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一、实验设计原理
在高中物理实验中,气垫导轨广泛应用于牛顿运动定律,动量守恒定律等实验方面。而与气垫导轨配套的微音气泵,因其气流均匀,流量较大,使用方便,稍加改进可应用于初中物理流体压强教学中,使得实验现象更加明显,更加有趣,实验效果比较好。
实验一:空中魔球
实验装置:如图1,要求将出风口竖直向上喷射。
实验步骤:(1)将乒乓球距喷射口30~40cm上方轻轻一抛,球就会悬浮于空中,上下略有一些振动。
(2)用铅笔在水平方向轻轻拔动乒乓球,使乒乓球水平偏移2cm,然后移开铅笔,乒乓球会自动复位,回到原位置。
现象分析:乒乓球在空中受到重力,和高速气流对它的托力,此二力平衡,所以乒乓球在会静止在空中。当用力将乒乓球稍偏离平衡位置,如向右偏移,乒乓球左边气流快,右边气流慢,根据气体流速大压强小,流速小压强大的原理,乒乓球左右将受到大小不同的压力,即左小右大的压力,迫使乒乓球回到原位置。
实验二:漏斗吸球
实验装置:如图(2),在出口处加一个漏斗,漏斗与软管间要密封,从而保证漏斗喷出的气流较快。
实验步骤:将漏斗口朝下,打开电源,将乒乓球托到漏斗口,乒乓球会自动被漏斗吸住,轻轻甩动漏斗,乒乓球不会掉下。
现象分析:如图(3)高速喷射的气流从乒乓球的上方流出,显然上面流速大而乒乓球下方流速小,根据气体流速大,压强小的原理,乒乓球上面受到的向下的压力小于向上的压力,所以乒乓球会被漏斗吸住而不会掉下。
二、实验设计过程
《物理新课程标准》关于流体压强的教学,明确指出:“通过实验探究,初步了解流体的压强与流速的关系。”这就要求我们在实际教学中,做好演示实验,有条件的学校要做好学生分组实验,讲清原理。课本虽提出了几个演示实验,但因现象不明显,许多学校在实际教学中往往以讲代做,学生缺乏直观认识。分析书本上实验的主要不足在于没有高速气流,如口吹乒乓球,一是不卫生,二是实验可靠性差,三是不利于直观分析。而我在高中物理实际教学中发现与气垫导轨相配套的微音气泵,气流量大,流速稳,很适合此实验。我将微音气泵与其它器材巧妙结合后,实验效果很好。
三、自我评价
此套实验器材取材于高中物理实验中的微音气泵,材料价格不高,是很好的流体压强演示器材。由于气泵的巧妙使用,使原本有限的几个实验变得丰富、有趣,大大激发了同学们的学习兴趣,在我校的教学实践活动中取得了良好的教学效果。
在高中物理实验中,气垫导轨广泛应用于牛顿运动定律,动量守恒定律等实验方面。而与气垫导轨配套的微音气泵,因其气流均匀,流量较大,使用方便,稍加改进可应用于初中物理流体压强教学中,使得实验现象更加明显,更加有趣,实验效果比较好。
实验一:空中魔球
实验装置:如图1,要求将出风口竖直向上喷射。
实验步骤:(1)将乒乓球距喷射口30~40cm上方轻轻一抛,球就会悬浮于空中,上下略有一些振动。
(2)用铅笔在水平方向轻轻拔动乒乓球,使乒乓球水平偏移2cm,然后移开铅笔,乒乓球会自动复位,回到原位置。
现象分析:乒乓球在空中受到重力,和高速气流对它的托力,此二力平衡,所以乒乓球在会静止在空中。当用力将乒乓球稍偏离平衡位置,如向右偏移,乒乓球左边气流快,右边气流慢,根据气体流速大压强小,流速小压强大的原理,乒乓球左右将受到大小不同的压力,即左小右大的压力,迫使乒乓球回到原位置。
实验二:漏斗吸球
实验装置:如图(2),在出口处加一个漏斗,漏斗与软管间要密封,从而保证漏斗喷出的气流较快。
实验步骤:将漏斗口朝下,打开电源,将乒乓球托到漏斗口,乒乓球会自动被漏斗吸住,轻轻甩动漏斗,乒乓球不会掉下。
现象分析:如图(3)高速喷射的气流从乒乓球的上方流出,显然上面流速大而乒乓球下方流速小,根据气体流速大,压强小的原理,乒乓球上面受到的向下的压力小于向上的压力,所以乒乓球会被漏斗吸住而不会掉下。
二、实验设计过程
《物理新课程标准》关于流体压强的教学,明确指出:“通过实验探究,初步了解流体的压强与流速的关系。”这就要求我们在实际教学中,做好演示实验,有条件的学校要做好学生分组实验,讲清原理。课本虽提出了几个演示实验,但因现象不明显,许多学校在实际教学中往往以讲代做,学生缺乏直观认识。分析书本上实验的主要不足在于没有高速气流,如口吹乒乓球,一是不卫生,二是实验可靠性差,三是不利于直观分析。而我在高中物理实际教学中发现与气垫导轨相配套的微音气泵,气流量大,流速稳,很适合此实验。我将微音气泵与其它器材巧妙结合后,实验效果很好。
三、自我评价
此套实验器材取材于高中物理实验中的微音气泵,材料价格不高,是很好的流体压强演示器材。由于气泵的巧妙使用,使原本有限的几个实验变得丰富、有趣,大大激发了同学们的学习兴趣,在我校的教学实践活动中取得了良好的教学效果。