流体压强演示装置

于爱文

(皇城镇第二中学，山东 淄博 255425)



流体压强演示装置

于爱文

(皇城镇第二中学，山东 淄博 255425)

摘要：人教版“流体压强与流速关系”一节中，按教材提供的方法实验时实验现象不明显，且不容易操作成功，还容易误导学生. 为此利用简易材料自制了流体压强演示仪，通过U型管中液柱高低呈现出压强的大小，通过发烟装置直观显示出空气的流动，再利用长气球供气，延长了演示实验时间，避免了烟气对人的伤害.

关键词：流体；压强；流速

文献[1]中关于“流体压强与流速关系”一节的内容与学生生活联系密切，生动有趣. 为了让学生探究流体压强的规律，教材为学生提供了口吹硬币跳跃木块和吹纸片[1]这2个学生实验. 笔者发现硬币跳高实验不容易操作成功，即便能操作成功，也会带给学生“硬币是被吹起来的，谁的肺活量大谁就容易成功”这样错误的认识，错误认识一旦固化，教师再去矫正就要花费更多的时间和精力，效果却不明显. 对于吹纸片实验，当纸片选择不恰当(如选择了硬度大的纸片)或纸片距离控制不合适(如纸片距离过大)时，实验现象不明显，再加上空气无法直接观察，学生不能感受气体的流动，也就不可能直观建立起流速快与慢的概念，这些都对实验结论的得出造成了障碍. 因此笔者设计并制成了流体压强演示装置，它能形象、直观、生动、有趣地展示流体(气体)压强的规律.

图1　流体压强演示装置

1实验材料

流体压强演示装置如图1所示，所需材料为：30 cm×80 cm厚铁板，40 cm×80 cm薄铁片，80 cm×100 cm白卡纸，15 cm×30 cm白卡纸2块，白色饮料瓶3个，易拉罐1个，T型玻璃管1个，L型玻璃管1个，5 cm玻璃管3个，1 m长透明软管1个，长气球1个，气球专用充气筒1个，胶枪(50 W)1个，胶棒5根，黑色卡纸，刻纸刀，大铜钉，酒精灯，发烟片，打火机，镊子，宽胶带.

2制作方法

2.1　搭建主架

1)将40 cm×80 cm薄铁片沿着高弯折2 cm做成L形，将它放置到30 cm×80 cm厚铁板的一边，并使薄铁片L最外延与厚铁板外延对齐；用手电钻在重叠部分间隔均匀打3个小孔，并用螺丝进行固定.

2)在80 cm×100 cm白纸板上用裁纸刀挖出1个5 cm×25 cm的孔，将黑色卡纸裁剪成5 cm宽，并贴到孔的后侧和两侧，为美观可以按照图1的形式裁剪为阶梯的形状. 用厚双面胶将白纸板竖直固定到薄铁片上.

3)在2块15 cm×30 cm白卡纸的中上部挖直径8 cm的圆孔，并间隔20 cm竖直固定到厚玻璃板上.

2.2　制作流体压强观察装置

把铜钉放到酒精灯烧热，在白色饮料瓶瓶盖、瓶底、瓶子侧壁各开一圆孔，将T型玻璃管右端插入打孔的瓶盖0.5 cm,用胶枪进行密封；将长度为5 cm的玻璃管插入瓶底和瓶子的侧壁，用胶枪进行密封. 截取20 cm长的透明软管，内装适量红色液体，两端分别固定到T型玻璃管和侧壁玻璃管下端.

2.3　制作烟雾生成储存器

将一饮料瓶去底，另一饮料瓶只留下瓶口部分，在易拉罐侧壁开宽2 cm、长4 cm的小窗，同时将易拉罐底部开孔，放入玻璃管，并用胶枪进行密封. 将饮料瓶、易拉罐、饮料瓶组装在一起，连接处用胶枪进行密封，保证不漏气. 饮料瓶的2个瓶盖打孔后一个安装L型的玻璃短管，另一个安装长5 cm的玻璃管并进行密封.

2.4　送气装置的制作

将气球口绑定到5 cm长玻璃管上，玻璃管另一边连接8 cm长塑料软管，通过软管可以给气球充气，也可以把软管夹住防止气球漏气.

3操作方法

首先使气球充满气，用夹子将软管夹住，放置备用；然后用宽胶带将易拉罐天窗的一侧粘住，用镊子夹1片发烟片，并用打火机点燃，之后迅速通过天窗放置到易拉罐内，并用宽胶带将天窗密封；接着迅速将气球一端的塑料软管连接到发烟装置的右侧玻璃管上，并将夹子去掉；这时气球中的气体会吹动发烟装置中的浓烟在粗的饮料瓶和细的玻璃管及软管中运动，学生可以直观地感受到空气流速的快慢. 教师引导学生通过观察U形管中的红色液注的高低变化来分析归纳出流体压强与流速的关系.

4实验装置的优势

1)借助转换法将实验现象直观化. 连通器由于两侧压强相同，液面保持相平. 如果一侧压强大，一侧压强小，连通图的液注也就不再相平，会变得一侧高一侧低. 液注高的一侧压强小，液注低的一侧压强大. 本实验装置将流体压强大小转换为U型管中液注的高低，形象直观.

2)化空气无形为有形. 发烟装置发出的白色烟雾，通过黑色的卡纸反衬显得非常清晰，当有气流推动烟雾运动时，烟雾的运动快慢就显示了空气的运动轨迹，使得学生直观察到粗的管道中空气流速慢而细的管道中空气的流速快.

3)增加实验持久度，确保实验安全. 流体压强演示装置中有发烟装置，如果直接用嘴吹气，人难免会吸入烟气，对人体有一定伤害，而且人吹气时持续时间有限. 故该演示装置采用长气球送气，送气量大，送气时间长，使得实验效果持续时间长，更容易观察，且易得出合理结论.

参考文献：

[1]彭前程. 义务教育教科书·物理(八年级)(下册)[M]． 北京：人民教育出版社，2012：44.

[责任编辑：尹冬梅]

Demonstrating device of fluid pressure

YU Ai-wen

(No.2 Middle School of Huangcheng, Zibo 255425, China)

Abstract:The demonstrating experiment of the relation between fluid pressure and flow speed in teaching material is not easy to operate, but easy to mislead students, its phenomenon is not obvious. So a demonstrating device of fluid pressure was made. This device had three improvements. Firstly, the pressure was adjusted through the height of the liquid in the U tube. Secondly, by using fuming device, air flowing was observed obviously. Finally, using long balloon to blow fuming device, the time of the demonstration experiment was extended, and avoided the smoke injury to persons.

Key words:fluid; pressure; flow speed

作者简介：于爱文(1980-),男，山东淄博人，皇城镇第二中学一级教师，学士，主要从事中学物理教学工作.

收稿日期：2015-11-21

中图分类号：G633.7

文献标识码：A

文章编号：1005-4642(2016)02-0045-02