空气对流演示器的设计与应用||实验研究
空气对流演示器的设计与应用
山东省邹城市大束镇凰翥小学
“热对流”实验是小学科学教学的一个难点。教学中, 我发现学生由于缺乏感性认识, 再加上空气又是看不见摸不着的, 借助书中室内暖气片使屋子变暖的图片, 学生很难理解热在空气中的传递方式。这部分内容的教学效果一直不理想。于是我重新设计制作了一套空气的热对流实验装置, 对现有实验进行了改进, 突破了难点, 使学生能更顺利地建构起关于热对流的科学概念。
一、制作材料
亚克力板、木板、直径3cm长15cm玻璃管2个、铁片、蜡烛、铁钉、线、香或者艾绒等。
二、制作方法
(1) 取36cm×20cm×1.5cm的木板一块, 20cm×2cm×2cm的木条两块。将木条钉在木板底部, 作为底板。 (见图1)
(2) 取19cm×24cm的亚克力板, 在窄边底部打4个直径3cm的圆孔。
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图1 底板
(3) 取36cm×20cm×1.5cm的木板, 在中心线上, 距离左侧5cm处打孔, 在距离右侧3cm处打孔。孔都钻成图2右侧样式, 宽处直径3cm, 窄处直径2.5cm。 (两个钻头, 两次完成。)
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图2 板左右两侧打孔
(4) 取36cm×24cm×1cm的木板, 在距离左侧3cm处, 割出一个8cm×18cm的缺口, 切割成图3形状, 作为箱体的背面。切割下来的8cm×18cm的木板制作推拉盒。
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图3 切割缺口
(5) 小箱体背面设计为推拉盒, 便于安放蜡烛。中间放置直径2.5cm×2cm的铁管, 作为蜡烛燃烧器。打孔、套丝, 拧入螺栓, 用于固定蜡烛。盒体外侧周围安装密封条。
(6) 取19cm×24cm的木板两块, 与上述材料钉成图4形状。亚克力板将空间分为24cm与12cm两部分。箱体的前面为透明的亚克力板, 背面木板分成两部分, 一部分密封, 一部分作为推拉盒。
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图4 组装箱体
(7) 线香燃烧与风车安放装置制作。
如图5, 用宽为3cm薄钢片, 弯成直径3cm的圆环, 开口对侧焊接5cm×2cm的直角形铁片。铁片上面根据线香与风扇杆的粗细程度, 打上相应的孔, 便于安放线香与风车。由于薄钢片具有较强的弹性, 可以直接卡套在玻璃管上。
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图5 线香燃烧与风车安放装置制作
(8) 备件制作。
a飘带制作。取一轻柔的布头, 一头用回形针固定, 便于悬挂于箱体内的挂钩上。
b三色风扇制作。取一废旧儿童三叶小电扇, 染成红黄蓝三原色。电扇有两种安放方式, 小电扇可以向下;大电扇可以向上放置。注意, 务必要根据气流的方向, 调整叶片安放的方向。
c飘绒制作。从羽绒服内取一羽绒, 粘合在细丝线上, 取最合适的长度, 固定在回形针上。
d火焰制作。取轻柔的红色废布条, 扎成火焰形状, 连接杆直径与连接孔直径相同。
三、实验操作过程
(1) 打开推拉盒, 点燃蜡烛并固定, 关闭推拉盒。
(2) 点燃艾绒, 插到燃烧器上。
(3) 蜡烛燃烧使火焰周围的空气受热膨胀, 密度变小, 热空气便沿着烟囱自然上升, 所以烟囱上的风扇转动了。
(4) 观察风扇转动时, 风扇叶片颜色的变化过程。三原色变成了七彩的颜色。
(5) 观察烟雾、飘带、羽绒的走向。
(6) 如果把风扇改为布火焰, 上升的气流推动布条向上飘动, 动感十足。该实验, 用烟雾、飘带、羽绒、火焰三种物体呈现的现象, 解释了热空气的对流运动路线。 (见图6)
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图6 热空气的对流运动路线示意图
四、创新点与意义
(1) 取材方便, 造价低廉, 有一定的市场价值。
(2) 操作简单, 现象明显, 能直观演示空气对流现象。
(3) 可操作性强, 有利于学生探究学习。
(4) 该教具还可以演示风的形成。
本来来源于《教育与装备研究》2017年7期