自制机翼升力原理演示器

摘要：现有飞机升力原理演示器，其机翼模型多是通过两根导向滑杆单向固定，风力吹向机翼模型时，机翼模型上下移动，由于导向滑杆与机翼模型间存在摩擦力，需要大功率的风机吹风才能使机翼模型上升，制造成本较高.利用机翼连体杠杆组成的利用杠杆原理演示机翼升力的演示器，克服了机翼模型的自身重力，由較小的升力作用在杠杆上即可克服摩擦产生的力矩，仪器反应灵敏，实验现象直观，操作简单.

关键词：机翼升力原理演示器;摩擦力;机翼连体杠杆

作者简介：王富民（1962-），男，山东济宁人，本科，中学高级教师，研究方向：在实验教学中培养学生的创新能力.

1自制机翼升力原理演示器技术背景

在义务教育物理课程标准实验教科书《物理》（上海科学技术出版社2012年6月第一版）第八章压强第四节流体压强与流速的关系中，“升力的产生”是比较抽象的内容，因此，完成飞机升力原理演示实验是深刻理解这一部分知识的关键.

现有飞机升力原理演示器，风机功率较大，制造成本较高.现有飞机升力原理演示器其机翼模型多是通过两根导向滑杆单向固定，风力吹向机翼模型时，机翼模型上下移动，由于导向滑杆与机翼模型间存在摩擦力，需要大功率的风机吹风才能使机翼模型上升;自制机翼升力原理演示器使用小功率的离心式风机，降低了实验成本，节约了资源.

现有技术没有利用机翼连体杠杆组成的利用杠杆原理演示机翼升力的演示器.利用机翼升力原理演示器演示机翼升力，利用了杠杆原理，仪器反应灵敏，实验现象直观，操作简单，节能环保，使用安全性高，能激发学生的好奇心，培养学生的创新能力.

2自制机翼升力原理演示器的特点

自制机翼升力原理演示器其机翼是由机翼连体杠杆制成的，是利用了杠杆原理演示机翼升力的，使用较小的风机即可完成实验，仪器反应灵敏，实验现象直观.

3自制机翼升力原理演示器制作结构及尺寸

机翼升力原理演示器由底板、支撑杆及导向轴、离心式风机、机翼连体杠杆组成，机翼升力原理演示器底板用长度30cm、宽度为20cm、厚度为1cm的高密度纤维板，离心式风机固定在底板一端，使用5瓦小功率的离心式风机，支撑杆为横截面为4cm2的方木，长度为20cm;离心式风机固定在底板一端，支撑杆固定在底板一侧，导向轴用1号钢针制成，固定在支撑杆上，导向轴高度与离心式风机出风口中心高度一致;机翼由与易拉罐壳体一致的薄铝材折成，上表面成弧形，下表面平直，机翼内嵌入薄木片，薄木片另一端与带调节螺丝的金属杆相连，组成机翼连体杠杆，机翼连体杠杆总长度30cm，在机翼连体杠杆重心位置上的木片上打一水平通孔即限位通孔;导向轴水平穿过机翼连体杠杆重心位置木片上的限位通孔.

4自制机翼升力原理演示器原理及使用方法

实验前先调节机翼连体杠杆呈水平状态，打开离心式风机开关，风流吹在机翼模型上，由于机翼上表面成弧形，下表面平直，机翼上表面流速大，下表面流速小，形成一个向上的压力差，机翼连体杠杆的机翼端受到一个向上的力，杠杆失去平衡.有微小的风力使机翼产生的压力差即可克服导向轴与机翼连体杠杆之间的摩擦产生的力矩，使机翼连体杠杆绕导向轴转动，让杠杆失去平衡，从而演示机翼升力.

5自制机翼升力原理演示器效果

与现有技术相比，机翼升力原理演示器的机翼模型没有使用两根导向滑杆单向固定，机翼模型没有在两根导向滑杆上上下移动，因此，没有导向滑杆与机翼模型间存在的摩擦力，而是根据杠杆原理，克服了机翼模型的自身重力，由较小的升力作用在杠杆上即可克服摩擦产生的力矩，仪器反应灵敏，实验现象直观，操作简单，节能环保，使用安全性高，可见度大，能激发学生的好奇心，培养学生的创新能力.

参考文献：

[1] 义务教育物理课程标准实验教科书编写组.物理（八年级下册）[M].上海：上海科学技术出版社，2012.

[2] 吕元.“机翼升力”原理演示器的创新设计[J].物理通报，2017（09）：84.

[3]刘涛 .“机翼升力”演示器的改进与制作[J].中学物理，2018，36（04）：30-31.

[4]滕代安.自制教具创新演示流体压强与流速的关系[J].中学物理，2018，36（10）：16.