巧用鸡蛋的物理实验.doc

巧用鸡蛋的物理实验 作者：李海军文章来源：教学仪器与实验点击数： 835更新时间：2008-12-4 中学物理的课程目标是提高全体学生的科学素养。通过物理课程的学习，学生不仅应掌握物理知识、实验技能，了解物理研究的过程与方法，而且还应具有物理学习甚至研究的情感态度与价值观。其中最重要的是能领略自然界的美妙与和谐。美国物理学家费曼曾说:“学过科学以后，你周围的世界仿佛变了样子。”这才是科学教育的真谛。新课程提倡的从生活走向物理的思想并不仅仅是为了提高学生学习物理兴趣的权宜之策，而是对物理教育本真的追求。本文例举了几个与鸡蛋有关的实验，在教学实践中可以有效地激发学生的物理学习兴趣，加深对概念的理解。(1) 惯性实验如图1 所示，在装有水的杯子上放一塑料片，把鸡蛋放在塑料片上。用塑料尺猛弹塑料片，塑料片在水平方向上受力飞走，而鸡蛋在水平方向上几乎不受力，保持惯性而静止，在重力作用下而落入杯中。在此实验中，鸡蛋在水平方向上并不是不受力，而是所受的力相对很小，可忽略不记。图2 浮沉子(2) 浮力实验如图2 所示，鸡蛋放在清水中会沉入水底； 若放入事先配好的盐水中，鸡蛋会浮在水面；如果配制合适的盐水，鸡蛋会悬浮在水中。也可以用鸡蛋制作浮沉子。把鸡蛋放入清水中，用长颈漏斗将少量浓度较高的盐酸注入容器底部，蛋壳中的碳酸盐与酸反应生成二氧化碳，二氧化碳附着在蛋壳上，鸡蛋所受的浮力增大，鸡蛋上浮；上浮后气体放出，浮力减小，鸡蛋下沉，如此反复。这类实验是利用鸡蛋的密度与水接近的特性。经测量新鲜鸡蛋的密度在1108 103 kgPm3 1109 103 kgPm3 之间，因此用鸡蛋较容易做这类实验。123下一页 (3) 瓶吞蛋实验瓶吞蛋是一个说明大气压存在的生动实验。如图3 所示，找一个瓶口比鸡蛋略小的玻璃瓶，点燃蘸了酒精的棉花，投入瓶中，把剥了壳的熟鸡蛋封在瓶口，瓶内的火熄灭，温度降低，气压减小，由于瓶内外的压强差把鸡蛋压入瓶中。如果使瓶倒置，并对玻璃瓶进行加热，可以使吞入瓶内的蛋再吐出来。有人用气球代替鸡蛋来做该实验，虽然比较经济，但由于气球本身是软的，就缺少必要的悬念。(4) 瓦碎蛋全瓦碎蛋全是一个精彩的演示实验，能有效地提高学生学习物理的兴趣。在桌子上摊一块海绵，在海绵上放4 个鸡蛋，在鸡蛋上再放一块海绵，海绵上放一块木板，在木板上摞三四块砖，再在砖上放一块瓦片。用锤子猛地敲击瓦片，瓦片被击碎，而下面的鸡蛋却安然无恙。这个实验与杂技中的肚上砸石、头顶开砖等有异曲同工之处。由于锤子与瓦片的接触时间较短、面积较小，破坏力主要集中在瓦片上，而向下传递后鸡蛋受力时间较长、面积较大，所以失去破坏性。(5) 鸡蛋砸墙鸡蛋那么脆弱，平时需要细心保护才不破。用鸡蛋去砸用布做的墙能行吗? 演示时让两名学生拉住布的四角，让其他的学生拿鸡蛋用力向墙上砸。由于鸡蛋的特殊结构，布与鸡蛋的接触面积较大，又加上布是悬着的，蛋与布的接触时间被拉长，根据冲量的知识，鸡蛋不会破。在实验时，学生开始不敢用力，怕鸡蛋被扔烂。当他们发现用全力扔而鸡蛋仍不破时，都感到不可思议。在演示时，布的下面两个角要向上提起，形成一个皱折，防止鸡蛋从布上落到地上而摔碎。(6) 握鸡蛋握鸡蛋是我们熟悉的一个有关鸡蛋的话题。用力握鸡蛋，只要用力均匀，一般很难把鸡蛋握烂。但是刚出生的小鸡却不费力地破壳而出，原因是什么呢? 除了由于小鸡的嘴较尖，与蛋壳的接触面小之外，还在于蛋壳的弧形结构。通过定量实验很容易发现，同样厚度的蛋壳，从蛋壳的外面和里面来砸蛋壳，两者所能承受的力明显不同。(7) 立鸡蛋我们都知道哥伦布立鸡蛋的故事。那能不能把完整的鸡蛋立在桌面上呢? 在我国的某些地方有一个立鸡蛋的传统，据说在立春时节谁能把鸡蛋立起来，谁在这一年将幸福、平安。按照物理学的观点，只要鸡蛋的重心通过鸡蛋与桌面的接触面，鸡蛋将会处于平衡，只不过这种平衡属于不稳平衡。若用放大镜观看蛋壳，会发现蛋壳并不是完美的曲线，而是凸凹不平的。通过测量，鸡蛋的凸点之间的距离约为015018mm ，只要有足够的耐心，不管鸡蛋是生的还是熟的，也不管鸡蛋的大头或者小头在下面，你都可以把鸡蛋立起来。如果把鸡蛋放在水中，你会发现鸡蛋一般总是大头在上面，不论你怎样放置，松手后总是一样。这是为什么? 这也是平衡问题，在水中除了重力外，鸡蛋还受到浮力。与重力有一作用点重心一样，浮力也有一作用点称为浮心，当浮心高于重心时，鸡蛋处于稳定平衡。由于鸡蛋的气泡一般在大头处，所以大头一般在上面。(8) 生熟鸡蛋的鉴定鉴定生熟鸡蛋，通常的办法是用手拨动鸡蛋，使鸡蛋在桌面上旋转。旋转较快的是熟的；旋转较慢且不稳定的，则为生的。同样，当鸡蛋旋转起来以后，用手按一下