與流體壓強(qiáng)相關(guān)的幾個(gè)趣味實(shí)驗(yàn)

江寧

初中學(xué)生正處于成長發(fā)育階段，他們對事物存在好奇心，求知欲強(qiáng)，并有一定的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，但這一階段的學(xué)生仍處于從形象思維向抽象思維過渡時(shí)期.所以，教師要根據(jù)物理課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，以多種方式向?qū)W習(xí)提供信息，使學(xué)生親歷科學(xué)探究過程，讓學(xué)生在自主探究的過程中找出規(guī)律，并嘗試應(yīng)用科學(xué)規(guī)律去解釋某些具體問題.

初中物理“流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系”一節(jié)中指出：“流體的流速增大時(shí)，其壓強(qiáng)要變小.”在學(xué)生學(xué)習(xí)本節(jié)以前，學(xué)生已學(xué)習(xí)了壓強(qiáng)的概念、液體壓強(qiáng)和大氣壓強(qiáng)的有關(guān)知識(shí)，并學(xué)會(huì)了一些的科學(xué)探究方法，能夠在教師的合理引導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探索和合作性研究學(xué)習(xí).為了讓學(xué)生能掌握“流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系”這一內(nèi)容，教師要合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生主動(dòng)探究，通過主動(dòng)的發(fā)現(xiàn)來糾正自己原來的“前概念”.

1演示實(shí)驗(yàn)

1.1原理分析型實(shí)驗(yàn)

教師通過物理儀器模型，直接根據(jù)物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明其中的道理.

如圖1所示的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，由于流體穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)，橫截面積大處流速小，通過對比豎管中水的高度，學(xué)生很容易發(fā)現(xiàn)：流體的流速增大時(shí)，其壓強(qiáng)要變小.

1.2生活經(jīng)驗(yàn)型實(shí)驗(yàn)

結(jié)合生活實(shí)際，教師可適當(dāng)演示一些與本課堂教學(xué)內(nèi)容有關(guān)的科普型實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生感覺“學(xué)有所用”.如圖2（a）所示，在列車模型一側(cè)畫一條安全線，將甲、乙兩個(gè)人物模型分別置于安全線的外、內(nèi)側(cè)，啟動(dòng)吹風(fēng)機(jī)，讓風(fēng)口面對安全線內(nèi)側(cè)，此時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)乙向列車傾倒，此實(shí)驗(yàn)在說明流體流速的同時(shí)，還加強(qiáng)了安全教育.

如圖2（b）所示，將兩個(gè)小浮標(biāo)浮于液面，在兩個(gè)浮標(biāo)中間用針筒注射液體，會(huì)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)小浮標(biāo)相互靠近并發(fā)生碰撞，這個(gè)實(shí)驗(yàn)可以解釋圖2（c）所示的并排行駛船只發(fā)生碰撞的原因.

1.3動(dòng)畫視頻型實(shí)驗(yàn)

由于條件限制，許多實(shí)驗(yàn)是無法直接用實(shí)物演示的.為了能說明問題，教師可以利用多媒體視頻來進(jìn)行有效講解.

如圖3（a）所示，賽車的尾翼板與飛機(jī)倒裝的機(jī)翼類似，車運(yùn)動(dòng)時(shí)上方的氣體因流速小氣壓變大，給車身增加了壓力，既增加了車的穩(wěn)定性，又加大了車輪與地面的摩擦.圖3（b）所示的是非洲草原犬鼠洞穴的橫截面示意圖，洞穴有兩個(gè)出口，一個(gè)是平的， 而另一個(gè)則是隆起的圓形土堆，土堆處因空氣流速大氣壓變小，平處因空氣流速小氣壓變大，洞外新鮮空氣就會(huì)從平處沿洞流向土堆.圖3（c）所示的是球在運(yùn)動(dòng)過程中走弧線的原因：球一邊向前飛行一邊不斷地旋轉(zhuǎn)，由于球與兩側(cè)空氣的摩擦，使兩側(cè)空氣的流動(dòng)速度不一樣，它們對球所產(chǎn)生的壓強(qiáng)也不一樣，于是，球在空氣壓強(qiáng)的作用下，被迫向空氣流速大的一側(cè)轉(zhuǎn)彎了.

1.4認(rèn)知沖突型實(shí)驗(yàn)

多數(shù)人往往對第一印象記憶最深刻，學(xué)生往往會(huì)根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)和前概念來分析物理問題，但經(jīng)常得出相反的結(jié)論.因此，意想不到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象會(huì)使學(xué)生形成認(rèn)識(shí)沖突，從而激發(fā)學(xué)生的求知欲.

如圖4所示，將一中間開孔的玻璃圓盤與塑料軟管相連，塑料管另一頭接在氣源上，給氣源通電可向外吹氣，強(qiáng)流氣體沿塑料管從玻璃圓盤中間吹出.如果此時(shí)將圓盤靠近水平天花板，氣流從圓盤與天花板之間流出，由于流速大，壓強(qiáng)減小，學(xué)生會(huì)驚奇地發(fā)現(xiàn)玻璃圓盤吸附在天花板上.

2分組實(shí)驗(yàn)

2.1單人操作型實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)操作要簡單，實(shí)驗(yàn)效果要明顯.這種演示實(shí)驗(yàn)既能讓學(xué)生較容易地接受知識(shí)，又能讓學(xué)生學(xué)會(huì)用手邊的器材來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，同時(shí)還能培養(yǎng)學(xué)生的觀察、思維能力.

如圖5所示的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，將兩只乒乓球靠近放在較光滑的水平軌道上，或?qū)芍黄古仪蚩拷鼞覓炱饋恚騼蓚€(gè)球之間吹氣，由于氣流速度大，從而壓強(qiáng)變小，所以會(huì)看到兩個(gè)小球相互靠近.

2.2小組合作型實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)操作需要多人配合完成.學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)、學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)，還能認(rèn)識(shí)到集體合作的重要性.

如圖6所示，一人開啟吹風(fēng)機(jī)，另一人將一輕質(zhì)球置于氣柱上方，變化吹風(fēng)機(jī)的位置，但由于球周圍的氣流速度快，壓強(qiáng)小，最終會(huì)發(fā)現(xiàn)球受外界氣壓的作用，始終懸浮于氣柱上方并跟隨氣柱移動(dòng).

3課后實(shí)驗(yàn)

受課堂和實(shí)驗(yàn)室條件限制，學(xué)生可以在課外利用身邊的多種器材來完成實(shí)驗(yàn).通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以加深對“物理就在身邊”的理解.

如圖7（a）所示，人坐在汽車內(nèi)，點(diǎn)燃一根香煙，打開車窗，開動(dòng)汽車，會(huì)發(fā)現(xiàn)煙霧向車窗外飄去，而且車速越快，煙霧向窗外流動(dòng)得越快.要說明的是，完成此實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意防火安全，或者用紙條來代替煙霧.如圖7（b）所示，手拿傘站在風(fēng)口，當(dāng)風(fēng)水平吹向傘時(shí)，傘并不隨風(fēng)移動(dòng)，而是向上飄起.

以上實(shí)驗(yàn)為初中物理“流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系”一節(jié)中常見的實(shí)驗(yàn)，也可以作為高中物理的教學(xué)內(nèi)容來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，初、高中教師都可以從中采用部分實(shí)驗(yàn)進(jìn)行有效教學(xué).通過實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣；通過所學(xué)的理論來解釋日常生活中的相關(guān)現(xiàn)象，使學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到物理與生活息息相關(guān)；通過科學(xué)探究，在各個(gè)環(huán)節(jié)中培養(yǎng)學(xué)生的分工意識(shí)與合作精神.

由于本節(jié)內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)具有很強(qiáng)的可視性，而且其實(shí)驗(yàn)結(jié)論經(jīng)常能糾正學(xué)生原有的“前概念”，所以，教師要盡量用“學(xué)生自主探究為主、教師演示為輔”的方法展開教學(xué)，充分利用學(xué)生實(shí)驗(yàn)裝置，突出顯示學(xué)生的主體地位，充分發(fā)掘?qū)W生潛在的創(chuàng)新能力，從而促進(jìn)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度、探究精神、實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)與提高.