自制教具探究液體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系

詹清清 張春斌 肖 化

(華南師范大學(xué)物理與電信工程學(xué)院 廣東 廣州 510006)

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自制教具探究液體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系

詹清清 張春斌 肖 化

(華南師范大學(xué)物理與電信工程學(xué)院 廣東 廣州 510006)

對于“液體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，各版本教材有的沒有提及而是直接給出結(jié)論，或有的給出了實(shí)驗(yàn)但在教學(xué)中不能被普遍采用.針對這一情況，筆者利用生活中的簡單器材通過自制教具很好地探究了液體壓強(qiáng)與流速二者的關(guān)系.

自制教具 液體 壓強(qiáng)與流速

1 引言

初中物理“流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系”一節(jié)中，對于“液體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，新人教版教材中并沒有提及而是直接給出結(jié)論;北師大版教材提供了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)方案，該方案雖然實(shí)驗(yàn)效果明顯，但實(shí)驗(yàn)要通過比較粗、細(xì)管的水流速度大小進(jìn)而間接得出液體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系，學(xué)生對于此過程往往較難理解，且這套玻璃儀器成本高，教學(xué)中很少有教師會(huì)在課堂上現(xiàn)場做演示.為此，筆者通過多次實(shí)踐，對圖1的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，提出以下(如圖2)的演示實(shí)驗(yàn).

圖1 北師大版教材實(shí)驗(yàn)插圖

圖2 實(shí)驗(yàn)裝置圖

2 實(shí)驗(yàn)原理

如圖3所示，A點(diǎn)的壓強(qiáng)與液柱的高度有關(guān)：液柱的高度越高，A點(diǎn)的壓強(qiáng)越大;液柱的高度越低，A點(diǎn)的壓強(qiáng)越小.通過旋轉(zhuǎn)水龍頭改變水管水流的速度大小，并觀察液柱高度的變化情況，由此可以探究A點(diǎn)的水的流速大小與其對應(yīng)壓強(qiáng)的關(guān)系.

圖3 實(shí)驗(yàn)原理圖

3 實(shí)驗(yàn)器材及制作

3.1 實(shí)驗(yàn)器材

廢棄食用油空桶、3小段相同的白色透明細(xì)軟水管(直徑約為0.8 cm)、T型塑料三通接頭(直徑比水管稍小些)、水龍頭與水膠布、紅墨水、自制坐標(biāo)、木板、膠槍、膠帶.

3.2 制作方法

(1)將3小段相同的白色透明細(xì)軟水管分別與T型塑料三通接頭相連接，組合成三通管，并在3個(gè)接口處繞上水膠布以保證密閉性.

(2)將做好的豎直坐標(biāo)固定在水平木板上，用透明膠帶把三通管固定在坐標(biāo)上，注意使三通管的橫管部分保持水平.

(3)將水龍頭固定在木板的一端(與水平橫管處于同一高度)，將水平橫管的一端與水龍頭相接(用泡沫塑料、膠槍、水膠布做密閉性處理).

(4)在食用油空桶上與橫管等高處開個(gè)小洞，用塑料圓形接口和膠槍將水平橫管的另一端相接，最后將空桶用膠槍固定在水平木板上，此過程注意使橫管保持水平.

4 實(shí)驗(yàn)步驟

(1)緩慢打開水龍頭，使通過水管的水流速度逐漸增大，觀察到液柱的高度慢慢下降.此現(xiàn)象說明液體的流速越大，壓強(qiáng)越小.

(2)緩慢關(guān)上水龍頭，使通過水管的水流速度逐漸減小，觀察到液柱的高度慢慢上升.此現(xiàn)象說明液體的流速越小，壓強(qiáng)越大.

5 創(chuàng)新與特色

(1)本實(shí)驗(yàn)的器材均能在生活中容易地獲得，成本低廉、易于推廣.正如朱正元教授提倡的“壇壇罐罐當(dāng)儀器，拼拼湊湊做實(shí)驗(yàn)”，這樣可以讓學(xué)生體會(huì)到物理就在我們身邊.

(2)與圖1實(shí)驗(yàn)相比較，此裝置通過水龍頭改變水的流速，比原實(shí)驗(yàn)分析粗、細(xì)管的水流速度大小更簡單明了，學(xué)生更容易理解.此外，水的流速能隨意調(diào)節(jié)，流速變化時(shí)，液柱高度變化十分明顯，具有動(dòng)感，更能引起學(xué)生的注意、興趣與思考.

1 李科敏，等.流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系的教學(xué)設(shè)計(jì).物理通報(bào)，2015 (3)：58～61

2 邵邦武.演示流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置.物理實(shí)驗(yàn)，2015，35(1)：18～20

詹清清(1991- )，女，在讀研究生，專業(yè)方向?yàn)槲锢碚n程與教學(xué)論.

指導(dǎo)教師：肖化(1958- )，男，博士，教授，主要從事實(shí)驗(yàn)物理教學(xué)，教師專業(yè)發(fā)展與科學(xué)課程整合等研究.

2015-12-30)