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做好实验 细致观察 设问解惑 ——一道课外实践与练习题的变异与解惑 泰州市高港实验学校 张 正 太 现行苏科版《物理》九年制义务教材，章节后面设有“课外实践与练习”即“WWW”栏目，目的是引导学生通过课外实验、社会实践活动，积极探究是什么？为什么？怎么做？八年级下册《压强与浮力》一章，该栏目中有这样一道题： 题一：小实验：如图1-a，在饮料瓶中灌满水，然后在瓶不同深处的a、b两点各扎一个小孔.将会发生什么现象？请说明其中的道理. 本题的目的是让学生通过实验观察，从小孔流出的水流射程比较，进一步得出小孔距水面越深处水流速度越大这一结论；并用p＝ρgh加以解释的.然而学生实验时，因所扎小孔的位置各异，导致观察到的水从a、b小孔射出，在水平桌面上的射程Sb＜Sa的现象（如图1-b）.为了正确引导学生科学地做好实验，探究出正确的结论.笔者先重复试验出现的多种可能性，并提出问题：⑴你认为从小孔中射出的水流的射程S会与哪些因素有关？（答案：小孔在水中的深度h及小孔到水平面的高度H这两因素有关.） ⑵怎样才能科学地探究出从小孔中射出的水流的射程S跟小孔在水中的深度h关系呢？ 学生讨论交流后，得出控制小孔的高度H保持不变，通过改变深度h（提高瓶内水面高度）比较射程这一操作方案. ⑶为了进一步探究出小孔的高度H一定时，水流的射程与小孔距水面深度h之间的定量关系.师建议将饮料瓶置于桌子的边缘（见图1-c），改变所加水的深度h，测出小孔a处射出的水流射程S，记录的数据如下表： 实验 序号 小孔高度H/m 小孔深度h/m 小孔深度的 平方根 小孔深度 平方h2/m2 小流射程 S/m 1 1.0 0.16 0.40 2.56×10－2 0.80 2 1.0 0.25 0.50 6.25×10－2 1.0 3 1.0 0.36 0.60 1.30×10－1 1.2 ①在实验中，需要测量水流的射程S，请你运用学过的物理知识帮助确定水流的射程起点O的位置.方法：_______________；原理：______________（答案是：重垂线的正下方为起点O；重力的方向总是竖直向下的）；②根据表中数据，可以得出的结论：当小孔高度H一定时，水流射程S与______成正比（答案：）. 学生经历上述探究过程，严谨的科学态度和研究方法得到培养，实验技能得到增强，思维方式得到提升. 题二：小实验：如图2，在饮料瓶中灌满水，然后在瓶不同深处的a、b两点各扎一个小孔，加盖密封（瓶中上方封有空气）.将会发生什么现象？请说明其中的道理. 这道题是新版本在原版（本文“题一”）上的变异，在饮料瓶上“加盖密封”这一变化，对学生就实验现象的描述以及释疑必将增添很大的难度，理应引起教者的足够重视.笔者现就实验现象的表述及解释阐述如下，仅供同仁教学时参考. 1、实验现象：倒入水后，密封好瓶盖时（瓶的上口内封有空气），发现（依据现象发生的先后排列）：⑴小孔a、b处均有水流出，其中a孔处的水流射程Sa逐渐变近（水流速度va逐渐变小），直至无水流出（瓶中水仍在a孔上方），b孔处的水流射程亦与上面一样，发生同步变化，即水流射程Sb逐渐变近（水流速度vb逐渐变小）；⑵当a孔处的水流刚断流时，b孔处的射程Sb不变（水流速度vb保持不变），同时会发现从a孔处有空气泡缓缓溜进瓶中水面上方填补，这一过程从a孔刚断流一直持续至水面降至小孔a；⑶水面降至小孔a后，b孔处的水流射程Sb又逐渐变小（水流速度vb又逐渐变小），直至水面降至b孔处断流. 2、现象解释：⑴刚拧紧瓶盖时，瓶内水面上方空气的气压pA与外界大气压p0相等，小孔a、b两处受到向外的压强分别是pa＝ρ水gha＋pA＞p0， pb＝ρ水ghb＋pA＞p0，且pa＜pb，故a、b两孔处均有水外流，且水的流速va＜vb；伴随着水的外流，瓶中水面上方的空气体积VA变大（一定量的气体体积VA↑，压强pA↓），即pa、b＝(ρ水ghab↓＋pA↓)↓，a孔水流处的pa率先降至p0，但在pa＞p0前，a、b两孔处外流的水流速度va↓、vb↓，射程均在逐渐变近. ⑵随着a、b两孔处受到向外的压强在变小，当pa＝ρ水gha＋pA＝p0时，a孔处刚好断流，但pb仍大于p0，b孔处水流继续外流，与此同时外界的空气就会从小孔a处缓缓地溜进瓶内水面上方填补，使得pA增大，a孔向外的压强：pa＝ρ水gha↓＋pA↑，使之保持pa＝p0（动态平衡），一直持续到水面降至小孔a位置，这么一来b孔处的压强pb＝pa＋ρ水gΔh＝p0＋ρ水gΔh（Δh为a、b两点的深度差），故这一阶段，b孔处的水流速度vb又将保持不变了（这与吊盐水时，药液能匀速流入静脉血管中是一个道理）. ⑶当水面降至a孔处时，pb＝ρ水ghb↓，故水的流速vb↓→水流射程S