巧用注射器 巧用注射器演示物体浮沉条件
时间：2019-01-30 03:38:59 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
1 问题的提出 科学教材物理部分关于液体中物体浮沉条件作了定量的描述，数学关系也容易理解，但实验只作了定性的说明，未能从定量的角度予以具体演示，难免有肤浅之感；对此笔者提出既能定性地说明又能定量地描述，供大家参考。
2 设计思想
（1）浮沉条件认为：浮力＞重力时物体上浮，浮力=重力的物体悬浮，浮力＜重力时物体下沉，我们可以保持物体本身重量不变，通过浮力的变化来定量演示浮沉条件，体现物体浮沉状态的连续变化，突出动态过程。
（2）基于上述思想联想到化学反应，通过封闭系统内的化学反应产生气体来改变物体的体积从而达到改变浮力的目的，这样由于质量守怛，物体重力保持不变，浮力大小变化，物体在水中浮沉状态将发生变化。
（3）一点启发
深海打捞沉船时，潜水员通常在沉船周边系上大容积的充气囊，通过充气囊配合其它设施将沉船浮起。
3 具体设计
（1）器材
透明胶、石灰石（豆粒大）、稀盐酸（1:30）、凡士林、50ml量筒、盛水圆筒（高30cm）、60ml玻璃广口瓶（瓶口与注射器直径相当）、50ml注射器（要求活塞不要太紧，内壁上可涂凡士林）
（2）设计图
4 操作方法（图1）
（1）首先在软橡胶塞上打一孔（稍偏中心，使注射器套上后刚好处于塞子中央）然后套上去掉针头注射器（此时注射器活塞处于底部）并用透明胶将二者接合处封起来，塞子周涂上凡士林，塞上玻璃瓶后装置体积约为160ml，重量约为1.1N，因此装置沉于水中其受到的浮力约为1.6N，排水量为160ml。
（2）然后在瓶中放大约50g（约0.5N）石灰石、用小量筒量取40ml即将倒入玻璃瓶的稀盐酸，石灰石、稀盐酸连同塞子、玻璃瓶、注射器共重200g，装置沉入水中时当排水量达到200ml（160+40）时，注射器活塞退出40ml，此时浮力与重力相等，整套装置将越过悬浮状态开始上浮。
（3）将圆筒装满水，将稀盐酸倒入玻璃瓶中，立即塞上带注射器的塞子并旋紧，将整套装置沉于圆筒中，由于瓶中石灰石与稀盐酸反应产生二氧化碳，注射器活塞将不断退出、排水量增大，浮力亦随之增大，圆筒中水面不断上涨，3、5min后，当活塞退行到40ml刻度时（为便于观察也可在圆筒外壁水面上涨40ml位置粘上红纸条作标记），浮力增大到等于装置重力，装置将越过悬浮状态开始上浮，随着反应进行，注射器逐渐露出水面，最后，活塞退行到注射器尾端，塞子上部的水全部排出，水面再上升一段距离。
5 注意事项
（1）装置必须保持严格的气密性。
（2）稀盐酸浓度不能太高，否则反应过快，装置放入水中后马上浮起不利师生观察和教学讲解，浓度要求装置放入后3~5min能浮起来即可。
（3）实验时反应物一方不能过量太多，否则若产生的气体量不够多的话，会导致整个装置浮不起，或者是产生的CO2量太多将塞子从注射器中冲出，影响实验效果。
（4）此方法中所用药品也可用锌粒和稀硫酸反应产生氢气代替。
6 设计评价
设计思想富有创造性，取材方便、操作简单、效果明显，可全面推广。
(栏目编辑王柏庐)
