机械能转化为内能实验教具的改进

北师大版九年级物理第十章第二节有这样一个实验：在厚玻璃管中放入适量蓬松的硝化棉，快速下压活塞使硝化棉燃烧，以演示机械能转化为气体内能的现象。然而在实际演示过程中，硝化棉不易燃烧，影响教学效果。

为了让演示效果更明显，我改进了教具，设计制作了电子空气压缩仪。

一、制作过程

用游标卡尺测得电子温度计探头直径为3毫米。将4毫米的木工钻头装入电钻。

将现有空气压缩引火仪的手柄、活塞、筒盖拆离气筒底座，将气筒底座朝上放入老虎钳进行固定。在气筒底座中心垂直钻一个直径为4毫米的孔。用钢锯在底座边缘拉出一个面积约4平方毫米的豁口。

在电子温度计探头的底部四周涂敷热熔胶，把涂敷过的探头准确、迅速地插入气筒底座的孔，使热熔胶刚好与孔的底部密封粘连。快速左右旋动探头，使其不与气筒内壁接触，静置至热熔胶凝固。

将电子温度计探头底部的导线轻轻拉紧，穿过底座边缘的豁口，用热熔胶枪固定豁口边的导线。

从二分铝塑管上剪取长1厘米的管子作为限位管，拧开手柄，将限位管套在推杆上，把手柄拧回、拧紧。

把活塞、推杆、筒盖、限位管、手柄顺次插入气缸，拧紧筒盖。

二、实验测试

首先，手持电子空气压缩仪的气筒底部，通过手捂、哈气、用打火机火焰快速烘烤、摩擦等方式测试，发现温度值不变。这说明，对气筒底部各种短暂的外部作用无法改变气筒内部的空气内能大小。

接着，手握电子空气压缩仪的气筒中部，迅速按压手柄，能观察到温度立即升高！

最后，分3次连续上下按压手柄，第一次5回，第二次10回，第三次20回，会发现温度一次比一次升得高。停止按压，一段时间后温度降至室温。

三、改进效果

（一）手柄与筒盖之间设置限位管，按压手柄时，活塞不会触碰气筒内底部的探头。

（二）探头周围被气筒内部的空气包裹，空气内能变化引起的空气温度变化能立即被测知。

（三）探头被密封置于狭窄空间内，空气迅速被压缩时温度变化大，演示效果明显。

测试结果表明，电子空气压缩仪能快速测量压缩空气的温度并显示其变化，既能演示活塞机械能转化为空气内能的实验现象，又能演示活塞机械能越多转化成的空气内能越多的变化现象。