☀亲子实验|探究2015年国际青年物理学家锦标赛之双气球问题（一）

本学期已经结束了，看着赋闲在家的猴孩子精力旺盛，无处释放，无所事事，上蹿下跳，惹是生非，就计划着召集他们组建探究小组，探究一下“连通气球”的问题，也让这些猴孩子们开开眼界，看看什么才是真正的研究性学习！

“连同气球”作为一个科普实验，已经上了小学科学的教材，各种少儿科普期刊都有介绍，现在已经被国人玩坏了。一大一小两个气球连通在一起的时候，“小气球变小，大气球变大”似乎成为“公理”印刻在了公众的脑海里。

就这？这有什么好探究的？别小看这个小实验！这可是2015国际青年物理学家锦标赛的第5题呀！

这可是国际性的研究性学习课题！

一、赛事简介

国际青年物理学家锦标赛，International Youth Physical Tournament，简称为IYPT，由前苏联在1988年发起，每年举办一届，目前已经进行了28届。它和国际物理奥林匹克竞赛、国际青年学生科学论文竞赛并称为三大顶级国际中学生物理竞赛。IYPT由大学或中学组织实施、中学生参与，是一项以团队对抗为形式的物理竞赛，以培养参赛者的创新意识、创新能力、协作精神和实践能力为根本理念。

国际青年物理学家锦标赛以英语为工作语言，学生们根据给定的开放性物理问题的进行研究。与问题相关的基本知识、实验方案都要靠自己查找和设计，根据得出的结果和其他队进行辩论。

国际青年物理学家锦标赛每年推出17道精选试题，由正方就某一题目做陈述报告的重点，吸引听众把关注重点转移到该题所涉及的主要物理概念和结论上来。反方针对正方报告内容的弱点或谬误处，提出质疑，总结正方解决方案和报告陈述的优点和不足。但提问内容不应含有自己对问题的解答，只能讨论正方的解答。评论方就正方与反方的报告陈述提出简短的意见。观摩方不主动参与对抗赛。

国际青年物理学家锦标赛标志

二、试题回放

Two balloons

Two rubber balloons are partially inflated with air and connected  together by a hose with  a  valve. It  is  found  that depending  on  initial  balloon volumes，the air can flow in different directions. Investigate this phenomenon.

双气球问题

两个橡胶气球被不完全充满气并被一个带阀的塑料管(hose)连接。会发现空气由于初始气球体积不同而流向不同方向这样的现象。研究这个现象。

三、探究小组组成

探究小组成员已经物色好了，他们就是已经放了寒假的陈敬源、赵苏晓和张舜尧。

四、所需器材

夹子、细线、三通玻璃管、橡胶管、气球、气压计、注射器。

五、实验步骤

1.用橡胶管把气球、气压传感器和注射器分别与三通玻璃管相连，用细线把气球、气压传感器与三通玻璃管的连接处扎紧，防止漏气。

2.用注射器吸取常压下一定体积的空气，通过橡胶管为气球充气，充气结束后立刻用夹子夹紧连接注射器和三通玻璃管的橡胶管，记录气压传感器显示的气压值。

3.将注入气球的气体体积值和气球内部气压值计入表格。

4.重复上面的步骤，获取足够多的体积和气压数据。

六、数据分析

1.将实验所得的数据输入电子表格。

2.运用波义耳-马洛特定律将常压体积换算成气球内部的体积。

3.用电子表格拟合出气压随气球体积变化的函数图像和函数方程。

七、结果运用

运用实验获得的气压随气球体积变化的函数方程，对两气球中气体的流向做出判断，对连通气球的大小变化趋势做出可靠的预测。

探究实验将择日进行，敬请期待！

张怀华名师工作室 |

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