生活用品当仪器 因陋就简做实验

刘桂珍

一、教材分析

人教版初中物理第九章《压强》第四节“流体压强与流速的关系”一节，主要探究流体压强与流速的关系，教材安排了三个学生实验。

一是硬币跳高实验。此实验虽然能引起学生的兴趣，但可见度和实验成功率偏低，学生会认为是吹出气体的力把硬币顶翻，而不容易联系到是上、下气压差的问题。

二是吹纸实验。此实验可见度较高，成功率也高，操作简单，但无法对比纸面两侧不同的流速，教材也没有安排研究液体压强与流速关系的实验。

三是机翼模型实验。教材提供自制机翼模型实验验证，但只停留在理论分析层面，无法直观显示机翼上、下方气体压强的大小。

另外，教材还设计了一个扩展性实验——用传感器研究气体流速与压强的关系。但在教学实践中，真正拥有传感器和相应计算机软件的学校并不多，农村学校更无条件实现，难以推广。

综合以上情况，我结合课堂实践，从导入到演示再到探究，制作了流体压强与流速关系一体化实验装置，并设计成在装置前后分别进行流体（气体和液体）压强与流速关系演示及机翼升力演示等系列实验。

二、实验设计

实验设计的基本思路是：以目标为指引，以活动为载体，以问题的产生、讨论、探究等为手段，达成学习目标;为了调动学生的创新思维，通过引入实验、演示实验、分组实验层层递进，提高兴趣。

（一）引入实验：魔力乒乓球

用铁架台固定两个颈对接的漏斗，分别用鼓风机吹（见图1-甲）和用矿泉水瓶中的水冲乒乓球（见图1-乙）。此实验可见度高，现象持续时间长，采用对比实验让学生初步感受液体和气体压强与流速的关系，激发学生一探究竟的欲望。

（二）演示实验改进一：“粗管、细管显压强”组合装置

1.气体压强与流速关系演示器

（1）制作：用泡沫自制两端开口且内径不同的通风管道，将其和U形管压强计结合，注意U形管开口要刚好置于粗、细通风管道内。

（2）使用：打开鼓风机，观察到U形管右边管口间的横截面窄，该管口上方的气体流速大，压强小，右管中红色液柱升高（如图2装置左侧部分）。还可以通过调节鼓风机的风速改变空气流速，从而改变U形管两边管口上方的流体压强。

2.液体压强与流速关系演示器

（1）制作：用三通接头和空矿泉水瓶与两根粗细不同的管子相连，实现瓶中红色液体流速不同，同时注意装置的密闭性（如图2装置右侧部分）。

（2）使用：①当液体静止时，整个装置就是连通器，两根液柱的液面没有出现高度差。②打开水龙头，两根液柱的液面均下降，且出现高度差（细管上方的液柱液面高）。此现象说明：液体的流速越大，压强越小;流速越小，压强越大。③缓慢打开水龙头，使通过水管的液体流速逐渐增大，观察到两根液柱液面缓慢下降，且高度差越来越明显。该现象表明：液体的流速越大，压强越小。④缓慢关上水龙头，使通过水管的液体流速逐渐减小，观察到两根液柱液面缓慢上升，且高度差越来越小。该现象表明：液体的流速越小，压强越大。

（三）演示实验改进二：模拟飞机升力

（1）制作：将U形管两端管口分别与透明塑料软管连接，并将两根塑料软管的另一端管口固定在由泡沫制成的机翼模型的上方和下方一定距离处，通过U形管两边液面高度差显示演示机翼上、下方的不同流速（如图3装置左侧部分）。另外，在木板上固定光滑细钢丝（可用自行车辐条代替），将一个泡沫机翼模型穿过细钢丝（如图3装置右侧部分）。

（2）使用：用鼓风机从侧面吹泡沫机翼模型，模拟飞机获得升力向上升起（如图3-甲），直观显示出飞机上、下表面压强的大小不同（如图3-乙）。还可以改变风速，观察U形管两边液面高度差的变化。

该实验将抽象的机翼上、下方流速转换为具体的U形管两边液面的不同高度，大大缩小了学生在思维上的跨度。制作泡沫机翼模型时要注意长、宽、孤度适中，且用鼓风机吹风时要选在恰当的位置。

（四）分组实验改进：用生活用品探究

设计大量小实验，探究流体压强与流速关系的规律。实验材料应随手可得且制作简单，实验现象明显，让学生在参与中体会到科学探究的乐趣，学会总结规律。

1.吹不落的纸片：将纸片放在直尺下方，从上方吹气，上方气流大、压强小，下方气流小、压强大，气压差使纸片被吸在尺子上（图4）。

2.吹不进的纸团：在矿泉水瓶口放一个小纸团，正对着瓶口往里吹气，纸团不仅没被吹入瓶中，反而飞了出来（图5）。

3.吹不走的小球：将两个乒乓球放在用泡沫板与一次性筷子制作的凹槽上，用吸管对着两个乒乓球中间吹气，两个乒乓球沒有被吹开，而是越来越靠近（图6）。

4.分不开的小船：用两个矿泉水瓶盖代替两艘小船，将其保持一定距离置于水面;

在注射器前端固定一截塑料软管，将注射器吸满水，自制一个射水装置;将塑料软管的另一端置于两艘小船中间偏后方的位置，推动注射器推柄，使两艘小船之间产生水流，观察到两艘小船彼此靠近（图7）。

三、创新点

将学生探究和教师创新演示结合，使气体实验和液体实验一体化，有效弥补了教材无液体实验的不足，同时解决了传统实验气体、液体实验分开操作的繁琐。

实验装置制作简单、成本低，具有推广价值。