细玻璃管和玻璃瓶在物理实验中的妙用

唐娟

【摘    要】实验是学生认识物理现象、解决物理问题、探究物理过程的一种非常重要的手段和方法，实验探究也是培养学生分析、观察、思考、动手能力的有效方式。本文利用生活中的细玻璃管、玻璃瓶等简单的器材设计出有趣好玩的实验，在实验探究过程中培养学生的实验探究能力。

【关键词】细玻璃管  玻璃瓶  物理实验

中图分类号：G4     文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2020.12.107

物理是一门以实验为基础的自然学科，通过科学探究可以发现问题也可以解决问题，还可以在探究过程中培养学生的情感态度和价值观，提高学生的动手能力。物理也是一门从生活中来到生活中去的科学，处处都是学问。生活中的吸管、硬币、杯子等都可以做许多的小实验，让惊奇无处不在，让知识学以致用。下面笔者来谈谈细玻璃管、玻璃瓶在物理实验的一些应用。

一、演示大气压强的存在

1.在容器中开一个孔水溢不出，开两个孔水溢出。利用打孔器在橡胶塞中打孔，让细玻璃管穿过橡胶塞露出一长截，然后把装有玻璃管的橡胶塞，塞在装有红墨水的玻璃瓶瓶口，塞紧后将整个瓶子倒立，可以发现水不会从玻璃管中流出，从而证明大气压强的存在。该实验器材方便好用、制作简单，而且实验中水加了颜色，便于区别观察。覆杯实验是大气压实验中的常用实验，在实验操作过程中，可以用纸片也可以用毛玻璃片。用纸片时学生经常误认为是纸片粘在了玻璃瓶的瓶口，所以水不会流出来;用毛玻璃片做实验时，在实验过程中由于气密性不好玻璃片经常会掉下来。因此，用这种方法既可以避免用毛玻璃片做实验可能失败的可能性，也可以避免学生在覆杯实验中认为纸是粘在了杯口。同时如果利用该实验器材做实验，在橡胶塞上再打一孔穿过一根细玻璃管，将装有两个细玻璃管的塞塞进装有红墨水的玻璃瓶，将墨水瓶倒立，红墨水就会从一根细管子里流出来，此时空气从另一个细玻璃管进入玻璃瓶，内外大气相通，红墨水在重力的作用下流出，这样将前后两次实验现象进行对比，学生直观地感受到了大气压的存在，再联系病人生病住院护士使用的输液装置，学生就能非常轻松地理解大气压知识在输液装置中的应用，体会到物理给人们生活带来的便利。

2.喷泉实验。利用该实验器材还可以做出美丽的喷泉实验，证明大气压的存在。实验如下：用穿过细玻璃管的橡胶塞塞紧空瓶，在玻璃管上套一节橡胶管，将抽气筒连接在橡皮管上，利用抽气筒将玻璃瓶瓶内的气体抽出，然后用夹子将橡胶管夹住以免空气进入玻璃瓶，此时玻璃瓶内的气压大大减小，然后将玻璃瓶高举，将橡皮管放入装有红墨水的容器里，打开夹子，在空玻璃瓶中由于瓶内气压小，瓶外气压大，外界大气压将水从气压大的容器压向气压低的空玻璃中，于是水哗哗地由低处向高处流动，在空玻璃中喷出，形成漂亮的红色喷泉。该实验生动、有趣、操作性又强，是证明大气压存在的一个非常有趣的实验，再联想到抽水机，学生能很快理解大气压的知识在抽水机中的应用，体会到物理从生活中来，又回到生活中去的有趣之处。

3.用玻璃管提水。将两端开口的细玻璃管放入装有红墨水的容器中，细玻璃管上端开口处用大拇指堵住开口（一定要用大拇指压紧以防漏气），然后提起细玻璃管，此时能发现细玻璃管中提起了一段红墨水，细玻璃管上端的大拇指一松，内外大气相通，在重力的作用下细玻璃管中的红墨水就流下来了。

二、演示微小形变

将红墨水装入玻璃瓶，墨水裝到当橡皮塞塞紧玻璃瓶，玻璃瓶中的红墨水快满最好（红墨水方便观察实验现象）。将带有细玻璃管的橡胶塞塞住玻璃瓶口，待细玻璃管中的水柱稳定，用力挤压装有水的玻璃瓶，会发现细玻璃管中的水柱会上升，从而说明用力挤压玻璃瓶时，玻璃瓶发生了微小形变，近一步说明力可以改变物体的形状，只是有的时候，形状的改变非常微小，人的肉眼无法观察到。

该实验运用转换法，通过观察细玻璃管中细小水柱高度的改变，说明玻璃瓶在力的作用下发生的微小形变，既形象又巧妙。但是在该实验中玻璃瓶的选择尤为重要，玻璃瓶决定了该实验的成败。一般的圆形玻璃瓶在做这个实验时，效果不是特别好，经过反复实验，我发现用扁形的玻璃瓶效果较好。

三、演示简易温度计

将穿有玻璃管的橡胶塞塞在装有红墨水的玻璃瓶瓶口，塞紧后将其静置在室内的水平工作台上，周围环境温度升高时，由于液体热胀冷缩的性质，细玻璃管中的液柱会升高，当周围温度降低时，液柱在细玻璃管中又会下降，从而粗略地判断出温度的改变。夜间周围环境温度降低，早上起来观察这个实验装置时，细玻璃管中的液柱高度会明显降低，中午环境温度升高时，细玻璃管中的液柱高度又明显升高，实验现象还是比较明显的。

四、演示简易的压强计和高度仪

将穿有玻璃管的橡胶塞塞在装有红墨水的玻璃瓶瓶口，塞紧后将其静置在室内的水平工作台上。如果外界的气压减小，内部气压大于外部气压，细玻璃管中的液柱高度会上升;当外界气压增大时，内部气压小于外界气压，细玻璃管中的液柱高度又会减低，所以当环境温度变化不大时，也可以通过观察细玻璃管中的液柱高度变化，粗略判断外界气压的改变。比如在海拔较高的高山和平地，做实验则气压变化比较明显，实验效果也比较好。

在以上的实验中，要注意一个非常关键的问题——容器的气密性要良好，避免瓶子漏气，否则会影响实验效果。所以笔者建议在用橡皮塞塞紧瓶子的时候，为了避免漏气，可以在瓶口涂些黄油或凡士林，起到密闭瓶口保证容器的气密性良好的作用，从而保证实验的效果。

以上的实验既简单又实用，而且也便于操作，既适合老师课堂上做演示实验，又适合用于学生动手的分组探究实验，也非常适合有好奇心、学有余力的同学在家里做家庭实验。在实验探究的过程中，学生会体验实验探究的过程和方法，培养学生会观察、会分析、会思考的综合能力，增强学生的动手实践能力、实验创新能力，提高学生物理学科的核心素养。