DIS試驗(yàn)與傳統(tǒng)試驗(yàn)的比較做功改變物體內(nèi)能試驗(yàn)壓縮空氣做功

DIS實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的比較做功改變物體內(nèi)能實(shí)驗(yàn)壓縮空氣做功做功是改植物體內(nèi)能的一種方式，''緊縮空氣使硝化棉熄滅〃是做功改植物體內(nèi)能中經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，此實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)便且耗時(shí)少，深受廣闊物理教員的喜歡。多年來(lái)，不少物理教員對(duì)此裝置停止改良、改良和自制，取得了優(yōu)秀的效果。''緊縮空氣做功〃的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)用力用力把活塞向下壓，蘸有乙醚的棉花球（紅磷粉末）熄滅起來(lái)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)操作復(fù)雜，現(xiàn)象清楚，課堂教學(xué)起來(lái)十分愉快和輕松，深受先生和教員的喜歡。實(shí)驗(yàn)儀器：硝化棉、酒精、打氣筒實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私夤εc能的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)原理：了解功與能的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)原理：氣體緊縮，外界對(duì)氣體做功，氣體的內(nèi)能添加，溫度降低實(shí)驗(yàn)步驟:用鑷子夾一些占過(guò)酒精的硝化棉放入打氣筒中，硝化棉一定要疏松且不要太多，迅速向下壓打氣筒，速度要快，如圖5-9所示。我們發(fā)現(xiàn)：硝化棉熄滅起來(lái)了?？偨Y(jié)：用手向下壓打氣筒的話，手對(duì)總結(jié)：用手向下壓這個(gè)壓力會(huì)與打但這并不是空氣摩擦生熱可疏忽功發(fā)生的作用效打氣筒有向下的壓力氣筒內(nèi)壁摩擦發(fā)生熱溫度降低的主要緣由不計(jì)。這個(gè)壓力所作的果即：緊縮空氣，使其圖5-9做功的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)圖溫度降低，從而使硝化棉的溫度降低，直抵到達(dá)硝化棉的熄滅點(diǎn)（硝化棉的熄滅點(diǎn)很低〕，使其熄滅起來(lái)。直接地證明了空氣的溫度降低，我們知道：溫度降低的話，那么物體的內(nèi)能一定增大，即空氣的內(nèi)能一定添加。從而也就說(shuō)明：這個(gè)壓力所作的功降低了空氣的內(nèi)能，即做功可以改植物體的內(nèi)能。實(shí)驗(yàn)進(jìn)程隨同著光、聲等現(xiàn)象，說(shuō)明活塞對(duì)氣體做功使氣體內(nèi)能添加，溫度降低，到達(dá)乙醚（紅磷）的著火點(diǎn)。這個(gè)壓力會(huì)與打但這并不是空氣摩擦生熱可疏忽功發(fā)生的作用效這個(gè)實(shí)驗(yàn)有時(shí)不一定可以使硝化棉熄滅起來(lái)，主要緣由如下：11）向下壓打氣筒的速度太慢；〔2〕放入打氣筒內(nèi)的硝化棉量太多；（3〕打氣筒的密閉性不高。''緊縮空氣做功〃的DIS實(shí)驗(yàn)雖然多年來(lái)，物理教員對(duì)''緊縮空氣體積做功〃的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)停止改良和自制，但效果并沒(méi)有質(zhì)的提高，無(wú)法用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)支持實(shí)驗(yàn)結(jié)論哦。而DIS實(shí)驗(yàn)可以很好地補(bǔ)償這一缺乏,顯示了自身的諸多優(yōu)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)器材：注射器、座架、計(jì)算機(jī)、溫度傳感器、數(shù)據(jù)采集器實(shí)驗(yàn)原理：了解功與能的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)原理：氣體緊縮，外界對(duì)氣體做功，氣體的內(nèi)能添加，溫度降低實(shí)驗(yàn)步驟：(1)首先按如圖5-10銜接實(shí)驗(yàn)裝置，先將注射器固定在座架上，銜接溫度傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)。〔2〕翻開(kāi) 計(jì)算機(jī)中的數(shù)字化 實(shí)驗(yàn)室軟件，點(diǎn)擊 ''通用軟件〃翻開(kāi) 窗口后，對(duì)''傳感 圖5-10緊縮空氣做功的DIS實(shí)驗(yàn)圖 器”、''圖像〃停止設(shè)置；在圖線設(shè)置〃中，選擇''X軸〃為時(shí)間t,起始時(shí)間為0；''y軸〃為溫度T,起始溫度為0。(3)點(diǎn)擊''末尾采集〃按鈕后，用力漸漸推壓打氣筒手柄并觀察圖像，擠壓到最大水平后放開(kāi)手柄并觀察圖像。如圖23所示。(4)觀察計(jì)算 機(jī)上的圖像5-11, 讓先生討論并剖析 實(shí)驗(yàn)圖像的規(guī)律，歸 結(jié)出外界對(duì)氣體做 圖5-11緊縮空氣做功〃的DIS實(shí)驗(yàn)圖像圖 功和氣體對(duì)外界做 功兩個(gè)時(shí)間段的溫度變化特點(diǎn)，使先生看法到做功可以改植物體的內(nèi)能——外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能增大；氣體對(duì)外界做功，氣體內(nèi)能增加?！?〕讓先生討論并解釋''做功可以改植物體的內(nèi)能〃的緣由?？偨Y(jié)：用力漸漸推壓打氣筒手柄，手對(duì)打氣筒有向下的壓力，這個(gè)壓力會(huì)與打氣筒內(nèi)壁摩擦發(fā)生熱，但這并不是空氣溫度降低的主要緣由，摩擦生熱可疏忽不計(jì)。隨著擠壓的停止，計(jì)算機(jī)視屏上的溫度逐漸上升，放開(kāi)手柄后，視屏上的溫度逐漸下降。說(shuō)明手柄緊縮空氣可使氣體溫度上升，其緣由是手柄的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為氣體的內(nèi)能，氣體的內(nèi)能添加，氣體的溫度上升，即外界對(duì)氣體做功可以使氣體內(nèi)能添加；而放開(kāi)手柄之后，圖像上的溫度下降，其緣由是手柄放開(kāi)后，氣體使手柄緩慢向前進(jìn)，氣體的內(nèi)能為手柄的機(jī)械能，說(shuō)明氣體對(duì)外界做功，氣體的內(nèi)能增加。''做功可以改植物體的內(nèi)能〃的實(shí)質(zhì)是：機(jī)械能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化。.''緊縮空氣做功〃的DIS實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的對(duì)比經(jīng)過(guò)對(duì)比DIS實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，它們兩者都有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺陷。緊縮氣體的DIS實(shí)驗(yàn)優(yōu)于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的方面：(1)環(huán)保緊縮氣體的DIS實(shí)驗(yàn)不會(huì)污染環(huán)境，且不會(huì)糜費(fèi)實(shí)驗(yàn)原料。但是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)每次實(shí)驗(yàn)都要消耗硝化棉、酒精等資料并且排放硝化棉熄滅后構(gòu)成的有毒廢氣及酒精蒸氣，不利于環(huán)保［51］。(2)可以觀察溫度變化的幅度在DIS實(shí)驗(yàn)中，先生可以觀察空氣溫度的圖像來(lái)觀察被緊縮氣體的溫度變化，不只直觀性好，而且大大提高了可見(jiàn)度，加深了先生的印象及對(duì)知識(shí)點(diǎn)的了解［52］。而傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)是經(jīng)過(guò)硝化棉的熄滅從而直接反映空氣溫度的增大，并不能反映溫度變化的幅度。〔3〕有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)支持實(shí)驗(yàn)結(jié)論從緊縮氣體的DIS實(shí)驗(yàn)中的圖像上，可以看到空氣溫度的數(shù)值變化，有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)支持空氣的內(nèi)能增大；而傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)經(jīng)過(guò)硝化棉的熄滅支持空氣溫度的降低，沒(méi)有測(cè)量空氣溫度的數(shù)據(jù)變化，缺乏實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)支持空氣溫度的增大，也就沒(méi)有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)支持實(shí)驗(yàn)的結(jié)論。(4)培育先生觀察和剖析圖像的才干。緊縮氣體的DIS實(shí)驗(yàn)有空氣溫度變化的圖像，先生可以觀察并討論實(shí)驗(yàn)圖像，迷信探務(wù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)論，進(jìn)而培育先生觀察和剖析圖像的才干；但是緊縮氣體的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)是經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來(lái)探務(wù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論，并沒(méi)有實(shí)驗(yàn)圖像。緊縮氣體的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)優(yōu)于DIS實(shí)驗(yàn)的方面：（1）視覺(jué)沖擊劇烈傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)采用緊縮空氣使硝化棉熄滅，硝化棉熄滅的現(xiàn)象觀察清楚，給先生以直觀的視覺(jué)沖擊；而DIS實(shí)驗(yàn)采用緊縮空氣觀察圖像的方法，視覺(jué)沖擊沒(méi)有傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)來(lái)得更劇烈?！?〕操作方便復(fù)雜且省時(shí)間傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)所需的器材少且操作復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)耗時(shí)少，可以很快地完成實(shí)驗(yàn)；相關(guān)于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)而言，DIS實(shí)驗(yàn)所需實(shí)驗(yàn)器材多，銜接實(shí)驗(yàn)儀器消耗時(shí)間多?！?〕極強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)興味傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中會(huì)使''硝化棉熄滅〃，而先生正處于初中階段，會(huì)對(duì)一切新奇的事物發(fā)生極大的實(shí)驗(yàn)興味，因此，''硝化棉熄滅〃會(huì)帶給先生極強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)興味；而緊縮空氣的DIS實(shí)驗(yàn)給先生所帶來(lái)的實(shí)驗(yàn)興味沒(méi)有傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)所帶來(lái)的實(shí)驗(yàn)興味大?！?〕為''機(jī)械能轉(zhuǎn)化為空氣的內(nèi)能〃的了解打下鋪墊傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)演示了緊縮空氣可以使,'硝化棉熄滅〃，而''硝化棉熄滅〃肯定說(shuō)明了空氣內(nèi)能的增大。緊縮空氣是經(jīng)過(guò)手柄向下運(yùn)動(dòng)發(fā)生的，會(huì)使手柄運(yùn)動(dòng)速度增大，也就是手柄的機(jī)械能，可以了解為：手柄的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為空氣的內(nèi)能，使先生了解機(jī)械能可以轉(zhuǎn)化