王攀
乌鲁木齐市第四中学 830000
摘要：教学中按照传统的覆杯实验去做，却遇到了不少问题。尝试着用一支注射器替代玻璃杯进行改进，克服了覆杯实验一些不足之处，增强了演示效果。并将改进实验进行了拓展，通过“真空”的环境直观证明了大气压托住了纸片。最后使用改进的实验装置进行了延伸粗略测量大气压。
关键词：覆杯实验、大气压强、注射器、抽真空。
正文：
八年级物理第九章第三节《大气压强》每到这个章节，我都要给学生做覆杯实验。“覆杯实验”是经典的物理实验，该实验取材非常容易，操作较为简单，与学生的认知产生矛盾，能调动学生的学习兴趣。
一、实验原型
传统得覆杯实验是首先把水杯正放在水平桌面上，装满水，然后在杯口盖上硬纸板，把杯身倒过来，可见硬纸板不脱落。之后，再将杯身倾斜，让杯口朝向不同的方向，学生发现硬纸板均不脱落。由此引导分析并得出结论，空气内部朝各个方向都存在压强。该实验设计很好，但是我在教学中按照传统的覆杯实验去做，却遇到了不少问题。
二、实验的缺陷
实际教学操作覆杯实验中发现，存在以下几个问题：
1、采用较薄的纸片，浸湿后变软，当杯口稍作移动时，由于大气压强的作用，会使软纸片发生比较大的形变，此时在杯口部分产生大量褶皱或水会往缝隙中流出，实验成功率低。
2、用硬纸片，较难寻找到容易吻合，密封性好的。
3、覆杯实验中，玻璃杯的杯口水平放置以及其他方向时，理论上由于空气和水一样都是流体向各个方向都有压强，水和纸片都不会落下，但实际操作时实验的成功率不高。
4、在做完覆杯实验后提问“为什么纸片没有落下？”时，学生会有两种观点（1）水将纸片和杯子粘住了（2）纸片受到空气向上的力。学生有这两种观点是符合认知规律的，事实上“水将纸片和杯子粘住了”对学生来说，更有直接的生活经验。身为教师很难有力的否决学生的这种认识。
5、有时在做覆杯实验时不小心将气泡混入杯中，学生认为实验失败时，却发现被子倒置后水和纸片都没有落下，再做，发现杯中空气再多一些实验也能成功，即使没有水，潮湿的杯口也能将纸片吸住不掉，这些现象似乎在佐证学生认为所分子间有吸引力的认识。这样的情况下教师自己也很难对此给出一个令自己信服的解释，即使有的教师能给出科学的解释，却也无法向学生解释清楚，直接简单硬性说明“是由于大气压的存在将纸片托住了，从而使一张小纸片托住了满满的一杯水。”这时该实验已经失去了它应有的效果。
三、实验的改进
我尝试着进行以下改进，克服了以上一些不足之处，增强了演示效果，可见性强，操作方便，易取材，易制作。
改进的具体方法：取一支注射器替代覆杯实验中的玻璃杯。操作时只需拔出注射器中的活塞，用手指堵住注射器的小孔，向筒内注满水，盖上纸片，将其倒置水和纸片都未落下，而且注射器筒口水平放置以及其他方向时也不会落下；松开手指，水和纸片都落下。
改进后的实验取材容易，操作简单，成功率高。整个操作保持着覆杯实验操作的过程及其简便性。仅仅增加一个手指的“堵”和“松”的动作。通过上述两次实验对比，可以轻松地在不经意间排除学生的“水的粘力”的猜想。
四、实验的拓展
面对学生的观点，我们作为教师不能轻易的否定其一肯定其二，必须通过实验来证明。假如纸片是被空气托住的，那么没有空气，纸片就会往下掉，由此，可以引导学生设置一个真空的环境，利用声音不能在真空中传播的实验——玻璃钟罩实验作为铺垫，使学生借助已有经验，顺利完成新知识的建构。我又将上述改进实验进行了进一步拓展。
拓展的具体方法：将抽气盘放在水平桌面上，在注射器中装满滴有红墨水的水，用纸片盖住瓶口，注射器外侧保持干燥，倒置于三脚架上放在玻璃钟罩内。用抽气机抽气，当将钟罩内的空气抽出到一定程度时，纸片掉落，液体从瓶口流出，由此说明纸片原来是被空气托住的。选用液体中滴有红墨水是为了使实验现象更明显。为了防止抽气过程中液体进入抽气机，应将外用吸水纸吸干，保持外干燥。为了防止纸片掉落后液体会倒吸进入抽气机提前在软管处夹上止液夹。
拓展实验使学生更进一步清晰的认识到覆杯实验中，若没有大气压，纸片会掉下，从而直观的证明了，是大气压把纸片托住了。
五、实验的延伸
使用注射器做覆杯实验不仅能证明大气压的存在，还能利用注射器估测大气压的值。
实验原理：
1、，其中F为大气压力，S为受力面积，V为注射器筒上所标明的容积V，L为注射器的全部刻度长度。
2．二力平衡知识。当注射器中的活塞刚开始滑动时，活塞所受的大气压力近似等于弹簧测力计的拉力大小。
实验器材： 2ml的注射器、弹簧测力计、刻度尺。
实验步骤：
1．把注射器的活塞推至注射器筒的底端，排尽筒内的空气，然后用—个橡皮帽封住注射器的小孔。
2．用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部，使绳的另一端与固定在墙上的弹簧测力计的挂钩相连，然后水平向右慢慢地拉动注射器筒。当注射器中的活塞刚开始移动时，记下弹簧测力计的示数F（近似等于大气对活塞的压力）。观察并记录注射器筒上所标明的容积V，用刻度尺测出注射器的全部刻度长度L。求 得活塞的横截面积。
3．由计算此时大气压的数值。
真正有效的实验是让学生走出误区，真正了解和理解科学规律。在实验教学中，多实践、勤反思，从可视效果入手、从方便操作入手，从方案合理入手加以改进，充分挖掘教学资源，就地取材，立足生活，创设情境，把握好实施要点，这样才能为学生提供更多的设计实验和参与实验的机会，才让物理实验更加生动有效。初中物理教材中涉及到的实验都是有代表性的典型实验，在课堂教学中除了尽量采用这些典型的实验外，还可以根据学生实际的学习状况，对部分实验进行适当的改进或创新，使学生得到更多的感性认识和体验，进一步感悟、理解和应用物理规律，培养科学的实验意识和习惯，更好的实现三维教学目标。帮助学生树立一个严谨的科学态度、一个活跃创新的思维意识，为学生的终身学习奠定基础。也是我作为一名教师的目标。
参考文献：
【1】中学物理2015年8月 初中物理演示实验教学的改进研究 赵志强
【2】物理通报2011年第8期 覆杯实验的新设计新发现 陶本友