流體流速與壓強的關系實驗改進

人教版八年級物理第九章第4節“流體壓強與流速的關系”（P44）一節，由于課本理論性較強，學生對本節知識很難理解，通過設計此實驗，讓學生能夠形象、直觀地觀察現象，掌握知識。

一、自制教具選用的材料

家用電吹風一個、自制鐵架臺一個、一次性紙杯兩個（其中一個底部打孔）、泡沫板、飲料瓶的部分瓶體、中央開孔的厚紙板、自制塑料托盤、掛鉤、紅絲線、鉤碼等。

二、制作方法

1.用直徑27 cm、厚2 mm 的圓形鐵板和長60 cm、直徑10 mm的圓柱形鐵棒焊制成圓底鐵架臺。用長30 cm、直徑6 mm 的細鐵棒彎成兩個彎鉤焊接在鐵架臺上用于固定電吹風，使其能平穩豎直放置。

2.廢飲料瓶從中間一切兩半，取上半部分在底端用藍膠帶纏一圈，在瓶口兩側對稱打兩個小孔，將細木棍穿過兩孔，在木棍中央系上紅絲線，絲線下方掛上鐵鉤。

3.取廢飲料瓶下半部分，在瓶底開一個圓孔（大小恰好能夠套在電吹風的出風口），在上部兩側對稱打兩個孔，兩個孔中插入幾根細鐵絲，在飲料瓶正中央的鐵絲上固定一束紅絲線。此裝置的作用是能夠直接顯示氣體的流速，電吹風擋位越高時，紅絲線豎直向上飄得越直。

4.取邊長8 cm、厚1 mm 的方形紅色紙板一塊（中央開有圓孔，孔的直徑比瓶口直徑小些）。在塑料托盤的外沿打三個小孔，用藍皮細線穿過后固定在鐵圓環上。

5.在一次性紙杯的底部用圓規和刻刀開一個孔。

三、使用方法

演示實驗1：泡沫板飛升實驗（如圖1）

將長13 cm、寬10 cm、高2.5 cm的泡沫板放在自制鐵架臺的鐵圈上，將底部未開孔的紙杯正放（或倒放）在泡沫板上，讓紙杯距離進氣口小于2 cm，閉合電吹風的開關，可以觀察到紙杯向上飛升，緊貼到進氣口周圍，但泡沫板在鐵圈上沒有移動。換用底部開孔的紙杯做對比實驗，我們發現無論紙杯正放還是倒放，閉合電吹風的開關，泡沫板和紙杯都一起向上飛升。

為什么會出現這種現象呢？分析原因如下：

1.用底部無孔的紙杯做實驗，電吹風工作時，紙杯和進氣口之間的氣體迅速流動，氣體流速較大，壓強較小；紙杯周圍的氣體流速較小，壓強較大。壓強差的存在，產生了向上的壓力，使紙杯緊貼到電吹風進氣口。

2.換用底部開孔的紙杯做實驗時，紙杯和放在它下面的泡沫板之間有間隙。電吹風工作時，紙杯和電吹風進氣口之間的氣體會迅速流動，并且通過紙杯與泡沫板的間隙迅速流動，使泡沫板上方的壓強比它周圍的壓強小，出現壓強差，產生了向上的壓力，使紙杯和泡沫板一起向上飛升。

圖2

演示實驗2：鉤碼實驗（如圖2）

將飲料瓶上半部分的底端正對電吹風進氣口，在紅絲線下方的鐵鉤上掛上塑料托盤。閉合電吹風低速開關，將掛有塑料托盤的瓶體緊貼在進氣口下方，向托盤內加鉤碼，發現加到第2個鉤碼時，飲料瓶瓶體和托盤會一起掉下來；閉合電吹風高速開關，向托盤內重新加鉤碼，發現加到第3個鉤碼時，飲料瓶瓶體和托盤會一起掉下來。

在飲料瓶瓶口處，放置中間帶孔的紅色紙擋板一塊，分別閉合電吹風低速開關、高速開關，再進行對比觀察。發現放置帶孔的紙擋板后，閉合低速開關，向托盤內加到第4 個鉤碼時，飲料瓶瓶體和托盤才會一起掉下來；閉合高速開關，向托盤內加到第7個鉤碼時，飲料瓶瓶體和托盤才會一起掉下來。

為什么會出現這種現象呢？分析原因如下：

1.其他條件都不變，只改變電吹風電機的轉速。閉合低速開關，電機轉速較小，飲料瓶中氣體流速較小，壓強較大，瓶體內外壓強差較小，產生的向上的壓力較小，向托盤內放到第2 個鉤碼時，2 個鉤碼、托盤及瓶體的重力的合力比向上的壓力大，飲料瓶瓶體和托盤一起掉下；閉合高速開關，電機轉速較大，飲料瓶中氣體流速較大，壓強較小，瓶體內外壓強差較大，產生的向上的壓力較大，所以向托盤內放到第3 個鉤碼時，飲料瓶瓶體和托盤才一起掉下。

2.其他條件都不變，只改變進氣口的大小。閉合低速開關，沒有在瓶口放置帶孔的紙擋板，向托盤內放到第2 個鉤碼時，飲料瓶瓶體和托盤一起掉下；在瓶口放置帶孔的紙擋板后，進氣口會變小，瓶內氣體流速變得更大，瓶內壓強更小，瓶體內外壓強差變得更大，產生的向上的壓力更大，所以向托盤內加到第4 個鉤碼時，飲料瓶和托盤才一起掉下來。閉合高速開關，道理同上。

四、裝置特點

1.把抽象的理論變成形象直觀的現象，學生能在參與中反思，在體驗中成長。

2.適用于演示或學生在家進行研究性學習。電吹風家里都有，飲料瓶、紙杯、泡沫板隨處都可找到，塑料托盤可自制，鉤碼可用細沙或石子等其他物品替代。每位學生都能在家自制實驗裝置，模擬實驗，體驗科學探究的全過程。

3.趣味性、啟發性、科學性強，能激發學生的學習興趣，有利于學生主動參與、合作交流。

五、心得體會

此自制教具是教師和學生共同研制的，在制作的過程中學生的學習潛力得到了挖掘，拓寬了師生互動的空間，優化了實驗課堂的教學工作。對于其中的問題，師生間開展的是“零距離”交流，教學也變成了情感溝通和心靈交流，師生間多了一層朋友的關系。曾記得愛因斯坦說過這樣一段話：“提出一個問題往往比解決一個問題更重要，因為解決問題也許僅僅是一個教學上或實驗上的技能而已。而提出新的問題新的可能性，從新的角度去看舊的問題，都需要有創造性的想象力，而且標志著科學的真正進步。”

自制教具在實驗教學中的使用，能有效地提高教學效率和教學質量，給實驗教學帶來勃勃生機，為學生開拓更廣闊的學習空間。自制教具是實驗教學中的一株常青藤，會活力無限地生長下去。“看到了，忘記了；聽到了，記住了；體驗了，理解了。”希望自制教具的發展之路越走越寬廣。