国球玩转物理学_巧用乒乓球阐释物理概念和规律

发布时间:2021-10-19 15:23:45

第 28 卷总 第 38 期 2 20 10 年 第 6 期 (上 半月)


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6 . 2 0 10

国球 玩 转 物 理学
巧 用 乒乓 球 阐释 物 理 概念 和 规律
范仲远
江苏省 丰县群益 中学 , 江苏省 丰县 221700
上 世纪七 十年代 , 睿 智的周总理 用 乒 乓 球 打 开 了 同美 国的外 交 大 门 , 在 世 界舞 台上 留 下 了一段 小 球 转 大球 的邦 交 佳 话 今 日我 们 巧用 乒 乓球来 阐释物理 概 念和 规律 , 为物 理 教 学 服务 , 下 面是 几 则 小球 转 动物 理 大 课 堂 的 实例 , 以飨 读者
l 可作 救 生衣 的乒 乓球

取 一 口径为 1 m 的喷水 嘴 , 另 一端 通过橡 胶
管连 接 自来水 , 使 之喷 出水 柱 高达 Zm 左 右 , 拿 一 橙 色乒 乓球 放 于水 柱 的顶 端 , 发 现 水 柱并 未将 乒 乓 球 冲走 , 而 是 随着 水 柱 上下 跳 动 , 宛 如美 丽 的 少 女翩翩 起 舞 , 煞 是 吸引人 能模 仿 狮子 滚绣球 的乒乓 球 在 自来水 龙头 下放 一塑 料盆 , 将 乒 乓球 放在 盆 内 , 拧 开 水龙 头 , 用手 将 漂 浮 在水 面 的乒 乓球

过 程 : 把 一枚 硬 币直接 放 在水 中 , 硬 币沉 在 容器 的底部 ; 捞 出硬 币 , 把 它放 在 开 了 口的乒 乓 球 内 , 用透 明胶 带封 上开 口, 放 于水 中 , 硬 币借 助 乒 乓球 这个 救生 衣 漂 浮在 水 面上 原 理 阐释 : 在几 乎 不 改 变 物 体重 力 的 情 况

拨 动 到水 流 下 , 这 时乒 乓球 在 水 流 的 作 用下 , 不 断 翻转 , 好 像狮 子滚 绣球一 样 活 泼可爱
不掉 落的乒 乓球

将一个 纯净 水瓶 的瓶 身部 分 剪去 , 只 留瓶 颈
和 瓶 口部分 , 这 样 就 制 成 了 一个 简 易 漏 斗 , 将 一 乒 乓球 放在 瓶 颈 内 , 然 后用 嘴从 瓶 口吹气 , 并将 瓶 颈 口端朝下 放置 , 发 现乒 乓球 并 没有 象预 料 的 那样 从 瓶颈 口掉下 , 而是 在瓶 颈 口里 不 断旋 转 倒 翻跟 头 的乒 乓球

下 , 采用 增 大 物 体 排开 液 体 体 积 的方 法 , 可 达 到
增加 浮力 的效 果 2 演 绎浮 力概 念 的乒乓 球 过程 : 用 手 将乒 乓球压 人 水 中 感 受 : 乒 乓 球对手 有一 个 向上 顶 的力 原 理 阐释 : 乒 乓 球 把 它本 身受 到 水 对 它 向 上 的 托 的 力 传 递 给 手 , 这 个 向 上 托 的力 就 是 浮 力 本 实验 借助乒 乓球 让 我们 感受 到 了浮 力 的存 在 , 增 加 了知 识 的可信 度 , 将新 课 程倡 导 的体 验

在讲 桌上放 三 个浅底 的同一 型号 的碗 , 中间
的一个 碗 中放人 乒乓 球 , 现将 吹 风机 嘴放 于 一侧 的碗 口上方 且靠 *碗 口水 * 吹风 .实 验前 让 同学 们 猜 测乒 乓球将 向 哪个碗 中翻跟 头 ?在 同学们 说 出各 种可 能情 况 后 , 再 动 手 做 一 做 , 实验 的结 果 让 很 多 同学大 吃一惊 亲密无 间 的乒 乓球 将 两 只圆形铅 笔 相 距 Z cm 用 双 面胶 * 行 的 固定在 桌 面上 , 在铅 笔轨道 的两 端 分别 放上 一 个 乒 乓球 , 然后 在乒 乓球 的 中间位 置 用 喝珍珠 奶 茶 的塑料 饮 管吹气 , 发 现两 只乒 乓球 迅速 靠拢 在 一
起 , 彼 此亲 密无 间

教 学落 到 了实处
3 反复 无 常的乒 乓球 过 程 : 把 一 大号 的可 口可乐 瓶底 部 剪 去 , 在
里 面放人 一乒 乓 球 , 堵 住 瓶 口 , 向里 面倒 水 , 乒 乓

球 始 终沉 在水 的底部 . 再 将 瓶 口浸 人 水 槽 中, 竟
然 发 现乒 乓球 在 可 口可乐 瓶 中上升 了 原理 揭 秘 : 刚 开始 乒乓 球未 上 浮 , 是 因 为它

受 到 了水 对 它 向下 的压力 后 来乒 乓球 上 浮是 因 为它 的下 表 面受 到 了水对 它 向上 的压力 , 且 这 个 压 力大 于 上表 面 受到 的 向下 的压力 , 正是 因为 它

原 理 阐释 :以上 五 个 不 同的 实 验 , 都 揭 示 的 是 流体 的 同一 个规 律 :流 速 大 的地 方压 强 小 , 流 速小 的地方 压强大 同学们 对超 出想像 的结 果 兴 趣盎 然 , 激 发 他们 学 *物理 的潜 能 , 满 足 他 们 求 新 求异 的心理
5 永不言 输 的 乒乓 球

的上下 表 面存 在这 个 压力 差 即浮力 , 才使 乒 乓 球

上浮 在 这个 动态 的实验 中, 学生对浮力产生的
根 本 原 因有 了理性 认 识

4

有 着怪 异 行 为 的乒 乓球

在水柱上跳舞的乒乓球

过程 :先将 几个 乒乓 球压 瘪 (不要 裂 出缝 隙) ,

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第 28 卷总第 38 期 2
20 10 年第 6 期(* 月)

6.2010

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抛掷 铅 球 最佳 角 度
梁德 意
江苏省板 浦高级 中学 , 江苏省 板浦 22224 1

在 山东科 学技 术 出 版社 出版 的 普 通 高 中课 程 标 准 实验 教科 书 物理 2 (必修 ) 的第 3 章 第 4 节 斜 抛运 动 中的 信 息 窗 栏 目 铅 球 出手 时
吗 ? 中说 :把 在某 一水 * 面 的 的仰角 应 该是 4 5

速 度方 向与 水* 面 的 夹 角 ) 或 仰 角 为

, 落地时

间为 t, 以抛 出点 为 坐标 原 点建立 如 图 1 坐标 系

某 物体 以一定 的初 速度 (v 斜 向上 抛 出 , 如 果 空 ) 气 阻力 可 以忽 略 , 则 它 落 回 同一 水 * 面 时 , 其 水 * 位移 ( 即射程 ) 以仰 角 为 4 5 时最 大 但 是 , 推 0 铅球 时 抛掷 点 不与 地面在 同一水 * 面上 , 而 是 离

主 h


卜 -二
图 l

地 面有 一 高 度 h , 以 大 小 相 同 的 初 速 度 分 别 按 5 4 及 40 仰 角 抛 掷 , 当 落 回 到抛 掷 点所 在 * 面 0 时 , 水*位移 以 45 的较 大.但是 , 当落到地 面 0 时 ,水 * 位 移 却 以 4 0 时 较 大 教 科 书 没 有 说 明
为什 么 , 那 么铅 球 究 竟 以多 大 的仰 角 出手 , 它 的 水*位 移 最 大呢 ? 设 铅 球被 抛 出 的初 速 度为 v , 抛 射角 (即初 然后将 它 们 放 人 透 明容 器 中 , 加 满 开 水 , 再 用 盖



落 回 同一水 * 面 时 根据 运动 的分 解 水* 方 向 :x ~ v c s . t o a
了 廿 曰 1 9
产 .

竖 方 : 一 i二,一 2 直向 n , 音
乒 乓球 转 到篮球 的后 面时 , 篮球 的影 子挡 住 了乒 乓 球 ,这 就 是 月食 现 象 , 当乒 乓 球 绕 到 篮球 的 前 方 时 , 乒 乓球 挡 住 了一 部 分光 , 形 成 的影 子 落

盖上 , 使乒 乓球 全 部浸人 开水 中 , 从 侧壁 看 , 可发
现瘪 了 的乒乓 球逐 渐复 原 , 最后 完好 如初 原 理 阐释 : 乒乓球 内受 热 的空 气 膨胀 , 将 已 瘪 的乒 乓球 鼓 圆 的过 程 真 实 的呈 现 在 同学 们

在 篮球 上 , 这就 是 日食 现象
原 理 阐释 :白炽 灯 代表 太 阳 , 篮 球代 表 地 球 , 乒 乓球 代 表 月 亮 , 形 象 地 展 示 了 光 沿 直 线 的 规

的面前 , 对 于液 体 温 度计 的测 量 原 理 的理 解 , 当
然 是水 到渠 成 的事情 6 会荡 秋千 的乒 乓球 过 程 :用 透 明胶 带 将 棉 线 一 端 粘 在 乒 乓 球

律 , 使 同学 们 对 于 月 食 日食 的形 成 有 了鲜 明而
直 观 的认 识 8 能 诊 释科 学探 究七 个 步骤 的 乒乓 球 八 年级 学生 在 刚开 始学 *物 理 时 , 对 于科 学

上 , 然 后敲 响音 叉 , 手 拿棉 线 的另 一 端 ,使 乒 乓 球
接触正 在发 声 的音叉 , 这 时乒 乓 球不 断 被音 叉 弹

探究 的七 个 步骤 既新 鲜 又 陌生 , 为 了加深 和巩 固
这个 要点 , 可在课 后让 同学们 利 用乒 乓球 探 究 其 反 弹高度 跟 哪些 因素 有关 , 并 且 用实 验报 告 的 形 式把 整个 过 程记 录下 来 , 进 一步 体会 科学 探 究 的 精髓
在新 课程 理 念指 引下 , 要 想让 知 识 引起 学 生

起 , 而 且声 音清 脆悦 耳 , 好 像 伴着 音 乐在 荡 秋千
现 象说 明 :通过 乒乓 球 的飞 舞让 学 生不 仅 看 到了一 切正 在 发生 的物 体都 在振 动 , 而 且增 加 了 实验 的可见 度 7 能演 示 日食 月食 现 象的 乒乓 球 过 程 :将 一 盏 白炽 灯 (1 0W 最 好 ) 一 个 篮 0 球放 在 桌子 上 , 调整 白炽灯 的位 置使 他们 的 中心
在 同一 高度 , 打 开 白炽 灯 , 这 时 在 白色 的 墙 壁 上

的思 维共 振 , 就需 要师 生 共 同动手 ,超 越 教 材 , 开 发教 材 , 想方设 法 动手 去 做 出 物 理规 律 , 体 验 知识 的形 成过 程 , 进一 步 培养 其创 新 意识 和 创 新
精神 (栏 目编样 王柏庐 )

有篮 球 的影 子 , 然后 将 乒 乓球 绕 着 篮 球 转 动 , 当


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