“空气压缩引火仪”实验改进

2020年3月Vol. 38 No. 06 中学物理
“空气压缩引火仪”卖验改进
张军民I 蔡旺$
(1.宿豫区教育局教研室江苏宿迁223800； 2.宿豫区侍岭中心学校江苏宿迁223800)
摘要：在初中物理课堂演示实验过程中发现利用空乞压缩引火仪研究做功能否改变物体的内能时实验现象不十
分明显，进而引起思考，并对实验进行一系列改进，增强了实验的可操作性、方便性以及新颖性•
关键词：初中物理；空气压缩引火仪；实验改进
文章编号：1008 - 4134(2020)06 - 0022 中图分类号:G633. 7 文献标识码：B
初中物理教学是以实验为基础的科学，其中演示 实验是整个实验教学的重要组成部分,它对学生建立 物理概念和物理规律起到重要作用，同时对培养学生
观察能力、思维能力和分析能力也起到积极作用•笔 者听了苏科版九年级上册第十二章第四节“机械能与 内能的相互转化”一节课教学，其中利用“空气压缩引 火仪”研究做功能否改变物体的内能这一演示实验，
笔者在观察教师们演示过程中，针对演示的具体情 况，认为这一实验还有待于进一步改进.
1教材实验分析
如图1所示，在空气压缩引火仪
的玻璃筒底部放入一团蘸有乙醞的 棉花，用力将活塞迅速下压，你看到
了什么？
教师在演示实验过程中,基本上
都是按照书本上要求去操作•从实际
操作来看，演示实验大多数不容易做 成功，原因有很多，但其中有一条是
教师为了想让实验成功,往往在棉花上蘸了过量的乙 醯.由于乙瞇容易挥发，实验再没有及时演示,在棉花 上将留下较多水份,结果弄巧成拙，实验反而不易成 功.后来书本上对此实验又加以改进：在空气压缩引 火仪的玻璃筒底部放入一团棉花，棉花上不再蘸乙
醞，但是笔者发现教师在做实验时仍然不易成功.笔 者课后与教师们经过多次实验,对课本上的实验提出
一些改进建议.2空气压缩引火仪实验改进
2. 1引火材料的改进
该实验是研究做功能否改变物体的内能,在向下 用力压活塞时，要求下压要迅速，这样在短时间内通
图1
过做功将活塞机械能转化为空气和棉花的内能，使棉
花瞬间内能增加较多,温度较高，从而使棉花燃烧•但 是如果棉花团做得较大,容易造成里面不干燥，棉花
不易燃烧.
改进一：使用的棉絮量要少，而
且尽量蓬松、干燥，如图2所示，也可 以使用脱脂棉絮做实验材料.同时在 做实验时要注意使活塞下压的速度
尽可能的快，这样，该实验现象较为 明显.
改进二:将棉絮换成柔软干燥的
卫生纸.经过笔者的试验和摸索，把棉絮换成柔软干 燥的卫生纸效果也很好•首先这种材料在日常生活中 既便宜又随处可见，其次是非常安全,还不会对空气
压缩引火仪造成伤害•具体做法是把卫生纸撕下很细 小的一块,用塑料棒把该纸片推入空气压缩引火仪底
部进行试验即可.
改进意图：脱脂棉絮不常见，普通棉花不容易燃 烧，同时活塞压缩如果较慢，实验效果也不是非常好.
选用常用的卫生纸，比较干燥，不用担心引火材料是 否缺乏的问题.
注意事项:每次实验后，都要让新鲜的空气进入
到空气压缩引火仪内部，保证供氧量•具体做法是用
较粗的笔杆而不是细铁丝之类的工具把新的实验材 料——卫生纸推到空气压缩引火仪底部——这样可
以把废气挤出•
改进三:使用火柴头上的“火药”.由于棉花一般 家庭不常备,所以较为难找，即使找到了，实验效果也
不太好，一方面其着火点较高，另一方面由于保存问 题导致潮湿或者杂质多.所以采用了火柴头来做实
作者简介：张军民(1968 -),男，江苏宿迁人，本科，中学高级教师，研究方向：初中物理教学方法研究;
蔡旺( 1982 -),男，江苏宿迁人，本科，中学一级教师，研究方向：初中物理实验教学研究.
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中学物理Vol.38No.062020年3月
验.一般来说,火柴头一定要严格控制数量（1/2或者
1/3火柴头分量可以保证安全）.笔者过去由于经验
欠缺，在使用火柴头做材料时,前几次实验都没有成
功，同时火柴头都堆积在底部，没有注意及时清理出
来•结果在做实验的时候，一声巨响，空气压缩引火仪
底部被炸开，差点造成了教学事故.自那次实验以后
不到万不得已，不采用化学药品类可燃物做这个实
验•如果用了此类物质，也一定要在每次实验后注意
清理药粉残留物,防止因为残留物堆积到一定的限度
出现意外事故.
2.2实验装置的改进
使用该实验装置进行实验，要使实验现象明显，演示者必须快速向下压活塞•但是在实际操作时，由于下压活塞过程中，里面气体的气压增大，下压的压力也增大，导致演示者不能快速向下压活塞，因此实验成功率较低.以前笔者在组织初中物理教师实验技能竞赛时,就使用过该实验装置,从实际操作来看,教师们在做此实验时,成功完成该实验的也不多.
2.2.1实验装置存在的问题
课本上实验装置看起来精美，但是真正操作起来，还是存在很多问题，个人总结有以下四点:一是实验过程中演示者需要用手固定器材上部，防止在用力时由于用力方向有偏差而造成装置突然翻倒，如果用手握住，造成遮挡区域较大，学生观察受到影响;二是实验时还需要较大力气快速下压，对于力气较小的女教师和学生来说，该实验的成功率往往不高，初中物理实验技能竞赛结果也说明了这点;三是教师在教室做演示实验时，为了增加实验现象的可视度,需要将该实验装置放在高处让后面的学生也能看见,这样就导致身高较矮的教师和学生无法顺利操作；四是快速下压的稳定性不高，一旦翻倒会对操作人员手腕造成危险.正是存在上述原因，笔者在与教师交流过程中，认为对该实验装置进行适当改进,就可以快速完成上述实验.
2.2.2实验器材操作上的改进
针对上述存在的问题，主要从器材辅助方面着手进行了一些改进•根据教学中存在的问题，设计了一套辅助实验器材,并将其命名为空气压缩引火仪辅助实验器.
辅助装置简介：滑道、金属圈、紧固螺丝、加强底座以及铁架台等（如图3所示）.
简单操作过程:将细小的卫生纸使用圆珠笔杆推入空气压缩引火仪底部（如图4所示）；然后将空气压缩引火仪放入金属圈（如图5所示）；再将辅助实验器
图3
的金属筒插在铁架台上，调节好辅助实验器高度（如图6所示）；迅速下压金属杆，可以清晰看见空气压缩引火仪内的卫生纸燃烧（如图7所示）；为了便于学生观察实验现象，将该装置放于高处的凳子上，实验仍可以方便顺利进行（如图8所示）.
图4图5图6
图7图8
2.2.3辅助装置在使用时注意事项
为了使实验正常、方便、安全进行,在该实验上安装了辅助装置•但在实验演示时,使用辅助装置操作要注意两点:一是左手要扶住铁架台的金属杆，避免右手用力的时候压翻铁架台;二是辅助装置底座一定要用扳手将紧固螺丝牢牢固定在铁架台的金属杆上，如果辅助装置的金属筒松动，当我们用力下压时，松动的金属筒会突然沿着铁架台的金属杆向上移动冲击握着金属杆的手，这会造成伤害事故•因此为了操作安全一定要确保螺丝紧固到位，同时戴上防割手套.
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2020年3月Vol.38No.06中学物理
“平面镜成像”卖验改进与教学
刘家勋
（宜昌市外国语初级中学湖北宜昌443000）
摘要：平面镜成像是初中光学反射现象中的重要内容，在生产和生活中有广泛的应用，本文从平面镜成像教学思考和实验中存在的问题进行了深入剖析，然后提出实验改进方案，利用改进方案对实验教学做详细阐述，符合学生的认知规律，也能培养学生的物理思维.
关键词：平面镜成像；等效替代；实验创新；教学策略
文章编号：1008-4134（2020）06-0024中图分类号:G633.7文献标识码：B
1实验教学中的思考导致未点燃的蜡烛与点燃蜡烛的像无法重合,无法比
人教版和粤沪版物理教材上在探究平面镜成像特点时，都直接采用了玻璃板和两只蜡烛来做实验,其实中间缺少了很多思维环节,不利于学生掌握等效替代物理方法，不能培养学生发现问题、解决问题的能力，学生失去了自我锻炼思维、自我提升的机会•这里学生有很多不明白的问题:为什么采用玻璃板而不采用平面镜？为什么要用两只相同的蜡烛？为什么点燃一只，另一只不点燃？为什么用未点燃的蜡烛去与点燃蜡烛的像重合？等等.
2实验中存在的问题
器材稳固性会直接影响实验成功与否，如玻璃板竖直放在桌面上，如果支架不稳会导致玻璃板倾斜.较像与物的大小,也无法确定像的位置.还有如果玻璃板因支架不稳而倒在桌面上或者摔在地上,玻璃可能破碎而影响学生的安全;点燃的蜡烛移动或没放稳倒下会点燃桌面上的纸造成不安全因素等;实验的时间会受到一定的限制：如果多次实验时间稍长，点燃的蜡烛因为燃烧而逐渐变短，这样导致两个蜡烛大小不相等会使实验失败；实验会受到场所和环境的影响，本实验如果在黑暗环境进行会明显一些，如果教室里没有窗帘或者在某些明亮的场所，成的像会不清晰，影响实验效果;实验中物体和像都有一定体积，无法准确一一对应，给学生确定物点和像点造成困难,如何去找两个蜡烛的圆心，对学生的数学能力水平有
作者简介：刘家勋（1974-）,男，湖北汉川人，本科，中学高级教师，研究方向：初中物理实验改进.
3实验改进几点感悟
之所以要对空气压缩引火仪实验进行改进，就是因为师生在实验时，操作难度大，实验现象也不太明显等问题，长期以来，许多教师在教学时对这个实验都是进行讲解，不想或不敢去做,怕失败.经改进后,该实验在教学中应用效果非常显著，师生反映也不错•同时，改进后的实验装置在江苏省初中物理实验创新比赛中获得二等奖•从上述实验改进后并在之后教学过程中应用来看，笔者对改进的实验有几点感悟：（1）操作更方便•改装后的实验装置，师生操作时省时省力，过程也比较简单，不太复杂；（2）现象更明显•该装置改进后，无论学生操作上还是女教师操作上方便多了，同时实验材料使用柔软干燥的卫生纸,使实验现象更加明显；（3）思路更新颖.在常见的压缩引火仪上加装杠杆，使用时即使是力气较小的师生也•24•可以轻松操作，克服了原有器材中操作者力气小点火不明显的缺陷；（4）安装更稳定.整个实验装置是放在铁架台上的，并用铁圈固定好，使装置更加稳定，增强实验的成功率和安全性.
参考文献：
[1]颜沸，莫滨•空气压缩引火实验的改进[J].物理实验, 2017,37（11）:56-58.
[2]刘小兵.基于“空气压缩引火仪”的改进增强物理实验的教学效果[J].教育教学论坛,2013（43）:245-246.
[3]王准.空气压缩引火仪的改进[J].教学仪器与实验, 2010,26（10）：13.
[4]陈彬.再议压缩空气引火实验的改进[J].教学仪器与实验,2008（05）：24,
[5]李特祥.“空气压缩引火仪”实验成功的诀窍[J].实验教学与仪器,2003（04）:19.
（收稿日期：2019-11-11
）。