的效果。

(1)將燒瓶的橡皮塞插入一段玻璃管中,並用一橡皮管與豎直的U形彎管相連,在U形管內裝入紅色液體,然後再通過液柱的移動來判斷氣體的膨脹。這樣做避免了上述的兩個缺點。

(2)將一段插著玻璃管的燒瓶倒過來將玻璃管插入水中,兩手抱住(或用熱毛巾包住瓶子)使燒瓶內空氣溫度升高,可看到有氣泡從水中冒出。這個實驗直觀效果好,簡便易行。

(3)還可把一癟氣球紮在插入燒瓶中的玻璃管口上,演示時把燒瓶浸入裝有熱水的燒杯中,這時瓶內氣體膨脹,氣體充滿氣球,氣球便豎立起來,此實驗現象明顯,可見度大,學生興趣很高。