用真空泵做氣源改進(jìn)流速對(duì)壓強(qiáng)影響的實(shí)驗(yàn)

用真空泵做氣源改進(jìn)流速對(duì)壓強(qiáng)影響的實(shí)驗(yàn)

張峰

[江蘇省邗江中學(xué)(集團(tuán))江蘇 揚(yáng)州225009]

收稿日期：(2014-09-12)

XZ-0.5旋片式真空泵體積小、質(zhì)量小、噪音小、效果好，一個(gè)人就可以很容易移動(dòng)，適合教室課堂上演示使用,一般與馬德堡半球、牛頓管配套.筆者在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)把它作為氣源使用，也取得了意想不到的效果.因?yàn)樵谑褂肵Z-0.5旋片式真空泵教學(xué)的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)它出氣口小且流速較快，可以在出氣口用5 mm×7 mm乳膠管簡(jiǎn)單方便地把氣體引出； 抽氣速度是0.5 L/s,所以出氣速度也是0.5 L/s.在初中物理實(shí)驗(yàn)“探究流速對(duì)流體壓強(qiáng)的影響”的教學(xué)過(guò)程中，用真空泵作為氣源的幾個(gè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)現(xiàn)介紹如下.

1演示漏斗“吸”球

初中物理課本中的漏斗“吸”球?qū)嶒?yàn)，將漏斗倒置，乒乓球用平放的手托住緊貼漏斗放置在其正下方，從倒置的漏斗口向下吹氣，觀察乒乓球是否會(huì)下落.在該實(shí)驗(yàn)中由于漏斗口處氣體流速不均勻，流速大小控制不好，很容易失敗，看到乒乓球不僅沒(méi)有被吸反而下落了.即使該實(shí)驗(yàn)成功了，學(xué)生此時(shí)絕大部分注意力都在乒乓球上，很難觀察到漏斗口部微小的變化，從而直接主觀認(rèn)定是教師吸氣吸住了乒乓球，這樣教師就人為地設(shè)置了學(xué)生認(rèn)知過(guò)程的障礙，反而不利于知識(shí)的掌握.經(jīng)思考筆者將漏斗用礦泉水(飲料)瓶代替，截取10 cm左右?guī)w瓶體，瓶蓋上鉆一直徑6 mm左右的小孔(不要太大)，截?cái)嗵幙梢灾瞥射忼X形(放在平臺(tái)上也可以進(jìn)出氣).打開(kāi)真空泵電源，用手捏著乳膠管管口控制氣流速度，對(duì)著瓶蓋孔吹氣，就可以看到乒乓球能逐漸升到瓶口；實(shí)驗(yàn)中如果適當(dāng)控制氣流能看到乒乓球懸停在瓶的中部并輕輕振動(dòng).實(shí)驗(yàn)過(guò)程中全班鴉雀無(wú)聲，學(xué)生一臉震驚.在該實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生首先知道真空泵的氣流方向是一定的，不可能自動(dòng)改吹為吸，那么問(wèn)題的原因在哪兒，是不是流動(dòng)的空氣引起的？從而快速打開(kāi)思路，為下面的“流速對(duì)流體壓強(qiáng)的影響”墊定良好基礎(chǔ).

2演示一種噴霧裝置原理

取20 cm左右膠管一端放在水里，另一端管口豎直離水面適當(dāng)距離，打開(kāi)真空泵電源，用手捏著真空泵出氣口的乳膠管管口控制氣流速度對(duì)著另一膠管的上端開(kāi)口處.用同樣的方法控制水平氣流速度，即可看到膠管內(nèi)的水上升直到管口處在力的作用下沿氣流方向噴出.實(shí)驗(yàn)中還可以通過(guò)兩管口的配合調(diào)節(jié)噴霧方向，可以得到很壯觀的不同噴霧效果.根據(jù)無(wú)氣體流過(guò)時(shí)水面靜止不動(dòng)，到有氣體快速流過(guò)時(shí)的水面迅速上升直至噴出，前后明顯的現(xiàn)象反差，讓學(xué)生不由自主地就會(huì)去思考甚至討論其中蘊(yùn)藏的道理，分析現(xiàn)象前后變化的條件，輕易就可得出結(jié)論，從而不再出現(xiàn)教師長(zhǎng)時(shí)間解釋?zhuān)瑢W(xué)生還聽(tīng)不明白的現(xiàn)象.

3演示乒乓球空中懸停

一手捏著管口使管口向上出氣，另一手把乒乓球放在管口上方10 cm左右的地方，松開(kāi)手就可看到乒乓球平穩(wěn)地懸停在半空中，調(diào)節(jié)氣流速度大小可以改變乒乓球離管口的距離，移動(dòng)管口位置乒乓球也隨之移動(dòng).

實(shí)際上，以上這些實(shí)驗(yàn)的原理以及控制流速的方法，還可以應(yīng)用于機(jī)翼升力、兩紙張合攏等流體的壓強(qiáng)與流速的實(shí)驗(yàn)，在此不再贅述.總之這幾個(gè)實(shí)驗(yàn)是在學(xué)生的驚呼聲中做完的，學(xué)生很驚奇且印象非常深刻，關(guān)鍵還是器材方便易得，制作也很簡(jiǎn)單，大家不妨一試.