與流體壓強相關的幾個趣味實驗

江寧

初中學生正處于成長發育階段，他們對事物存在好奇心，求知欲強，并有一定的動手實驗能力，但這一階段的學生仍處于從形象思維向抽象思維過渡時期.所以，教師要根據物理課程標準的要求，以多種方式向學習提供信息，使學生親歷科學探究過程，讓學生在自主探究的過程中找出規律，并嘗試應用科學規律去解釋某些具體問題.

初中物理“流體壓強與流速的關系”一節中指出：“流體的流速增大時，其壓強要變小.”在學生學習本節以前，學生已學習了壓強的概念、液體壓強和大氣壓強的有關知識，并學會了一些的科學探究方法，能夠在教師的合理引導下進行實驗探索和合作性研究學習.為了讓學生能掌握“流體壓強與流速的關系”這一內容，教師要合理設計實驗，讓學生主動探究，通過主動的發現來糾正自己原來的“前概念”.

1演示實驗

1.1原理分析型實驗

教師通過物理儀器模型，直接根據物理實驗現象說明其中的道理.

如圖1所示的實驗模型，由于流體穩定流動時，橫截面積大處流速小，通過對比豎管中水的高度，學生很容易發現：流體的流速增大時，其壓強要變小.

1.2生活經驗型實驗

結合生活實際，教師可適當演示一些與本課堂教學內容有關的科普型實驗，讓學生感覺“學有所用”.如圖2（a）所示，在列車模型一側畫一條安全線，將甲、乙兩個人物模型分別置于安全線的外、內側，啟動吹風機，讓風口面對安全線內側，此時會發現乙向列車傾倒，此實驗在說明流體流速的同時，還加強了安全教育.

如圖2（b）所示，將兩個小浮標浮于液面，在兩個浮標中間用針筒注射液體，會發現兩個小浮標相互靠近并發生碰撞，這個實驗可以解釋圖2（c）所示的并排行駛船只發生碰撞的原因.

1.3動畫視頻型實驗

由于條件限制，許多實驗是無法直接用實物演示的.為了能說明問題，教師可以利用多媒體視頻來進行有效講解.

如圖3（a）所示，賽車的尾翼板與飛機倒裝的機翼類似，車運動時上方的氣體因流速小氣壓變大，給車身增加了壓力，既增加了車的穩定性，又加大了車輪與地面的摩擦.圖3（b）所示的是非洲草原犬鼠洞穴的橫截面示意圖，洞穴有兩個出口，一個是平的， 而另一個則是隆起的圓形土堆，土堆處因空氣流速大氣壓變小，平處因空氣流速小氣壓變大，洞外新鮮空氣就會從平處沿洞流向土堆.圖3（c）所示的是球在運動過程中走弧線的原因：球一邊向前飛行一邊不斷地旋轉，由于球與兩側空氣的摩擦，使兩側空氣的流動速度不一樣，它們對球所產生的壓強也不一樣，于是，球在空氣壓強的作用下，被迫向空氣流速大的一側轉彎了.

1.4認知沖突型實驗

多數人往往對第一印象記憶最深刻，學生往往會根據生活經驗和前概念來分析物理問題，但經常得出相反的結論.因此，意想不到的實驗現象會使學生形成認識沖突，從而激發學生的求知欲.

如圖4所示，將一中間開孔的玻璃圓盤與塑料軟管相連，塑料管另一頭接在氣源上，給氣源通電可向外吹氣，強流氣體沿塑料管從玻璃圓盤中間吹出.如果此時將圓盤靠近水平天花板，氣流從圓盤與天花板之間流出，由于流速大，壓強減小，學生會驚奇地發現玻璃圓盤吸附在天花板上.

2分組實驗

2.1單人操作型實驗

實驗操作要簡單，實驗效果要明顯.這種演示實驗既能讓學生較容易地接受知識，又能讓學生學會用手邊的器材來設計實驗，同時還能培養學生的觀察、思維能力.

如圖5所示的兩個實驗，將兩只乒乓球靠近放在較光滑的水平軌道上，或將兩只乒乓球靠近懸掛起來，向兩個球之間吹氣，由于氣流速度大，從而壓強變小，所以會看到兩個小球相互靠近.

2.2小組合作型實驗

實驗操作需要多人配合完成.學生在完成實驗、學習知識的同時，還能認識到集體合作的重要性.

如圖6所示，一人開啟吹風機，另一人將一輕質球置于氣柱上方，變化吹風機的位置，但由于球周圍的氣流速度快，壓強小，最終會發現球受外界氣壓的作用，始終懸浮于氣柱上方并跟隨氣柱移動.

3課后實驗

受課堂和實驗室條件限制，學生可以在課外利用身邊的多種器材來完成實驗.通過實驗，學生可以加深對“物理就在身邊”的理解.

如圖7（a）所示，人坐在汽車內，點燃一根香煙，打開車窗，開動汽車，會發現煙霧向車窗外飄去，而且車速越快，煙霧向窗外流動得越快.要說明的是，完成此實驗時要注意防火安全，或者用紙條來代替煙霧.如圖7（b）所示，手拿傘站在風口，當風水平吹向傘時，傘并不隨風移動，而是向上飄起.

以上實驗為初中物理“流體壓強與流速的關系”一節中常見的實驗，也可以作為高中物理的教學內容來進行實驗，初、高中教師都可以從中采用部分實驗進行有效教學.通過實驗，激發學生學習物理的興趣；通過所學的理論來解釋日常生活中的相關現象，使學生進一步認識到物理與生活息息相關；通過科學探究，在各個環節中培養學生的分工意識與合作精神.

由于本節內容的實驗具有很強的可視性，而且其實驗結論經常能糾正學生原有的“前概念”，所以，教師要盡量用“學生自主探究為主、教師演示為輔”的方法展開教學，充分利用學生實驗裝置，突出顯示學生的主體地位，充分發掘學生潛在的創新能力，從而促進學生的科學態度、探究精神、實踐能力和創新意識的培養與提高.