乒乓球逆气流而动的实验演示
“吹不跑的乒乓球实验”是定性研究流体压强与流速关系的典型实验。这一实验,在小学自然及初、高中物理课本中均可见到。在教学过程中,它既可作为演示实验,又可作为学生的随堂动手实验,也可作为学生的家庭实验,实施过程灵活,操作简单,现象明显,引人深思。但也存在着不足之处,主要体现在以下2个方面: 1)实验所用的透明漏斗,在家庭中并不多见,教师使用的多为做化学实验用的玻璃漏斗,这种漏斗在使用过程中容易破损且数量有限,使这一简单实验的普及程度受到一定影响; 2)实验的过程中,乒乓球经常因吹气停止掉在地上,导致教师、学生因寻找乒乓球而影响教学效果。 针对上述不足,笔者利用日常生活中的常见物品,制作了“逆气流而动的乒乓球”实验装置。 制作过程如下。 所需材料:带盖的矿泉水瓶1个,一段长约10cm、内径约6mm的橡胶管或塑料管(也可以用废笔杆代替),乒乓球1个。 所需工具:打孔器、剪刀、透明胶带、502粘合剂。 制作方法:用剪刀把矿泉水瓶从瓶子的中下部剪开,在瓶底上打3~5个直径约6mm的小孔,把乒乓球放入瓶内,并将剪开的瓶体套接或粘接在一起,使瓶高约15cm;根据橡胶管或塑料管的外径,在瓶盖上打一适当的孔,把胶管插入孔内粘好。如图1所示,“逆气流而动乒乓球”实验装置制作完毕。
实验演示:手拿橡胶管(塑料管),让矿泉水瓶自然下垂,让瓶内的乒乓球落在瓶底,通过橡胶管(塑料管)向瓶内吹气,会看到乒乓球在气流作用下会逆着气流向上运动,最后被“吸”在瓶颈处而不会被气流吹跑。 原理解释:当气流向下流经乒乓球的上表面时,由于乒乓球表面的凸起,增大了气流流动的路程,气流的流速加快,压强变小,使乒乓球上表面受到的气体压强小于下表面所受压强,产生方向向上的压力差,乒乓球受到向上的“升力”,当这个力大于乒乓球的重力时,乒乓球就会逆着气流向上运动,最后被“吸”在瓶口处。 本装置制作简单、成本低。“逆气流而动的乒乓球”与“吹不跑的乒乓球”相比较,具有更加生动鲜活的实验现象,更具启发性,实施过程更加方便灵活,更具实用性,是教学中替代“吹不跑的乒乓球”的理想实验。
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