自制機翼升力原理演示器

摘要：現有飛機升力原理演示器，其機翼模型多是通過兩根導向滑桿單向固定，風力吹向機翼模型時，機翼模型上下移動，由于導向滑桿與機翼模型間存在摩擦力，需要大功率的風機吹風才能使機翼模型上升，制造成本較高.利用機翼連體杠桿組成的利用杠桿原理演示機翼升力的演示器，克服了機翼模型的自身重力，由較小的升力作用在杠桿上即可克服摩擦產生的力矩，儀器反應靈敏，實驗現象直觀，操作簡單.

關鍵詞：機翼升力原理演示器;摩擦力;機翼連體杠桿

作者簡介：王富民（1962-），男，山東濟寧人，本科，中學高級教師，研究方向：在實驗教學中培養學生的創新能力.

1自制機翼升力原理演示器技術背景

在義務教育物理課程標準實驗教科書《物理》（上海科學技術出版社2012年6月第一版）第八章壓強第四節流體壓強與流速的關系中，“升力的產生”是比較抽象的內容，因此，完成飛機升力原理演示實驗是深刻理解這一部分知識的關鍵.

現有飛機升力原理演示器，風機功率較大，制造成本較高.現有飛機升力原理演示器其機翼模型多是通過兩根導向滑桿單向固定，風力吹向機翼模型時，機翼模型上下移動，由于導向滑桿與機翼模型間存在摩擦力，需要大功率的風機吹風才能使機翼模型上升;自制機翼升力原理演示器使用小功率的離心式風機，降低了實驗成本，節約了資源.

現有技術沒有利用機翼連體杠桿組成的利用杠桿原理演示機翼升力的演示器.利用機翼升力原理演示器演示機翼升力，利用了杠桿原理，儀器反應靈敏，實驗現象直觀，操作簡單，節能環保，使用安全性高，能激發學生的好奇心，培養學生的創新能力.

2自制機翼升力原理演示器的特點

自制機翼升力原理演示器其機翼是由機翼連體杠桿制成的，是利用了杠桿原理演示機翼升力的，使用較小的風機即可完成實驗，儀器反應靈敏，實驗現象直觀.

3自制機翼升力原理演示器制作結構及尺寸

機翼升力原理演示器由底板、支撐桿及導向軸、離心式風機、機翼連體杠桿組成，機翼升力原理演示器底板用長度30cm、寬度為20cm、厚度為1cm的高密度纖維板，離心式風機固定在底板一端，使用5瓦小功率的離心式風機，支撐桿為橫截面為4cm2的方木，長度為20cm;離心式風機固定在底板一端，支撐桿固定在底板一側，導向軸用1號鋼針制成，固定在支撐桿上，導向軸高度與離心式風機出風口中心高度一致;機翼由與易拉罐殼體一致的薄鋁材折成，上表面成弧形，下表面平直，機翼內嵌入薄木片，薄木片另一端與帶調節螺絲的金屬桿相連，組成機翼連體杠桿，機翼連體杠桿總長度30cm，在機翼連體杠桿重心位置上的木片上打一水平通孔即限位通孔;導向軸水平穿過機翼連體杠桿重心位置木片上的限位通孔.

4自制機翼升力原理演示器原理及使用方法

實驗前先調節機翼連體杠桿呈水平狀態，打開離心式風機開關，風流吹在機翼模型上，由于機翼上表面成弧形，下表面平直，機翼上表面流速大，下表面流速小，形成一個向上的壓力差，機翼連體杠桿的機翼端受到一個向上的力，杠桿失去平衡.有微小的風力使機翼產生的壓力差即可克服導向軸與機翼連體杠桿之間的摩擦產生的力矩，使機翼連體杠桿繞導向軸轉動，讓杠桿失去平衡，從而演示機翼升力.

5自制機翼升力原理演示器效果

與現有技術相比，機翼升力原理演示器的機翼模型沒有使用兩根導向滑桿單向固定，機翼模型沒有在兩根導向滑桿上上下移動，因此，沒有導向滑桿與機翼模型間存在的摩擦力，而是根據杠桿原理，克服了機翼模型的自身重力，由較小的升力作用在杠桿上即可克服摩擦產生的力矩，儀器反應靈敏，實驗現象直觀，操作簡單，節能環保，使用安全性高，可見度大，能激發學生的好奇心，培養學生的創新能力.

參考文獻：

[1] 義務教育物理課程標準實驗教科書編寫組.物理（八年級下冊）[M].上海：上海科學技術出版社，2012.

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