气球在物理实验中的妙用

气球在物理实验中的妙用

江苏徐州睢宁县双沟第二中学　宋晓楼

　　气球是生活中一种常用的娱乐产品，在物理实验教学中巧妙地运用它可以达到一些意想不到的效果。

　　一、声音在液体中传播

图1

　　先将手机装入气球内，用一根长线密封好。然后把它慢慢浸没于水槽中，并让手机的屏幕正对着学生。用另外一个手机对其进行拨号，手机开始振铃。这样，学生既可以看到手机屏幕的亮光，又可以听到从手机发出的声音。如图1所示。这就证明了声音可以在液体中传播。

　　二、水凸透镜

　　用一个透明的气球，在里面充入一部分水，用细线扎紧，让太阳光照射气球，可以观察到在气球后面出现了一个很亮的光斑。如果在气球后面较近的位置放一个物体，气球就变成了一个放大镜，通过气球观察，就可以看到物体正立、放大的虚像。

　　三、力学实验

　　1.演示力可以使物体发生形变、弹性形变

图2

　　如图2，将吹了气的气球置于桌上，用手掌压气球，可看到气球被压扁，说明力可以使物体发生形变;松开手气球恢复原状，说明气球发生的是弹性形变。

　　2.演示压力的作用效果

　　a.如图3，一手手掌平压在气球上，另一手用手指顶住气球，可看到，与手掌接触的那部分气球形变较小，而手指顶着的那部分气球形变明显，并且用的力越大，形变越明显。

图3                                       图4

　　b.如图4，把气球放在钉板上，再把木板放在气球上，向木板上施加压力，气球形变但不会被钉板上的钉刺破，说明压力的作用效果与受力面积有关。

　　3.体验液体压强的存在

图5                                   图6

　　如图5，向玻璃管内加水，玻璃管底部的气球膜向下凸出，说明液体对容器的底部有压强;如图6，把下部蒙有气球膜的玻璃管插入水中，橡皮膜向内凹，说明液体内部有压强。

　　4.演示影响液体内部压强的因素

　　在玻璃管的开口侧面和管底套上弹性较好的气球胶膜并扎紧，用透明胶管(可用输液管)加长玻璃管后向管内注水，随着胶管上端的升降，看到液面越高气球胶膜越凸出，换成不同管径或液体再做，以说明液体内部压强与高度和液体密度有关。

　　5.演示大气压的作用

　　准备一个吹胀的气球，一只边缘平滑的塑料杯(或碗)。先让气球表面沾些水，再在塑料杯(碗)里倒满开水，过一段时间将开水倒掉，接着把塑料杯倒扣在气球上。等一会儿，摸摸杯子已经变得很冷了，拿起气球再翻个身，可见塑料杯挂在气球下，不会掉下来(可能要多试几次才能成功)。原因是被开水烫热的杯中充满了热空气，扣在气球上以后，杯口被密封，等里面的空气冷却了，体积缩小，使杯内的空气压强小于杯外，在杯外的大气压力作用下，杯子被吸附在气球上。若用手指按压一下杯子边沿的球膜，外面的空气进入杯内，杯子马上就脱离气球了(如图7)。

　　6.演示流体压强与流速的关系

　　如图8，把气球悬挂起来，向气球的一侧吹气，会发现气球向吹气的一侧靠近，原因是吹气的一侧气体流速快，压强小，另一侧的气体压强大故而产生一个压力差使气球发生偏转。

　　7.演示大气压的存在──吞吐气球

　　改进“瓶吞鸡蛋”实验。用制取氢气的启普发生器的下部，将小气球置于瓶口，导气管连接抽气机，当抽出(或冷却)瓶内气体时，大气压使小气球被“吞”进瓶内，再将瓶倒置，向瓶内打气(或加热瓶内气体)，小气球又被“吐”出。

　　8.演示反冲现象

　　如图9，将吸管插入气球口，用细线把其扎紧，用气筒给气球打足气，用手堵住吸管，让吸管口朝下，然后放手，会发现气球沿直线竖直上升。实验能够很好地说明反冲运动。在这里要注意选用吸管要稍长一些，有利于气球沿直线上升。

　　9.演示气体的体积与压强和温度有关

　　a.如图10所示，在直玻璃管的下端拴一个气球，把气球放入瓶中，并用塞子塞住广口瓶口。先在气球内充入一定质量的气体，封闭直管，通过弯管向瓶外抽气，发现气球变大;向里打气时，气球又会变小。表明一定质量的气体在温度不变时，压强减小，体积增大，压强增大，体积减小。

　　b.在气球内稍充气，并把直管封闭，然后把广口瓶放入热水中，使瓶内受热，就会发现气球变大，从热水中取出后稍冷却，就发现气球又逐渐地变小。可以说明气体的体积与温度有关。

　　10.物体的沉浮条件

　　用一个薄气球，装入水，密封好，缓缓放入水中，可以看到气球在水中的悬浮;然后在气球中装入酒精，则可以看到气球在水中的漂浮;最后在气球中装入盐水，则会看到气球在水中的下沉，能有效说明了液体中物体的沉浮与物体的密度有关。

　　11.显示空气浮力

　　将几个氢气球挂在弹簧测力计的挂钩上，气球静止时弹簧测力计显示出相当的示数。可以有效地说明空气浮力作用。

　　12.演示和分析浮力产生的原因

　　将可乐瓶去底后倒置，放入小气球，先按住气球缓缓加水，到水完全淹没气球才能放手，并继续加满水，气球并不上浮;再将整套装置放入有足够水位的水槽或大烧杯中，看到小气球又向上浮出。

　　13.在空气中演示浮沉条件与潜水艇原理

　　取氢气气球与空气球在空中同时释放，看到一个上浮而另一个下沉，若将二者绑拢则能悬浮于空中任意位置;此时若放出空气球中的一部分空气则两气球上升，反之若放出氢气球中的一部分气体则两球下降。可用以说明浮沉条件，还可以分析潜水艇的工作原理。

　　14.演示星系在远离我们而去

　　如图11，在气球上粘一些金属颗粒，把气球看成是宇宙，小金属颗粒是宇宙中的天体，用气筒给气球充气，气球膨胀时，任一小金属颗粒周围的其他小金属颗粒都在离他远去，可以形象地说明星系在远离我们而去。

　　四、电学实验

　　1.电荷的相互作用

　　如图12所示，气球充好气后，用干燥的丝线将气球悬挂起来。用干燥的手擦气球的表面，使球带电(手最好先在火上烘干)。用摩擦过气球的手去靠近气球，手会吸引气球，让用手摩擦过的另一个气球靠近它，两球会相互推斥。这个实验说明了电荷的相互作用。

　　2.带电体吸引轻小物体

　　用塑料梳子与头皮摩擦后去靠近吹有一定气体的气球，发现气球能被梳子吸附起来，说明带电体能吸引轻小物体。

　　在现代生活中有各种材料和造型的气球，如果我们注意加以利用或改造，可以以较低的实验成本，帮助学生理解不少物理中的“大道理”。