流體流速與壓強(qiáng)的關(guān)系實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

人教版八年級(jí)物理第九章第4節(jié)“流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系”（P44）一節(jié)，由于課本理論性較強(qiáng)，學(xué)生對(duì)本節(jié)知識(shí)很難理解，通過設(shè)計(jì)此實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生能夠形象、直觀地觀察現(xiàn)象，掌握知識(shí)。

一、自制教具選用的材料

家用電吹風(fēng)一個(gè)、自制鐵架臺(tái)一個(gè)、一次性紙杯兩個(gè)（其中一個(gè)底部打孔）、泡沫板、飲料瓶的部分瓶體、中央開孔的厚紙板、自制塑料托盤、掛鉤、紅絲線、鉤碼等。

二、制作方法

1.用直徑27 cm、厚2 mm 的圓形鐵板和長60 cm、直徑10 mm的圓柱形鐵棒焊制成圓底鐵架臺(tái)。用長30 cm、直徑6 mm 的細(xì)鐵棒彎成兩個(gè)彎鉤焊接在鐵架臺(tái)上用于固定電吹風(fēng)，使其能平穩(wěn)豎直放置。

2.廢飲料瓶從中間一切兩半，取上半部分在底端用藍(lán)膠帶纏一圈，在瓶口兩側(cè)對(duì)稱打兩個(gè)小孔，將細(xì)木棍穿過兩孔，在木棍中央系上紅絲線，絲線下方掛上鐵鉤。

3.取廢飲料瓶下半部分，在瓶底開一個(gè)圓孔（大小恰好能夠套在電吹風(fēng)的出風(fēng)口），在上部兩側(cè)對(duì)稱打兩個(gè)孔，兩個(gè)孔中插入幾根細(xì)鐵絲，在飲料瓶正中央的鐵絲上固定一束紅絲線。此裝置的作用是能夠直接顯示氣體的流速，電吹風(fēng)擋位越高時(shí)，紅絲線豎直向上飄得越直。

4.取邊長8 cm、厚1 mm 的方形紅色紙板一塊（中央開有圓孔，孔的直徑比瓶口直徑小些）。在塑料托盤的外沿打三個(gè)小孔，用藍(lán)皮細(xì)線穿過后固定在鐵圓環(huán)上。

5.在一次性紙杯的底部用圓規(guī)和刻刀開一個(gè)孔。

三、使用方法

演示實(shí)驗(yàn)1：泡沫板飛升實(shí)驗(yàn)（如圖1）

將長13 cm、寬10 cm、高2.5 cm的泡沫板放在自制鐵架臺(tái)的鐵圈上，將底部未開孔的紙杯正放（或倒放）在泡沫板上，讓紙杯距離進(jìn)氣口小于2 cm，閉合電吹風(fēng)的開關(guān)，可以觀察到紙杯向上飛升，緊貼到進(jìn)氣口周圍，但泡沫板在鐵圈上沒有移動(dòng)。換用底部開孔的紙杯做對(duì)比實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)無論紙杯正放還是倒放，閉合電吹風(fēng)的開關(guān)，泡沫板和紙杯都一起向上飛升。

為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？分析原因如下：

1.用底部無孔的紙杯做實(shí)驗(yàn)，電吹風(fēng)工作時(shí)，紙杯和進(jìn)氣口之間的氣體迅速流動(dòng)，氣體流速較大，壓強(qiáng)較小；紙杯周圍的氣體流速較小，壓強(qiáng)較大。壓強(qiáng)差的存在，產(chǎn)生了向上的壓力，使紙杯緊貼到電吹風(fēng)進(jìn)氣口。

2.換用底部開孔的紙杯做實(shí)驗(yàn)時(shí)，紙杯和放在它下面的泡沫板之間有間隙。電吹風(fēng)工作時(shí)，紙杯和電吹風(fēng)進(jìn)氣口之間的氣體會(huì)迅速流動(dòng)，并且通過紙杯與泡沫板的間隙迅速流動(dòng)，使泡沫板上方的壓強(qiáng)比它周圍的壓強(qiáng)小，出現(xiàn)壓強(qiáng)差，產(chǎn)生了向上的壓力，使紙杯和泡沫板一起向上飛升。

圖2

演示實(shí)驗(yàn)2：鉤碼實(shí)驗(yàn)（如圖2）

將飲料瓶上半部分的底端正對(duì)電吹風(fēng)進(jìn)氣口，在紅絲線下方的鐵鉤上掛上塑料托盤。閉合電吹風(fēng)低速開關(guān)，將掛有塑料托盤的瓶體緊貼在進(jìn)氣口下方，向托盤內(nèi)加鉤碼，發(fā)現(xiàn)加到第2個(gè)鉤碼時(shí)，飲料瓶瓶體和托盤會(huì)一起掉下來；閉合電吹風(fēng)高速開關(guān)，向托盤內(nèi)重新加鉤碼，發(fā)現(xiàn)加到第3個(gè)鉤碼時(shí)，飲料瓶瓶體和托盤會(huì)一起掉下來。

在飲料瓶瓶口處，放置中間帶孔的紅色紙擋板一塊，分別閉合電吹風(fēng)低速開關(guān)、高速開關(guān)，再進(jìn)行對(duì)比觀察。發(fā)現(xiàn)放置帶孔的紙擋板后，閉合低速開關(guān)，向托盤內(nèi)加到第4 個(gè)鉤碼時(shí)，飲料瓶瓶體和托盤才會(huì)一起掉下來；閉合高速開關(guān)，向托盤內(nèi)加到第7個(gè)鉤碼時(shí)，飲料瓶瓶體和托盤才會(huì)一起掉下來。

為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？分析原因如下：

1.其他條件都不變，只改變電吹風(fēng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。閉合低速開關(guān)，電機(jī)轉(zhuǎn)速較小，飲料瓶中氣體流速較小，壓強(qiáng)較大，瓶體內(nèi)外壓強(qiáng)差較小，產(chǎn)生的向上的壓力較小，向托盤內(nèi)放到第2 個(gè)鉤碼時(shí)，2 個(gè)鉤碼、托盤及瓶體的重力的合力比向上的壓力大，飲料瓶瓶體和托盤一起掉下；閉合高速開關(guān)，電機(jī)轉(zhuǎn)速較大，飲料瓶中氣體流速較大，壓強(qiáng)較小，瓶體內(nèi)外壓強(qiáng)差較大，產(chǎn)生的向上的壓力較大，所以向托盤內(nèi)放到第3 個(gè)鉤碼時(shí)，飲料瓶瓶體和托盤才一起掉下。

2.其他條件都不變，只改變進(jìn)氣口的大小。閉合低速開關(guān)，沒有在瓶口放置帶孔的紙擋板，向托盤內(nèi)放到第2 個(gè)鉤碼時(shí)，飲料瓶瓶體和托盤一起掉下；在瓶口放置帶孔的紙擋板后，進(jìn)氣口會(huì)變小，瓶內(nèi)氣體流速變得更大，瓶內(nèi)壓強(qiáng)更小，瓶體內(nèi)外壓強(qiáng)差變得更大，產(chǎn)生的向上的壓力更大，所以向托盤內(nèi)加到第4 個(gè)鉤碼時(shí)，飲料瓶和托盤才一起掉下來。閉合高速開關(guān)，道理同上。

四、裝置特點(diǎn)

1.把抽象的理論變成形象直觀的現(xiàn)象，學(xué)生能在參與中反思，在體驗(yàn)中成長。

2.適用于演示或?qū)W生在家進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)。電吹風(fēng)家里都有，飲料瓶、紙杯、泡沫板隨處都可找到，塑料托盤可自制，鉤碼可用細(xì)沙或石子等其他物品替代。每位學(xué)生都能在家自制實(shí)驗(yàn)裝置，模擬實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)科學(xué)探究的全過程。

3.趣味性、啟發(fā)性、科學(xué)性強(qiáng)，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有利于學(xué)生主動(dòng)參與、合作交流。

五、心得體會(huì)

此自制教具是教師和學(xué)生共同研制的，在制作的過程中學(xué)生的學(xué)習(xí)潛力得到了挖掘，拓寬了師生互動(dòng)的空間，優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)課堂的教學(xué)工作。對(duì)于其中的問題，師生間開展的是“零距離”交流，教學(xué)也變成了情感溝通和心靈交流，師生間多了一層朋友的關(guān)系。曾記得愛因斯坦說過這樣一段話：“提出一個(gè)問題往往比解決一個(gè)問題更重要，因?yàn)榻鉀Q問題也許僅僅是一個(gè)教學(xué)上或?qū)嶒?yàn)上的技能而已。而提出新的問題新的可能性，從新的角度去看舊的問題，都需要有創(chuàng)造性的想象力，而且標(biāo)志著科學(xué)的真正進(jìn)步?！?/p>

自制教具在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的使用，能有效地提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量，給實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來勃勃生機(jī)，為學(xué)生開拓更廣闊的學(xué)習(xí)空間。自制教具是實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的一株常青藤，會(huì)活力無限地生長下去?！翱吹搅?，忘記了；聽到了，記住了；體驗(yàn)了，理解了。”希望自制教具的發(fā)展之路越走越寬廣。