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【中学物理实验设计】验证流体压强与流速的关系(初中物理第十四章第四节)

作者 华丽的飘过
来源: 小木虫 800 16 举报帖子
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原创者:华丽的飘过

很久没有看过中学物理的书了,不记得曾经在中学学过这个内容(也许是我当时不认真听讲吧)。后来在做给人做高中家教的时候记得当时的高中教程中有这个内容,但是前两天去翻教程时发现高中教材中没有这个内容了,但是初中物理第十四章第四节还在讲授,大概是课程又调整了吧。

实验目的:
本实验要验证流体压强与流速的关系,即伯努利定律:物体表面的流体流速越快,流体产生的压力就越小

实验设计:
将两条棉线固定于一根竿之上(图一),并制作一个纸筒(图二)。在一个空气流动不大的地方进行此实验。
1.让纸筒于竹竿的下落,并记下落地位置(图三),这个位置应该再位于平行于竹竿的正下方。(图中我们用黄粉笔标记了位置)
2.用棉线顺时针缠绕纸筒(图四)使之下落,这时纸筒会在下落中沿顺时针旋转,此时的落地位置应该再第一种情况的落地位置之左(图五)。
3.与第二种情况相反,我们用棉线逆时针缠绕纸筒(图六)使之下落,这时纸筒会在下落中沿逆时针旋转,此时的落地位置应该再第一种情况的落地位置之右(图七)。

实验原理:
考虑顺时针旋转情况(如图八):在纸筒顺时针旋转时,由于纸筒表面的粘滞力(或者摩擦力)会带动部分空气顺时针旋转;而当纸筒下降时实际上相当于收到了由下向上的气流。如图八所示,在纸筒右方的气流因旋转效应而比纸筒左方的气流流速慢,因此根据伯努利定律(物体表面的流体流速越快,流体产生的压力就越小)纸筒左方所受压力小于右方所受压力,因此纸筒所受合力方向向左。这也是乒乓球旋球的原理。

实验材料和成本:
棉线、纸、竹竿或其他替代品、胶水或透明胶、总成本不超过一元钱。

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  • 精华评论
  • 霁雪

    啊伯努利定律,很有意思,很有实用的教学意义。向版主学习,在伯努利定律后面我也跟进一个!

  • shuoyeb

    学习一个

  • angocn

    很有创意!强烈支持。关键是连楼主所说的一元钱都不用的,很质朴直观生动

  • lccyctyz

    其实是飞机的上升力实验,现代社会飞机这么普遍,高中物理为什么不讲这个?

  • 小青颜子

    为什么左方的旋转气流速度慢,而右边的快。左右两边不都是用绳子顺时针缠绕吗。确实现象不一样,反过来用逆时针,纸筒偏行方向不一样了。求正解!谢谢

  • angocn

    对此实验持不赞成的意见!
    1. 如何否定这个实验中的偏离不是因为绳子的偏心作用造成的?  
    2. 事实上,图中画的旋转的方向或速度是纸筒的速度,而不是那里的空气的速度。我们可以将空气近似看作是“静止的”,纸筒两边的速度是近似相等的,那么两边的“气流速度”也就是相同!因此两边的压强似乎也差别不大了?

  • 华丽的飘过

    引用回帖:
    14楼: Originally posted by angocn at 2021-01-18 16:26:53
    对此实验持不赞成的意见!
    1. 如何否定这个实验中的偏离不是因为绳子的偏心作用造成的?  
    2. 事实上,图中画的旋转的方向或速度是纸筒的速度,而不是那里的空气的速度。我们可以将空气近似看作是“静止的”,纸筒 ...

    额,这是我做出了实验的结果哦

  • 华丽的飘过

    引用回帖:
    14楼: Originally posted by angocn at 2021-01-18 16:26:53
    对此实验持不赞成的意见!
    1. 如何否定这个实验中的偏离不是因为绳子的偏心作用造成的?  
    2. 事实上,图中画的旋转的方向或速度是纸筒的速度,而不是那里的空气的速度。我们可以将空气近似看作是“静止的”,纸筒 ...

    1.这个实验的结果是纸筒位移方向与绳子的水平施力方向(如果有的话!)相反的
    2.这个过程就是香蕉球以及乒乓球的旋球原理一致,那些受力分析是可以找到的。也可以拿一个严格的实验来验证,就是在抽真空的管内,看看有没有这个效应,当然我没有这个实验条件

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