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做错一道题往里面插一支笔-这是什么操作江西物理老师自制“等离子炮”走红:用实验点燃学生学习热情

封面新闻记者 杨博

“三,二,一,砰!”一团火焰在塑料管中移动,到达桶里后发生爆炸,产生了蓝色的火焰,射出的空气将前方的易拉罐打倒……这个在网上走红的发射“等离子炮”视频,是江西景德镇一所中学的物理老师夏振东“手搓”制作的。

“等离子炮主体由塑料桶和塑料管制作,以丁烷为燃料,通过在桶内爆炸产生能量,将空气‘射’出去。”7月31日,夏振东告诉封面新闻记者,他是从2018年开始在课堂上进行各种实验来教学,此前还被央视关注过。“作为老师,初衷还是激发学生们的学习兴趣,让他们更好地掌握物理知识。”

夏振东自制的“等离子炮”射出的空气将前方的易拉罐打倒

学以致用

利用内燃机原理造了一台等离子炮

“视频是在近期一堂物理课上拍摄的一个实验,当时教学内容是讲解内燃机原理。” 夏振东介绍,内燃机原理就是通过燃料在机器内部燃烧,并将其放出的内能直接转换为动力的热力发动机,他制作的这个“等离子炮”的原理与此相似。

为何取名等离子炮呢?“火焰是这个装置的‘灵魂’,大部分火焰是一种等离子态,所以取名叫等离子炮。”他说,这个装置最初的能量是燃料的化学能,化学能通过燃烧转化成内能,内能再转化为空气的机械能,这就是教学的知识点。

等离子炮是如何工作的呢?他解释,首先进行“充能”加入燃料,点火后燃烧的火焰顺着管道流向水桶,因为管道燃料充足,所以这时候是安静地燃烧过去;等火焰到达桶中,这时候桶中的空气含量高、燃料不足,且空间相对狭小、密闭,达到了爆炸极限,就会发生爆炸;后面的桶里发生燃烧爆炸,在极短时间内对空气做功,这个空气就包含了巨大的能量冲出去,最终将易拉罐击倒。

夏振东在课堂上展示自制的“等离子炮”

手工打造

耗时2个月用塑料水桶打造

夏振东制作等离子炮的材料十分简单,都是生活中常见的,如塑料水桶、塑料管、燃料丁烷以及一个点火装置等。但这背后的制作却不简单,“台上一分钟,台下十年功,等离子炮的材料、原理都比较简单,为了安全地给学生们演示,需要不断地打磨、测试,从构思到最后实验成功,花了2~3个月。”他说。

除了等离子炮,夏振东此前还做了很多的教学实验,比如将气球击破的激光枪;可以看到闪电外放状态的特斯拉线圈;酒精枪、土豆酒精枪,等等。他说,这些实验都是“引子”,吸引学生的注意力,引发它们的好奇心,他们就会想搞清楚这些神奇的现象是怎么回事,再用知识进行解释,学习效果就更好。

“在日常的教学中平均一周都会有个小实验,像等离子炮这种‘豪华’实验,可能1~2个月才有一次。”他介绍,实验和教学的进度有关,比如教新的学习内容,主要进行小实验,如果是复习课,就会进行大实验。因为大实验涉及的知识点可能更多,如果放在前面,学生不一定能完全懂得其中的原理。实验不是单纯为了博学生们的眼球,还要为教学服务,让他们更好地掌握知识。

夏振东自制的“等离子炮”

为了孩子

初衷是提高孩子学习兴趣

“我是2016年开始当老师,第一次通过这种实验的方式进行教学是2018年,决定改进教学方式,是因为当时遇到了一定瓶颈。”夏振东说,刚到学校时想提高学生成绩,就采用“高压”的教学方式,但效果不是很明显,学生不喜欢这样,自己也很疲惫,不喜欢这种状态,就想有没有更好的教学办法,来让孩子们更爱学习。

“物理其实就是以实验为基础的学科,就想回归物理的本源,在教学中加入实验。”他介绍,第一个实验就是火烧气球,在气球中加入水,水的比热容大,能吸收大量热量,当火焰的热量传到气球时,水迅速吸收这些热量,帮助气球冷却,使其温度始终低于熔点,因此气球不会被烧破。后来发现,这样做的效果非常好,大大提升了学生们的学习兴趣。

“对目前这种教学方法非常满意。”他自豪地说,自从改变了教学方式,学生们的学习兴趣非常浓厚,会主动学习物理知识,成绩也明显提高了。

(图片、视频由受访者提供)

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