自制機(jī)翼升力原理演示器

摘要：現(xiàn)有飛機(jī)升力原理演示器，其機(jī)翼模型多是通過(guò)兩根導(dǎo)向滑桿單向固定，風(fēng)力吹向機(jī)翼模型時(shí)，機(jī)翼模型上下移動(dòng)，由于導(dǎo)向滑桿與機(jī)翼模型間存在摩擦力，需要大功率的風(fēng)機(jī)吹風(fēng)才能使機(jī)翼模型上升，制造成本較高.利用機(jī)翼連體杠桿組成的利用杠桿原理演示機(jī)翼升力的演示器，克服了機(jī)翼模型的自身重力，由較小的升力作用在杠桿上即可克服摩擦產(chǎn)生的力矩，儀器反應(yīng)靈敏，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象直觀，操作簡(jiǎn)單.

關(guān)鍵詞：機(jī)翼升力原理演示器;摩擦力;機(jī)翼連體杠桿

作者簡(jiǎn)介：王富民（1962-），男，山東濟(jì)寧人，本科，中學(xué)高級(jí)教師，研究方向：在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力.

1自制機(jī)翼升力原理演示器技術(shù)背景

在義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書《物理》（上?？茖W(xué)技術(shù)出版社2012年6月第一版）第八章壓強(qiáng)第四節(jié)流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系中，“升力的產(chǎn)生”是比較抽象的內(nèi)容，因此，完成飛機(jī)升力原理演示實(shí)驗(yàn)是深刻理解這一部分知識(shí)的關(guān)鍵.

現(xiàn)有飛機(jī)升力原理演示器，風(fēng)機(jī)功率較大，制造成本較高.現(xiàn)有飛機(jī)升力原理演示器其機(jī)翼模型多是通過(guò)兩根導(dǎo)向滑桿單向固定，風(fēng)力吹向機(jī)翼模型時(shí)，機(jī)翼模型上下移動(dòng)，由于導(dǎo)向滑桿與機(jī)翼模型間存在摩擦力，需要大功率的風(fēng)機(jī)吹風(fēng)才能使機(jī)翼模型上升;自制機(jī)翼升力原理演示器使用小功率的離心式風(fēng)機(jī)，降低了實(shí)驗(yàn)成本，節(jié)約了資源.

現(xiàn)有技術(shù)沒(méi)有利用機(jī)翼連體杠桿組成的利用杠桿原理演示機(jī)翼升力的演示器.利用機(jī)翼升力原理演示器演示機(jī)翼升力，利用了杠桿原理，儀器反應(yīng)靈敏，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象直觀，操作簡(jiǎn)單，節(jié)能環(huán)保，使用安全性高，能激發(fā)學(xué)生的好奇心，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力.

2自制機(jī)翼升力原理演示器的特點(diǎn)

自制機(jī)翼升力原理演示器其機(jī)翼是由機(jī)翼連體杠桿制成的，是利用了杠桿原理演示機(jī)翼升力的，使用較小的風(fēng)機(jī)即可完成實(shí)驗(yàn)，儀器反應(yīng)靈敏，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象直觀.

3自制機(jī)翼升力原理演示器制作結(jié)構(gòu)及尺寸

機(jī)翼升力原理演示器由底板、支撐桿及導(dǎo)向軸、離心式風(fēng)機(jī)、機(jī)翼連體杠桿組成，機(jī)翼升力原理演示器底板用長(zhǎng)度30cm、寬度為20cm、厚度為1cm的高密度纖維板，離心式風(fēng)機(jī)固定在底板一端，使用5瓦小功率的離心式風(fēng)機(jī)，支撐桿為橫截面為4cm2的方木，長(zhǎng)度為20cm;離心式風(fēng)機(jī)固定在底板一端，支撐桿固定在底板一側(cè)，導(dǎo)向軸用1號(hào)鋼針制成，固定在支撐桿上，導(dǎo)向軸高度與離心式風(fēng)機(jī)出風(fēng)口中心高度一致;機(jī)翼由與易拉罐殼體一致的薄鋁材折成，上表面成弧形，下表面平直，機(jī)翼內(nèi)嵌入薄木片，薄木片另一端與帶調(diào)節(jié)螺絲的金屬桿相連，組成機(jī)翼連體杠桿，機(jī)翼連體杠桿總長(zhǎng)度30cm，在機(jī)翼連體杠桿重心位置上的木片上打一水平通孔即限位通孔;導(dǎo)向軸水平穿過(guò)機(jī)翼連體杠桿重心位置木片上的限位通孔.

4自制機(jī)翼升力原理演示器原理及使用方法

實(shí)驗(yàn)前先調(diào)節(jié)機(jī)翼連體杠桿呈水平狀態(tài)，打開(kāi)離心式風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)，風(fēng)流吹在機(jī)翼模型上，由于機(jī)翼上表面成弧形，下表面平直，機(jī)翼上表面流速大，下表面流速小，形成一個(gè)向上的壓力差，機(jī)翼連體杠桿的機(jī)翼端受到一個(gè)向上的力，杠桿失去平衡.有微小的風(fēng)力使機(jī)翼產(chǎn)生的壓力差即可克服導(dǎo)向軸與機(jī)翼連體杠桿之間的摩擦產(chǎn)生的力矩，使機(jī)翼連體杠桿繞導(dǎo)向軸轉(zhuǎn)動(dòng)，讓杠桿失去平衡，從而演示機(jī)翼升力.

5自制機(jī)翼升力原理演示器效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，機(jī)翼升力原理演示器的機(jī)翼模型沒(méi)有使用兩根導(dǎo)向滑桿單向固定，機(jī)翼模型沒(méi)有在兩根導(dǎo)向滑桿上上下移動(dòng)，因此，沒(méi)有導(dǎo)向滑桿與機(jī)翼模型間存在的摩擦力，而是根據(jù)杠桿原理，克服了機(jī)翼模型的自身重力，由較小的升力作用在杠桿上即可克服摩擦產(chǎn)生的力矩，儀器反應(yīng)靈敏，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象直觀，操作簡(jiǎn)單，節(jié)能環(huán)保，使用安全性高，可見(jiàn)度大，能激發(fā)學(xué)生的好奇心，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力.

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