《初中趣味物理实验》.doc

淮安市第六中学校本课程《趣味物理实验》 主编：周银

《初中趣味物理实验》
（校本课程）

主编：周银
编委：课题组成员

淮安市第六中学2011年9月

一、流体压强与流速的关系
生活中的现象：车快速从身边开过，发现衣服等物品会有被吸的感觉，刮大风时，窗帘会被吸向窗外。
实验一：用手将薄纸条的一端靠在嘴唇下,让另一端自然下垂,沿纸条上方轻轻吹气,纸条向上抬起。
实验二：把两薄纸条相互靠近,竖直下垂拿在手中,从中间吹气,两张纸吸到一起。
实验三：将一张纸对折后扣在桌面上，从底下吹气，纸不但没有被吹起反而向桌面趴去。
实验四：把一乒乓球放在倒置漏斗口处,从漏斗颈中用劲向下吹气, 乒乓球不仅不会吹跑,反而被“吹”上去了。这个实验的结果与我的生活经验及想象是相反的,极大地激发了学生的好奇心和求知欲。

实验五：将一根吸管竖直放在盛有水的玻璃杯中，用另一根吸管对着竖直放的吸管上端吹，结果水向上喷出形成了喷泉。
实验六：如图所示，将两个一次性纸杯杯口向上叠套起来，用手握住外面的纸标，在靠近杯口的上方平行于杯口方向用力吹气，结果里面的纸杯向上跳起
实验七：如图所示，两只纸船浮在水面上静止不动用大注射器向两船之间的水面快速注水，两船将向中间靠拢
实验八：如图，一架模型飞机固定在台秤上。无风时，有个示数，当用电吹风迎面吹着飞机时，示数变小。

实验九：水顶球实验（本实验也可以用自来水做）
器材
    大号可乐瓶一只；橡皮塞一个；尖嘴玻璃管一个；短直玻璃管一个；橡皮管或塑料软管两截；乒乓球一个；气门心一个；打气筒一个。（如图）
制作方法：
    在橡皮塞上打两个孔，将尖嘴玻璃管尖头朝上插入孔中，将短直玻璃管插入另一个孔中。将塑料软管接在短玻璃管的两头，在可乐瓶中的软管最好能到达瓶底，接在外面的软管也要稍微长一点，避免实验时水溅到身上，软管尽头接上一个气门心。整个装置如图所示。

实验方法和步骤
在可乐瓶中装满水，将打气筒接在气嘴上，一人缓缓打气，打出一注水流，调整尖嘴玻璃管，尽可能竖直，打出的水流要垂直且不能分散。调竖直后，另一人将乒乓球放到水柱上，乒乓球不掉，加速打气，使水柱越升越高，乒乓球也随之越来越高。
实验原理
尽量避免多讲原理，从现象上进行分析和比拟。乒乓球站在水柱上，水柱冲击乒乓球时，水束散开，象荷叶一样托住乒乓球，不让它掉下来。就象我们用一个手指是顶不住球，但如果手指张开就能托住球了。大家还观察到，乒乓球还在旋转，就带动水柱也旋转，周围的空气也旋转，水流过两边的速度不一样，引起对球的压力不一样，因此球能稳稳的站在水束的顶端。（伯努利原理，在高速水流中，压强小于水流周围大气的压强，乒乓球被四周大气压簇拥着，又受水柱的托力，所以不会滑下，只能一个劲的旋转球身）
探究活动设计评价
方案
对象：初中学生
目标：学习观察，激发兴趣，思考提炼有价值的知识，拓展到社会自然的应用
模式：演示，讨论，实验
过程：
教师导入：我这里有一根长长的硬管和一只乒乓球，谁能使乒乓球稳定地站在硬管的顶端？（让学生参与）看来这几乎是不可能的。但是，我能让这只乒乓球稳稳地悬在水束的顶端。
演示：
 你看到了什么？
 为什么它能悬于水束的顶端？
 可能和你看到的哪些现象有关？
 引起这种现象的原理是什么？
让学生自己来做一做，体会一下实验的乐趣。
教师提出问题，引起学生注意，为演示作准备。以精彩的实验现象引起学生的兴趣。
通过逐步深入的提问使学生积极思考。
评价
    这是一个以观察为主的探究活动，用教师的演示实验和学生动手自己实验结合的方法比较好。因为初中学生不具备必要的科学分析的理论知识，其兴趣水平处于以直觉兴趣为主的阶段，因此，设计该项活动的目标是以激发兴趣为主，引导学生逐步思考问题。基本策略是：以惊奇的演示现象激发学生的好奇心，通过逐步深入的系列问题带动学生积极思考。

实验十：气顶球实验
一个飘浮在气流里的很轻的小球。气流冲击着小球，不让它落下来。当小球一跳出气流，周围的空气就会把它推回到气流里，因为周围的空气速度小，压力大，而气流里的空气速度大，压力小。
把电吹风打开，风口朝上，将乒乓球对牢风口，放开手，乒乓球不会掉下来，这是因为气流的影响，这个原理我是知道的。但是——
如果把封口平行于底面，还是把乒乓球对牢风口，为什么乒乓球会一直往前冲，不会有那种“在一个地方静止不动”的效果？仅仅是重力的影响吗？
这个是受力分析的。
1，首先，分析竖直情况：因为向下的重力，球有下降的趋势。但是因为风向上吹，所以可以抵消重力。因为气流大小随风口距离增大而减少，所以重力和风向上吹的力量相平衡。

2，因为水平方向，没有重力。所以没法与气流平衡，沿风向运动。呈大约的平抛运动。
实验十一：用如图1所示的玻璃制品，用大号气球装水，并在出口处安装带活塞的阀口，将出口处调整到一个适当的开口，那么A、B、C处压强不至于过大或过小，让三个水柱能在竖直方向进行清晰比较，结果流速较大的位置，压强较小；流速较小的位置，压强较大。
这个实验还可以改进，改进方案如下：
改进设计1：我们在图1基础上进行改进，如图2所示，将竖直方向三根玻璃管尾端拉细，制成吸管状尖嘴，调节出口活塞，让水柱呈现喷泉状，比较三管喷泉水柱的高低，来说明流体压强与流速的关系。
改进设计2：在图2的基础上，将彩色乒乓球轻轻放在喷嘴上方，由于大气压的作用，小球在水柱的托力下，飞速旋转，增添了无穷的乐趣。
改进设计3：另一种玻璃制品，如图4所示形状，灌水并滴了几滴牛奶，，此时三管液面相平，打开电吹风，由于B处管较细，气体流速大于A、C两处，所以，B处压强小于A、C两处，三液面呈现不同的高度。

拓展：流体压强与流速的关系在自然界和生活生产中有哪些应用和危害呢及注意事项：
（1）非洲草原犬鼠洞穴的横截面示意图，洞穴有两个出口，一个是平的，而另一个则是隆起的土堆。生物学家不是很清楚其中的原因，他们猜想：草原犬鼠把其中的一个洞口堆成土包状，是为了建一处视野开阔的嘹望台，但是如果这一假设成立的话，它又为什么不在两个洞口都堆上土包呢？那样不就有了两个嘹望台了吗？实际上，两个洞口的形状不同决定了洞穴中空气流动的方向，吹过平坦表面的风运动速度小，压强大，吹过隆起表面的风速度大，压强小，因此，地面上风吹进了犬鼠的洞穴，给犬鼠带去了习习凉风。
请回答下列问题：
①在图甲上标出洞穴中空气流动的方向
②试着运用上文提到的物理知识说明，乘客为什么必须站在安全线以外的位置候车（图乙）
（2）．在航海里，船在向前航进过程中，如果两艘船靠得很近并肩行驶，如图所示，两船在近距离并排行驶将会 ，这是因为两船内侧水的流速 于两船外侧水的流速，造成了两船内侧水的压强 于外侧水的压强的原因。如图所示,是我国海军舰艇第三批赴亚丁湾护航时的情景.护航编队一般采用前后护航形式，而不采用“并排”护航，

（3）小轿车多呈流线型外形如图所示。在快速行驶中不仅能使受到的气流阻力减小，还会因为汽车上方的流速比汽车下方气流流速 ，使上方的压强比汽车下方压强 ，产生升力，因此也使汽车对地面压力变 ，从而使摩擦力变小。有些轿车的尾部安装了导流板，如图所示。它的作用主要是在轿车高速行驶时，增加对地面的压力，提高车轮的抓地性能。则导流板横截面的形状是 。

（4）今年7月我校组织教职员工单飞到厦门等地进行红色之旅考察学习，我让女儿观察飞机的机翼的形状，女儿发现机翼为如图形状，并告诉我这是利用在气体中流速越大的位置压强越_______ (选填“大”或“小”)的原理，使机翼上下表面产生压强差，从而产生升力。

- 5 -