在科技日新月异、社会飞速发展的今天,高等院校肩负着为社会输送应用型人才的重大使命。为了更好地适应这一时代需求,远景学院紧跟时代步伐,十年来精心打造了物理学类通识教育课程,致力于为学生提供宽广的知识视野和深厚的学科基础。
本周的《物理与人类生活》课堂上,在许永红老师的引导下,学生们不再是被动的知识接受者,而是成为了课堂的主角。同学们通过亲手操作实验,深入探索物理学的奥秘,感受物理知识与日常生活的紧密联系。这种实践性的教学方式不仅激发了同学们对物理学的浓厚兴趣,更培养了他们的创新思维和解决问题的能力。
一、覆杯实验——验证大气压强的存在
课堂上,许老师首先向同学们介绍了覆杯实验的原理和步骤。覆杯实验的原理是利用大气压强将水托住。当玻璃杯内装满水并用纸片盖住杯口时,杯内形成了一个相对封闭的空间。由于大气压强的存在,纸片受到向上的压力,这个压力与杯内水的重力相平衡,因此纸片能够紧贴在杯口,阻止水的流出。接着许老师详细演示了实验的全过程,并且强调,为了确保实验的成功,必须确保玻璃杯内装满水,并且纸片要紧贴在杯口,不能有任何缝隙。
许老师实验演示
随后鼓励并引导同学们亲自动手进行实验,以加深他们对实验原理的理解和体验。同学们按照步骤,将纸片覆盖在装满水的玻璃杯上。接着,他们小心翼翼地翻转玻璃杯,观察纸片是否能成功托住水。
实验过程中,同学们全神贯注地观察着每一个细节。当看到纸片在大气压强的作用下牢牢托住水时,他们纷纷露出惊讶和兴奋的表情。这种直观的实验效果让同学们对大气压强的理解更加深刻。
覆杯实验
覆杯实验让同学们对大气压强有了初步的认识,紧接着,在许老师的指导下,同学们继续完成了纸片托尺实验。首先将直尺放置在桌边,让直尺的一部分露出桌面,然后给直尺盖上一张A4纸。随后,将重物从距离直尺一定高度的位置垂直地砸向桌外的直尺。当重物猛烈地撞击直尺时,大家惊讶地发现,原本应该被击飞的直尺在A4纸的托举下竟然保持不动。
这一实验结果让同学们感到十分惊奇,他们纷纷表示难以理解。许老师解释道,这也是由于大气压强的作用。当重物撞击直尺时,虽然产生了巨大的冲击力,但这一力量并不足以克服大气压强对纸张的垂直作用力。因此,尽管重物猛烈撞击,但直尺仍然能够在A4纸的托举下保持不动。通过这次实验,同学们对大气压强有了更加深入的理解。
纸片托尺实验
二、伯努利原理实验——探究气体流速与大气压强的关系
接着,许老师和同学们一起做了伯努利原理实验。实验过程中,许老师和同学们准备了两张A4纸,将它们平行相对放置后,用吹风机向两张纸之间的缝隙吹风。令人惊讶的是,两张纸并没有因为吹风的推力而分开,反而紧紧地吸在了一起。这一现象正是伯努利原理的具体体现。
伯努利原理是流体力学中的基本原理之一,它指出在同一流线上,流速大的地方压强小,流速小的地方压强大。在实验中,当吹风机向两张纸中间吹风时,气流在狭窄的空间内加速,导致该区域的气压降低。而纸张两侧的空气流速较慢,压强相对较高。这种压强差使得两侧的空气对纸张产生了一个向内的压力,从而将两张纸推向彼此,形成了“吸在一起”的现象。
通过这一实验,同学们不仅直观地感受到了气体流速与大气压强之间的关系,还深入理解了伯努利原理在实际生活中的应用。许老师表示,这次实验不仅是一次科学探索的过程,更是一次思维启迪的旅程。它让同学们认识到,科学并不遥不可及,而是与我们的生活息息相关。飞机起飞和火车轨道旁的黄线安全警示正是基于伯努利原理的实际应用。
伯努利原理实验
实验结束后,许老师与同学们进行了深入的交流。她鼓励同学们多思考、多提问,勇于探索未知领域。学生们也积极发言,分享自己的实验心得和感受。他们表示,这次实验不仅让他们学到了知识,还让他们感受到了科学的魅力。我们期待更多的学生能够在科学的道路上勇往直前,不断挑战自我。