高中物理 探究掀不开的报纸实验的奥秘学法指导 VIP免费

探究“掀不开的报纸实验”的奥秘1问题的提出“掀不开的报纸实验”来源于前苏联的一本教学参考书。中央电视台少儿节目中曾演示过这个实验。一根木条一部分置于桌面之外，在木条另一部分上铺张报纸，当用力撞击伸出桌面那部分木条时，出现了意想不到的结果：木条被击断了。似乎桌面上铺的那张报纸有几十斤的重量将它下面的那段木条稳稳地压住了。电视节目中的实验人员解释其中的原由是大气压压住了报纸。这时有学生提出质疑：大气压到处存在，报纸上表面受到大气压作用，下表面同样会受到大气压作用，其结果上下表面压力相等而抵消，为什么还会有压力压住报纸呢？究竟是谁压住了报纸？2引导学生分析现象提出初步假设学生针对该课题七嘴八舌议论开来，我们生活在大气的海洋中，空气中的物体都会受到来自各方向的大气压作用，报纸也无不例外地受到向上和向下的大气压的作用而处于平衡状态，那么，又会是谁压住桌上那段木条而不翘起呢？学生们在已有知识的基础上分析认为只有从大气压以外的作用途径寻找对象，有人提出可能是空气阻力，也有人提出可能还有惯性在作怪，学生们最后提出他们的猜测：是空气阻力和惯性共同作用的结果。假设1：空气阻力+惯性。3实验设计并收集数据学生根据分析结果，针对初步假设进行可行性分析及设计。（1）首先应排除大气压的因素，需选择一个大气压不起作用的环境：透气的钢丝网作实验平面。（2）选用器材：钢尺32cm；重锤50g；报纸10g，5×39cm2；棉布90g，46×79cm2；塑料布20g，45×4cm2。（3）设计对比实验，仔细观察实验现象。在桌面和钢丝网上分别用报纸覆盖部分钢尺，以同样的冲量撞击钢尺的伸出部分，观察并记录实验现象，见表1。注：钢尺伸出接触面长度10cm。将报纸换为棉布和塑料布进行实验，得到相同结果。4分析实验现象上述实验清楚表明，微小的冲量作用于钢丝网上伸出接触面的钢尺部分，就可掀动报纸使钢尺弹出，而桌面上的实验结果则完全不同。为什么会出现如此鲜明的对立现象昵？学生积极思维，分析现象，提出各自看法，相互辩论，最后在争论中统一了认识：空气阻力+惯性的假设不成立，因为从实验现象没有得到任何支持此假设的证据。5重做实验，观察现象，再次提出假设上述实验说明假设1不成立，此结果让学生陷入困境，教师及时引导学生重做桌面实验，同时注意观察现象。学生在反复实验和细致观察的基础上，发现在实验中，报纸或棉布的四周好像被粘在桌面上一样，报纸下的尺端部位却微微鼓起个小包。奇异现象的发现，引发出学生极大的探究兴趣，你一言我一语地发表观点和猜测，最终形成新的假设，报纸上下表面都受到了大气压的作用，只是上下表面受到的压力可能不相等，存在一个差值。假设2：报纸上下表面的大气压力差。6设计实验并进行验证（1）用报纸覆盖在桌面的钢尺上，测量钢尺伸出桌边不同长度、重锤施加不同冲量的撞击结果，见表2。（2）分别用棉布和塑料布覆盖在桌面的钢尺上，测量钢尺伸出桌边不同长度、重锤施加不同冲量的撞击结果，见表3和表4。（3）用硬纸板做同样的实验，记录实验结果，见表5。7分析讨论并作出解释在以上用钢尺代替木条的模拟实验中，可以概括如下特征：（1）软质物体覆盖钢尺时，作用较大冲量，仍能压制钢尺不被弹出。（2）硬质物体覆盖钢尺时，不论作用多大冲量，钢尺均被弹出。（3）对软质物体，在冲量大到一定程度时，钢尺振动加大或弹出。上述现象表明，该实验并不像电视节目中实验人员解释的那么简单，仅仅是大气压作用于报纸的结果。实验中学生发现在钢尺经受撞击后，报纸、棉布与塑料布中间部位都会有略微鼓起，这说明报纸（以报纸为例）与桌面之问的空隙增大了。在撞击的一瞬间，钢尺的一端被压下，而另一端弹起，将报纸向上顶起，使报纸与桌面间空气体积增大，而此时外界空气来不及补充进来，根据玻意尔定律，报纸与桌面间气体压强减小，从而使报纸上下表面形成压强差。所以，应该是这个压强差牢牢地将报纸压住。硬纸板的对比实验进一步证明，当钢尺一端受力，另一端翘起，硬纸板当即被钢尺顶起，整个纸板离开桌面，在尺端不能形成瞬间封闭的空间，外界气体迅速填补进来，使其不能形成压强差，所以...