□苍南县马站镇第一中学 吴笔建
学生们惊叫起来:“杯子里的水变少了、消失了!”
这是我校七年级“走近科学”拓展课的一个镜头。我手中的这个杯子,通体高约20厘米,杯中央立一龙头,名叫公道杯。
公道杯是古代酒器,盛酒时只能浅平,不可过满,否则便会全部漏掉,一滴不剩,最为公道,故名,又叫平心杯。意在警示世人:凡事适度,不可过贪。
公道杯分杯体和杯座两部分,杯体内有一空心瓷管,管的上口相当于龙颔高度,管的下口与杯底的小孔连接。向杯内注水时,若水位超过龙颔上口,水即通过杯底的小孔漏光。
公道杯根据物理学上的虹吸原理制成,由于大气压的存在,利用虹吸管可以将液体从较高的地方引向较低的地方。在古时,人们就将虹吸原理用于生产和生活,如农业灌溉、战争灭火、儿童玩具,以及渴乌、唧筒、秤漏、莲花漏等计时工具。在现代,虹吸原理也有很重要的应用,如用于水处理的滤池、用于医疗的洗胃设备、卫生间和厨房排水系统,以及人人都离不开的抽水马桶等。
通过PPT的图文结合和动画演示,学生心中的谜团逐渐被揭开了。
学习科学的目的就是学以致用,下面该动手来做一只公道杯了。
准备好一根带弯的吸管、一个纸杯、剪刀、胶布、彩泥、水及水槽。我将学生每两人分为一组,首先在纸杯底部中间剪一个比吸管直径略小的孔。把吸管弯成倒U型,将吸管较短的一端,置于杯内底部,较长的一端从杯底小孔穿出,用彩泥填塞吸管和小孔之间的缝隙,再用胶带将杯底固定。
检验装置,确保无误,往纸杯里逐渐加水,水位上升,一开始没有任何异常;当水位没过吸管顶部时,奇迹出现了:似有一股神奇的魔力,水从底部的吸管流入水槽中,一滴不剩。
趁着学生余兴未减,我对实验进行升级。
我提来一桶水放到讲台桌上,让学生在不倾斜和破坏水桶的前提下,用最简单的办法让桌上水桶里的水流到地上的水桶里。
问题一出,脑洞大开,学生各种方法都想出来了,最后大家公认最佳方案——用塑料软管吸。
我让提出此方案的学生上台演示。只见他把塑料管一头放进桌上的水桶里,另一头自然垂挂到水桶外侧,弯下身子深吸一口,一股清泉就顺着塑料软管汩汩下流。
在评价环节中,我追问:“如果上面是一只鱼缸,你还会用嘴巴来吸吗?还有什么更好的方法?”
经过短暂的讨论后,我让另一学生上台演示。只见他把塑料管放进水桶里灌满水,用手指分别封住塑料管子的两头,然后把塑料管一头放进桌上水桶里,另一头自然垂挂到水桶外侧,同时松开手指,水就顺着塑料管子不断下流。教室里顿时响起雷鸣般的掌声。
“生活中你们还发现哪些地方运用了虹吸原理呢?请同学们多关注生活,多观察现象,多用科学原理进行解释。”这是我留给学生的家庭作业。