流体流速与压强的关系实验改进

人教版八年级物理第九章第4节“流体压强与流速的关系”（P44）一节，由于课本理论性较强，学生对本节知识很难理解，通过设计此实验，让学生能够形象、直观地观察现象，掌握知识。

一、自制教具选用的材料

家用电吹风一个、自制铁架台一个、一次性纸杯两个（其中一个底部打孔）、泡沫板、饮料瓶的部分瓶体、中央开孔的厚纸板、自制塑料托盘、挂钩、红丝线、钩码等。

二、制作方法

1.用直径27 cm、厚2 mm 的圆形铁板和长60 cm、直径10 mm的圆柱形铁棒焊制成圆底铁架台。用长30 cm、直径6 mm 的细铁棒弯成两个弯钩焊接在铁架台上用于固定电吹风，使其能平稳竖直放置。

2.废饮料瓶从中间一切两半，取上半部分在底端用蓝胶带缠一圈，在瓶口两侧对称打两个小孔，将细木棍穿过两孔，在木棍中央系上红丝线，丝线下方挂上铁钩。

3.取废饮料瓶下半部分，在瓶底开一个圆孔（大小恰好能够套在电吹风的出风口），在上部两侧对称打两个孔，两个孔中插入几根细铁丝，在饮料瓶正中央的铁丝上固定一束红丝线。此装置的作用是能够直接显示气体的流速，电吹风挡位越高时，红丝线竖直向上飘得越直。

4.取边长8 cm、厚1 mm 的方形红色纸板一块（中央开有圆孔，孔的直径比瓶口直径小些）。在塑料托盘的外沿打三个小孔，用蓝皮细线穿过后固定在铁圆环上。

5.在一次性纸杯的底部用圆规和刻刀开一个孔。

三、使用方法

演示实验1：泡沫板飞升实验（如图1）

将长13 cm、宽10 cm、高2.5 cm的泡沫板放在自制铁架台的铁圈上，将底部未开孔的纸杯正放（或倒放）在泡沫板上，让纸杯距离进气口小于2 cm，闭合电吹风的开关，可以观察到纸杯向上飞升，紧贴到进气口周围，但泡沫板在铁圈上没有移动。换用底部开孔的纸杯做对比实验，我们发现无论纸杯正放还是倒放，闭合电吹风的开关，泡沫板和纸杯都一起向上飞升。

为什么会出现这种现象呢？分析原因如下：

1.用底部无孔的纸杯做实验，电吹风工作时，纸杯和进气口之间的气体迅速流动，气体流速较大，压强较小；纸杯周围的气体流速较小，压强较大。压强差的存在，产生了向上的压力，使纸杯紧贴到电吹风进气口。

2.换用底部开孔的纸杯做实验时，纸杯和放在它下面的泡沫板之间有间隙。电吹风工作时，纸杯和电吹风进气口之间的气体会迅速流动，并且通过纸杯与泡沫板的间隙迅速流动，使泡沫板上方的压强比它周围的压强小，出现压强差，产生了向上的压力，使纸杯和泡沫板一起向上飞升。

图2

演示实验2：钩码实验（如图2）

将饮料瓶上半部分的底端正对电吹风进气口，在红丝线下方的铁钩上挂上塑料托盘。闭合电吹风低速开关，将挂有塑料托盘的瓶体紧贴在进气口下方，向托盘内加钩码，发现加到第2个钩码时，饮料瓶瓶体和托盘会一起掉下来；闭合电吹风高速开关，向托盘内重新加钩码，发现加到第3个钩码时，饮料瓶瓶体和托盘会一起掉下来。

在饮料瓶瓶口处，放置中间带孔的红色纸挡板一块，分别闭合电吹风低速开关、高速开关，再进行对比观察。发现放置带孔的纸挡板后，闭合低速开关，向托盘内加到第4 个钩码时，饮料瓶瓶体和托盘才会一起掉下来；闭合高速开关，向托盘内加到第7个钩码时，饮料瓶瓶体和托盘才会一起掉下来。

为什么会出现这种现象呢？分析原因如下：

1.其他条件都不变，只改变电吹风电机的转速。闭合低速开关，电机转速较小，饮料瓶中气体流速较小，压强较大，瓶体内外压强差较小，产生的向上的压力较小，向托盘内放到第2 个钩码时，2 个钩码、托盘及瓶体的重力的合力比向上的压力大，饮料瓶瓶体和托盘一起掉下；闭合高速开关，电机转速较大，饮料瓶中气体流速较大，压强较小，瓶体内外压强差较大，产生的向上的压力较大，所以向托盘内放到第3 个钩码时，饮料瓶瓶体和托盘才一起掉下。

2.其他条件都不变，只改变进气口的大小。闭合低速开关，没有在瓶口放置带孔的纸挡板，向托盘内放到第2 个钩码时，饮料瓶瓶体和托盘一起掉下；在瓶口放置带孔的纸挡板后，进气口会变小，瓶内气体流速变得更大，瓶内压强更小，瓶体内外压强差变得更大，产生的向上的压力更大，所以向托盘内加到第4 个钩码时，饮料瓶和托盘才一起掉下来。闭合高速开关，道理同上。

四、装置特点

1.把抽象的理论变成形象直观的现象，学生能在参与中反思，在体验中成长。

2.适用于演示或学生在家进行研究性学习。电吹风家里都有，饮料瓶、纸杯、泡沫板随处都可找到，塑料托盘可自制，钩码可用细沙或石子等其他物品替代。每位学生都能在家自制实验装置，模拟实验，体验科学探究的全过程。

3.趣味性、启发性、科学性强，能激发学生的学习兴趣，有利于学生主动参与、合作交流。

五、心得体会

此自制教具是教师和学生共同研制的，在制作的过程中学生的学习潜力得到了挖掘，拓宽了师生互动的空间，优化了实验课堂的教学工作。对于其中的问题，师生间开展的是“零距离”交流，教学也变成了情感沟通和心灵交流，师生间多了一层朋友的关系。曾记得爱因斯坦说过这样一段话：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要，因为解决问题也许仅仅是一个教学上或实验上的技能而已。而提出新的问题新的可能性，从新的角度去看旧的问题，都需要有创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。”

自制教具在实验教学中的使用，能有效地提高教学效率和教学质量，给实验教学带来勃勃生机，为学生开拓更广阔的学习空间。自制教具是实验教学中的一株常青藤，会活力无限地生长下去。“看到了，忘记了；听到了，记住了；体验了，理解了。”希望自制教具的发展之路越走越宽广。