出水口高于水箱的噴水實驗

陳歡慶

【科學(xué)探究與創(chuàng)造教程說明】

大力提倡個性化科技探究實踐活動形式，是課堂科學(xué)教學(xué)的延伸與提高、鞏固與發(fā)展。當(dāng)前，新課程提倡學(xué)生應(yīng)該在“做中學(xué)”，在科學(xué)實驗和科學(xué)活動過程中理解科學(xué)的本質(zhì)。

大量實驗表明，凡在學(xué)生時期重視實踐活動（理、化、生等自然科學(xué)實驗、三小創(chuàng)造發(fā)明、三模科技興趣社團(tuán)等），通過科技創(chuàng)造教育的訓(xùn)練受到較好培養(yǎng)和鍛煉的青少年，無論是繼續(xù)升入高一級學(xué)校，還是參加工作后，其知識的廣度與深度、應(yīng)用與創(chuàng)新、分析和解決問題的能力都較好。

為了更好地響應(yīng)新課程改革的需要，促進(jìn)廣大青少年科技創(chuàng)造發(fā)明活動的開展，本期開始我們將陸續(xù)推出適合青少年的科學(xué)探究與創(chuàng)造教程，通過系列實驗探究的指導(dǎo)，讓青少年在課堂內(nèi)外有更多的機(jī)會選擇科技創(chuàng)造發(fā)明活動，體驗科學(xué)實驗，自主學(xué)習(xí)科學(xué)知識，熟練掌握科學(xué)方法，努力成為創(chuàng)造性人才。

實驗?zāi)康?/p>

觀察分析液體、氣體壓強(qiáng)傳遞過程的現(xiàn)象，進(jìn)一步理解壓強(qiáng)的科學(xué)原理。

實驗器材

1.25L的可樂瓶4個，直徑為10mm、長為4000mm的橡膠管1根，孔徑為10mm的噴嘴1個，高1500mm的鐵架臺1個，直徑為200mm、長為1200mm的塑料管1根。

實驗步驟

將其中一個可樂瓶截成上下兩半，上半個作為漏斗，并用管子連接好通路。

按照下圖所示安裝調(diào)試好實驗裝置，各個連接處都要求密閉，不能有任何漏氣現(xiàn)象。

實驗現(xiàn)象

在本實驗裝置的設(shè)計中，我們只要將水箱間的位置保持h2>h1，D處的水就會順利地噴出來，直到A中的水噴完。

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實驗原理

仔細(xì)觀察后我們會發(fā)現(xiàn)，D處所噴出來的水是從上位瓶A中預(yù)先加好的，而下位瓶C中之前是沒有水的，是一個空瓶。往C中加入一定量的水后，水就會注入B中，B內(nèi)的空氣被壓縮，其壓強(qiáng)為 P=Po+gh2 （Po為大氣壓強(qiáng)）。因為A和B中的空氣相連在一個密封環(huán)境中，則A中的空氣對水面的壓強(qiáng)也就等于P，且P>Po。所以，這一裝置屬于“正壓式”噴泉。當(dāng)h2>h 1時，A中的空氣就會將瓶內(nèi)的水壓上去并從出水口噴出。

實驗思考

根據(jù)連通器原理，分析如右圖所示的實驗裝置，噴嘴口的高度能超過液面的高度嗎？

在實驗裝置中，將C水容器往下移動至地面，再往C中加水時，D處的噴嘴還能出水嗎？

想要讓A中的水噴完，則A和B的大小關(guān)系應(yīng)如何？要使噴泉噴得更高，應(yīng)改變哪些設(shè)計因素？

這個裝置與“負(fù)壓式”噴泉裝置相比有什么不同？是否違反了能量守恒定律？它最多能噴出多少水量？

先將A中裝滿水，再向C中連續(xù)注水。此時可觀察到水在流入B中的同時，A的噴嘴口D處出現(xiàn)水噴現(xiàn)象，形成小噴泉。

根據(jù)以上科學(xué)原理的探究與實驗，我們創(chuàng)新設(shè)計了“移動式無動力方便沐浴器”。使用時，只要在低位處注水，頭頂上的花灑就能出水。