气体压强模拟演示仪的设计与制作

1、 “气体压强模拟演示仪”的设计与制作 浙江省东阳市第二高级中学 陈天才 电话 05793681975 邮编 322100 邮箱ctcjly摘要：用绿豆模拟气体分子，用绿豆撞击盖子模拟气体分子撞击容器壁，通过模拟演示得出气体压强的产生原因是由于气体分子频繁撞击器壁所致，气体压强的大小与分子平均动能和分子的密集程度有关。关键词 模拟 平均动能 气体分子 密集程度 压强问题的提出气体的压强是高中物理第二册(必修加选修)第十二章的内容，在讲气体压强的微观意义和气体压强大小有关因数时，课本采用了类比的方法，先通过让学生想象雨滴落在雨伞上，会对雨伞产生一个压力，大量的雨滴连续不断的打在雨伞上就会产生一个持

2、续均匀的压力，雨滴的动能越大，雨滴越密集，产生的压力越大；从而过渡到气体分子撞击器壁产生一个冲力，大量气体分子频繁撞击器壁就会产生一个持续均匀的压力，从而指出气体压强的产生原因，并附加了一个模拟实验，用小滚珠做空气分子模型，把装有滚珠的杯子放在秤盘上方，把珠子倒在秤盘上，秤的读数会在一个位置附近摆动，来说明大量滚珠撞击秤盘，对秤盘产生一个持续的均匀的压力。在本节课中，我认为光靠学生想象雨滴落在雨伞上，缺乏直观性，同时模拟实验中把小滚珠落在电子秤上，小滚珠必然会撒落一地，重新收集就会很麻烦，如果不要，也不符合当前提出的节约型社会的理念。同时按教材的设计，小滚珠落在平的电子秤上，总有几个小滚珠还留

3、在电子秤上，这样电子秤的读数就未必是小滚珠对电子秤的压力。为此，经过思考我设计了如下的“气体压强模拟演示仪”。实验装置图：124567891003111121314 说明：(以上图中数字代表何物) 1、 T200型电子天平：用于显示压力的大小，由常熟双杰测试仪器厂出品，最大量程为200克，精确到0.1克 2 、自行车钢丝：用于固定盖子和传导压力 3、 中间带孔的橡皮塞：用于穿细玻璃管和固定玻璃管。 4 、中间带孔的木板(固定)：用于放置和固定油壶，俯视图 5、中空的细玻璃管：防止绿豆(小滚珠)对钢丝挤压产生的摩擦对压力的影响，还可以防止钢丝的摆动。6、伞形的盖子：一为模拟雨伞，二为防止绿豆(小

4、滚珠)留在盖子上。7、5L的油壶：剪去底部，用于收集下落的绿豆(小滚珠)。还由于壶是透明的，可以增加可见度。8、小孔：便于穿铁钉和固定木板。9、可动木板：中间打一孔，便于放“激活”饮料瓶，边上钻俩个孔，便于穿铁钉固定。俯视图正视图10、木架：用于整体固定。11、“激活”饮料瓶：把饮料瓶去底，同时把饮料瓶口锯开一条缝，便于插卡片；选“激活”饮料瓶的原因是因为立体感强，有一环突起，便于固定在木板上。12、铁钉：便于固定木板。13、电话充值卡：便于控制饮料瓶口的大小，抽出一点，口就大一点，插入一点口就小一点。14、重锤 ：用于校准瓶口是否与盖子中心对齐。尺寸安排：(根据本人做好的装置)从下往上看：底

5、板与第一块固定木板间距离为20厘米，固定木板与第一个孔间距离为30厘米，第一个孔与第二个孔间距离为10厘米。(尺寸随装置的大小可随意调整)。实验操作第一步 先把可动木板用铁钉固定在上面俩孔上，然后把装置按上图连接好，放水平，同时注意饮料瓶的口和油壶中的伞形的盖子的中心对齐。把电话充值卡插入“激活”饮料瓶口的缝隙中。第二步 本实验用绿豆代替小滚珠来模拟气体分子，往“激活”饮料瓶中倒入绿豆，打开电子秤的电源开关，把电子秤的示数复位为“0”，准备就绪后，慢慢抽出电话充值卡，绿豆就落到伞形的盖子上，好比是雨滴落到雨伞上，能够和课文很好对应，同时观察电子秤示数的变化，从实验中我们可以很明显的观察到读数随

6、饮料瓶口子的变大而变大，口子越大，落下的绿豆就越多，撞击到伞形的盖子上的绿豆也就越多，对盖子的冲击力也就越大，如果把瓶口固定不变时，我们可以看到电子秤的读数也基本不变；用绿豆模拟气体分子，以绿豆撞击伞形的盖子来模拟气体分子撞击器壁，从而能够形象说明气体的压强与分子的密集程度有关。分子越密集，压强也越大。 由本人的装置在瓶口距离盖子20厘米，瓶口最大时得出电子天平的稳定示数为29.0-29.5克力。且可维持较长时间。第三步 把可动木板用铁钉固定到下面的俩孔中， 注意饮料瓶的口和油壶中的伞形的盖子的中心对齐。把电话充值卡插入“激活”饮料瓶口的缝隙中。把油壶中的绿豆先倒出来，重新装到饮料瓶中， 把电

7、子秤的示数复位为“0”，准备就绪后，慢慢抽出电话充值卡，绿豆就落到伞形的盖子上，从实验中我们可以很明显的观察到读数随饮料瓶口子的变大而变大，在瓶口(第二步)一样的前提下，我们还可以看到读数比第二步时的读数要小一些，原因是由于瓶口到盖子的距离小了，绿豆落到盖子上时动能小了， 撞击力也就小了。通过模拟演示，从而能很好的说明气体的压强与气体分子的平均动能有关，平均动能越大，压强也越大。 由本人的装置在瓶口距离盖子10厘米，瓶口最大时得出电子天平的稳定示数为20.0-20.5克力。且可维持较长时间。结论：由上面模拟实验得出：气体的压强的大小与两个因素有关：一个是气体分子的平均动能，一个是分子的密集程度。本装置的优点与注意点1、本装置的整体性好，便于携带和演示。2、实验效果明显，可见度高。稳定示数持续时间长。3、