让空气飞一会儿

段玉佩

在实验之前，让我们先猜个谜语：什么就在你身边，你却看不见？它无色、无味、也无形，你却一刻也离不了？答案是空气。虽然你常常忽略空气的存在，但那树梢传来的“哗啦啦”的声响，那阳春三月的风拂过脸颊如水般的柔滑感觉，还有你奔跑向前时耳边传来的呼啸……这些现象都在提醒你，空气一直在你左右。今天我们要用空气做的是一门大炮，你准备好了吗？

实验材料

两个大小不同的一次性纸杯、剪刀、气球、卷纸、透明胶条、尺子、笔以及纸

实验步骤

让我们先来做一个空气大炮的靶子。剪去一截卷纸，用胶条将其一端固定在门框上。为什么用卷纸做靶子呢？因为卷纸质地比较轻盈，更容易看到空气大炮的威力。当然，你也可以用不同的材料来设置靶子，之后再和卷纸的效果来对比空气大炮的威力大小。

在距離靶子0.5米、1米、2米的地面上，做好标记。这一步是为了让你看到空气大炮的威力，以便观察在调整靶子之间距离过程中的变化情况。

将准备好的两个一次性纸杯拿来，在每一个杯子的底部用铅笔画出直径为4厘米的圆圈，用剪刀沿着圆圈将杯子底部剪出一个孔洞。之后再拿两个气球，将它们吹鼓，再把气放掉，这样做是让之后拉伸气球的操作变得更加简单。

将气球的气嘴扎紧，不能漏气，再用剪刀将气球的顶部剪开并拉伸，最后套在一次性杯子的外沿上。注意：扎紧的气嘴要朝向外面，不要颠倒方向。

用胶条将气球与一次性纸杯杯壁贴紧粘牢，以防空气大炮的炮筒发生泄漏。这个时候，空气大炮就已经做好了。接下来，让我们来测试一下大炮的威力。

在距离靶子长度不同的位置，分别拉动大小两个空气炮的气球气嘴，测试它们轰击靶子的威力大小。你有什么发现呢？

实验原理

根据伯努利定理可知，空气流速越快，压强越低。由于靠近纸杯孔中心的空气比孔边缘的空气流速快，当你拉开气球的气嘴时，外围内的压力增大，导致空气炮内的体积增大。由于气压差，空气总是从高气压向低气压的区域移动，从而聚拢空气。当你突然松手时，富有弹性的气球会迅速恢复原状，空气炮的炮筒内体积骤缩，原来存在炮筒中的空气受到了压缩和挤压，争先恐后的从炮口喷出，就产生了迅捷有力的气流，形成空气大炮。最终，空气阻力会平衡掉旋涡内外压力差，空气大炮也会最终消失。

利用压缩空气原理的东西很多，比如飞机机翼旁的两道白线也称之为翼尖涡流，当机翼产生正升力时，下翼面的压强比上翼面高，在上、下翼面压强差的作用下，下方的高压气流循着翼尖往上，滚卷流动到较低压的翼面上侧，加上本来流体就往后方流动，形成一种螺旋式的漩涡运动。为了消除翼尖涡流以节省能耗并消除安全隐患，飞机机翼都被设计成特殊结构。

实验升级

如果实验室中有干冰，可以尝试将一点点干冰放置在空气炮的炮筒中，干冰升华会产生烟雾般的二氧化碳气体，让空气炮喷出的气流变得清晰可见。这样，你就清晰地看到不断翻滚向前的空气炮弹了。