用真空泵做气源改进流速对压强影响的实验

用真空泵做气源改进流速对压强影响的实验

张峰

[江苏省邗江中学(集团)江苏 扬州225009]

收稿日期：(2014-09-12)

XZ-0.5旋片式真空泵体积小、质量小、噪音小、效果好，一个人就可以很容易移动，适合教室课堂上演示使用,一般与马德堡半球、牛顿管配套.笔者在教学中发现把它作为气源使用，也取得了意想不到的效果.因为在使用XZ-0.5旋片式真空泵教学的过程中，发现它出气口小且流速较快，可以在出气口用5 mm×7 mm乳胶管简单方便地把气体引出； 抽气速度是0.5 L/s,所以出气速度也是0.5 L/s.在初中物理实验“探究流速对流体压强的影响”的教学过程中，用真空泵作为气源的几个创新实验现介绍如下.

1演示漏斗“吸”球

初中物理课本中的漏斗“吸”球实验，将漏斗倒置，乒乓球用平放的手托住紧贴漏斗放置在其正下方，从倒置的漏斗口向下吹气，观察乒乓球是否会下落.在该实验中由于漏斗口处气体流速不均匀，流速大小控制不好，很容易失败，看到乒乓球不仅没有被吸反而下落了.即使该实验成功了，学生此时绝大部分注意力都在乒乓球上，很难观察到漏斗口部微小的变化，从而直接主观认定是教师吸气吸住了乒乓球，这样教师就人为地设置了学生认知过程的障碍，反而不利于知识的掌握.经思考笔者将漏斗用矿泉水(饮料)瓶代替，截取10 cm左右带盖瓶体，瓶盖上钻一直径6 mm左右的小孔(不要太大)，截断处可以制成锯齿形(放在平台上也可以进出气).打开真空泵电源，用手捏着乳胶管管口控制气流速度，对着瓶盖孔吹气，就可以看到乒乓球能逐渐升到瓶口；实验中如果适当控制气流能看到乒乓球悬停在瓶的中部并轻轻振动.实验过程中全班鸦雀无声，学生一脸震惊.在该实验中，学生首先知道真空泵的气流方向是一定的，不可能自动改吹为吸，那么问题的原因在哪儿，是不是流动的空气引起的？从而快速打开思路，为下面的“流速对流体压强的影响”垫定良好基础.

2演示一种喷雾装置原理

取20 cm左右胶管一端放在水里，另一端管口竖直离水面适当距离，打开真空泵电源，用手捏着真空泵出气口的乳胶管管口控制气流速度对着另一胶管的上端开口处.用同样的方法控制水平气流速度，即可看到胶管内的水上升直到管口处在力的作用下沿气流方向喷出.实验中还可以通过两管口的配合调节喷雾方向，可以得到很壮观的不同喷雾效果.根据无气体流过时水面静止不动，到有气体快速流过时的水面迅速上升直至喷出，前后明显的现象反差，让学生不由自主地就会去思考甚至讨论其中蕴藏的道理，分析现象前后变化的条件，轻易就可得出结论，从而不再出现教师长时间解释，学生还听不明白的现象.

3演示乒乓球空中悬停

一手捏着管口使管口向上出气，另一手把乒乓球放在管口上方10 cm左右的地方，松开手就可看到乒乓球平稳地悬停在半空中，调节气流速度大小可以改变乒乓球离管口的距离，移动管口位置乒乓球也随之移动.

实际上，以上这些实验的原理以及控制流速的方法，还可以应用于机翼升力、两纸张合拢等流体的压强与流速的实验，在此不再赘述.总之这几个实验是在学生的惊呼声中做完的，学生很惊奇且印象非常深刻，关键还是器材方便易得，制作也很简单，大家不妨一试.