做功改变物体内能的实验改进

在初中物理《内能》一节的教学中，教师通常采用如图1所示的两个演示实验来说明做功可以改变气体内能。图中甲实验说明对气体做功，气体内能增加，硝化棉燃烧。但实验成功率较低，有时候打压几次才能成功一次，太浪费时间。为了提高该实验的成功率，我把原实验筒内硝化棉换成火柴头，几乎每次实验都能成功，实验效果也更明显。乙实验说明气体对外做功，气体内能减少。但由于实验器材中广口瓶较小，教师在讲台上演示时，离学生较远，产生的白雾少，持续时间又短，学生不容易观察到实验现象。因此，为了提高课堂实验效果，我在教学中对乙实验进行了如下改进：

图1

【实验器材】大饮料瓶（要求筒壁坚硬厚实），橡胶塞2个，自行车轮胎充气阀，打气筒，打孔器，电子数显温度计，密封胶。

【实验装置制作过程】1.如图2，在一个橡胶塞上用打孔器打两个孔，一个用来安装自行车轮胎充气阀，另一个用来安装电子数显温度计。

图2

2.如图3，在饮料瓶一侧中部靠下一点的位置打孔（孔的大小为刚好能塞入图2两孔的橡胶塞），把装有充气阀和温度计的两孔橡胶塞塞入所打的孔中，使温度计的探头伸入瓶内，用密封胶粘紧密封，保证其气密性良好。

图3

3.在瓶内放入少量的酒精，然后用另一个无孔的橡胶塞塞紧饮料瓶的瓶口。

【实验过程及现象】1.将打气筒连接到充气阀上，快速向瓶内连续打气，使瓶内气压大大增加，在瓶口的塞子将要蹦起前，读取温度计的示数为t1。

2.再继续用打气筒打气，瓶口的塞子蹦起瞬间，瓶内出现大量白雾。此时，可以让学生用手指去摸瓶口，有一种凉凉的感觉，读取温度计的示数为t2。比较t1、t2，会发现t2＜t1，说明气体对外做功时，内能减小，温度降低，酒精蒸气发生了液化现象，形成了白雾。

3.在瓶中白雾没消失前再迅速将无孔橡胶塞塞回瓶口，会发现瓶中白雾消失，说明橡胶塞塞回时对瓶内气体做功，气体内能增加，白雾又汽化变成酒精蒸气，读出此时温度计的示数为t3，对比发现t3＞t2，这也可以验证“对气体做功，气体内能增加”的结论。

【注意事项】1.选用饮料瓶时要求大且无色透明、筒壁比较厚实、硬度比较大，这样气体对瓶口塞子做功时，塞子冲出才能快，响声大，瓶内白雾明显，学生易观察。

2.装置密封性一定要好，要用密封胶密封橡胶塞上充气阀、温度计与两孔接触的边缘和橡胶塞与瓶子侧面的孔接触的边缘。

3.将原实验中的“在瓶内放入少量的水”改为“放入少量的酒精”，因为酒精易挥发，塞子冲出时白雾产生得较多，实验现象明显。

【改进后的实验装置优点】1.实验器材主要来自于生活，更能激发学生的兴趣；

2.从侧面给瓶内打气更稳定，实验现象可见度高，效果明显；

3.用电子数显温度计测量实验前后的温度，读数方便，精度高，通过前后温度的对比，加强了学生对做功改变气体内能的理解，在教学中起到了事半功倍的作用。