“流体压强与流速的关系”的实验设计

一、引入
(1)演示实验:展示如图1所示t型管(仪器自制)。
a端接水源,c端去水槽,d管插入装有色液体的容器e中。实验开始前设问:水从a端流入,流到d管上端b处时会怎么流?让学生讨论后进行实验:结果发现水不仅不会从d管流出,反而把容器e中的水吸上去,从c管一起流出。
(2)学生实验:如图2所示
把一乒乓球放在倒置漏斗口处,从漏斗颈中用劲向下吹气,能否把乒乓球吹跑?
通过实验发现:乒乓球不仅不会吹跑,反而被“吹”上去了。
这两个实验的结果与同学们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。
二、探究
(1)演示实验:出示如图3(a)所示仪器(自制)。
a管接水源,c管去水槽,水源加着色剂,a,c两端均装有可调节的阀门。
首先让学生观察a,b,c三管截面积大小:sa>sc>sb,然后让水流进仪器,用阀门控制使水静止,观察三根竖直管中水的高度ha>hb>hc,如图3(b)。从已学知识可知,竖直管中水的压强等于各管中水的压强,即此时:pa=pb=pc接着让水流流动,在观察三根竖直管中水的高度:ha>hb>hc。如图3(b),从而得出:pa>pc>pb。在流量相等的情况下,由流速与截面积的关系可知:vb>vc>va。综合此时三管中压强的关系得出结论:流速较大的位置,压强较小。
(2)分析解释两个引入实验
三、应用
(1)机翼的升力
① 学生实验: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,观察纸条的运动,并解释实验现象。
② 演示实验:出示如图4所示的自制机翼模型。
用细线把它固定在支架上(线稍长可使之升降),在其前方用电吹风吹风,可发现机翼模型向上升,然后把支架倒置,再次实验。然后分析机翼升力产生的原因。
(2)喷漆抢
演示实验:如图5,把喷漆抢的吸管b改成透明管,a管接微型接气泵,打开气源后可观察到喷嘴处气流把容器c中的有色液体吸上来并喷出去。
四、巩固
(1)学生实验:把两薄纸条相互靠近,竖直下垂拿在手中,从中间吹气,观察实验现象并解释。
(2)学生举出生活中的有关现象,并简要分析。
五、思考
请同学们设计一艘迎风前进的帆船。