“流體壓強與流速關系”的實驗改進.docx

1、“流體壓強與流速關系”的實驗改進王笑（宿遷市鐘吾國際學校江蘇宿遷223800）（收稿日期：2017-03-24）AnalyzingtheUsageRulesofMagnetic一electricAmmetersUsingtheErrorTheoryLingShuyuWuXianqiu(SchoolofPhysicsandTelecommunicationEngineering.SouthChinaNormalUniversity,Guangzhou,Guangdong510006)Abstract：Accordingtothenewcurriculumstandardofseniorhighs

2、chool*studentsarerequiredtooperatetheexperimentinstrumentscorrectly.Thetextbooksrequiretochoosetheappropriaterangeofthemagnetic-electricammeters.Itistomakethepointerofammeterandvoltmeterreach3/4ofthefullscaleaswellasthepointerofohmmeterreachmedianresistance.Theerrortheoryisusedtoquantitativelyanalyz

3、eitinordertoprovideareferenceforteacherstoexplainmoreclearlyabouttherulesintheclassroom.Keywords:relativeerror；magnetic-electricammeters；range；medianresistance流體壓強與流速的關系是蘇科版物理第十章第三節(jié)“氣體的壓強”第2課時，它既是對液體壓強、氣體壓強知識的延伸，同時也為后面學習浮力奠定了基礎.教材的“口吹薄紙”“硬幣跳高”等實驗，設計學生通過用口吹氣的方式改變流體的流速從而改變流體的壓強，但在實際教學中用口吹氣的力度和時間不容易控制，

4、實驗現(xiàn)象有時會不明顯或持續(xù)時間短暫，不便于在有限的課堂時間內總結實驗規(guī)律，而且這些實驗都不能直接反映壓強的變化.為此.筆者對教材中傳統(tǒng)的實驗進行了改進.1 “天女散花”實驗引課教材上采用設置疑問引入新課：“人類通過模擬鳥的翅膀制造了飛機的機翼.從而實現(xiàn)了遨游天空的夢想.是什么力量:使飛機升空的呢？"鳥的&行依靠翅膀抖動和飛機依靠發(fā)動機向后噴氣（機翼不動）類比差距實在是太大，不容易引起學生對兩者可比性的思考，且學生對鳥的翅膀和飛機的機翼形態(tài)認識并不那么細致，教材引課不夠生動有趣且脫離學生認知水平.為改進教學，筆者設計小實驗“天女散花''進行引課，具體實驗如下：如

5、圖1所示，將彩色碎紙片放入塑料杯中，手握洗衣機的排水管一端，使其靠近紙片，保持下半部分不動，另一只手握住上半部，使其在空中快速轉動.n圖1“天女散花”實驗裝置實驗時會看到紙屑從管口中飛出，如圖2所示，通過落英繽紛的景象，激發(fā)學生的好奇心.通過設問“紙屑為什么能從運動的管口飛出來？”激發(fā)學生的興趣與求知欲,將學生學習的熱情充分調動起來.通過簡單對比分析，學生容易得出紙屑飛出與管口運動有關，也即與管口空氣流動速度有關.這樣的引課生動、自然.圖2“天女散花”實驗現(xiàn)象2 漏斗吹球實驗圖3所示的漏斗吹球實驗是在教材的“課外實踐與練習”中出現(xiàn)的.筆者認為實驗安排有如下不妥之處：（1）該實驗為課外實踐活動漏

6、斗作為實驗室專用器材，學生課外實踐不易獲取.（2）用口接觸吹氣不衛(wèi)生.學生不愿意做.（3）吹氣時間過短或吹氣力度過小,乒乓球在重力的作用下很容易掉落，實驗效果不好.圖3教討中的漏斗吹球實驗為此.筆者進行如卜改進,如圖4所示.取純凈水瓶上半部分，在瓶蓋中間開一個小孔將漏斗插入.用鐵架臺固定裝置.圖4改進后的漏斗吹球實淼裝置將吹風機對準漏斗口向下吹氣，第一次時風力較小，乒乓球掉落；第二次調節(jié)吹風機開關加大風力，乒乓球被牢牢地“吸”住了.用吹風機進行吹氣無論是吹氣的時間還是吹氣的力度都比較容易控制.而旦通過對比,學生很容易知道乒乓球之所以沒有掉落與氣體的流速有關,且乒乓球上方空氣流速大.壓強小.讓學

7、生體驗利用生活中的簡單物品進行實驗.既可以拉近物理學與生活的關系，又方便學生得出結論.3 探究液體壓強與流速的關系教材設置的實驗都是研究氣體在流動時其壓強的變化，那么對于液體而言.規(guī)律是否相同呢？教材并沒有探究.如果課堂上不做液體壓強與流速的關系實驗,由氣體實驗得到的結論推廣到流體也有同樣結論有些牽強.對學生不具說服力.為此.筆者設計了一個操作簡單、現(xiàn)象明顯的分組實驗.如圖5所示，注入水的水槽中漂浮著兩個純凈水瓶蓋.用注射器向瓶蓋中間噴射水流.實驗中觀察到兩只瓶蓋向中間供攏，引導學生分析得出液體壓強與流速的關系.綜合前面氣體流速與壓強關系.從而總結出流體壓強與流速的關系，結論更為可信.圖5探究

8、液體壓強與渡速關系實臉裝置4 DIS數(shù)字化實驗筆者引入DIS數(shù)字化實驗.通過壓強傳感器，可以直接測出流體在不同流速下壓強的大小.如圖6所示.將傳感器、數(shù)據(jù)采集器與裝有相應軟件的計算機相連.將壓強傳感器一端的橡皮管與65待測氣體連通.經過數(shù)據(jù)的傳輸與轉化.即可在電腦上顯示出壓強的具體數(shù)值.圖6DIS&字化實羚探究流體渡速與壓強的關系此外.筆者還自制了一個機翼模型：下方齊平.上方凸起.當氣流從前方吹來.在相同的時間內，經過模型上方的路程大于下方的路程.所以模型上方氣體的流速大于下方氣體的流速.引導學生利用剛才的實驗結論比較模型上下方氣體壓強的大小.如果差值足夠大，會發(fā)生什么現(xiàn)象？教師使用鼓

9、風機將模型吹起.如圖7所示.從而驗證了學生的猜想.圖7A制機翼模型段證流體流速與壓強關系師生合作操作用壓強傳感器分別測出模型上、下方的氣壓.某次實驗中采集到的數(shù)據(jù)如表1所示.表1采集到的實驗數(shù)據(jù)時間/s氣體氏強/kPa0.000097.11.000097.12.000097.13.000097.14.000097.1續(xù)表由表1可見，05s，測的是風速為零時的氣體時間/s氣體壓強/kPa5.000097.16.000096.87.000096.88.000096.89.000096.810.000096.811.000096.812.000096.613.000096.614.000096.615.000096.616.000096.617.000096.618.000096.619.000097.120.000097.121.000097.122.000097.1壓強97.1kPa；6s11s,測址模型下方的氣體壓強96.8kPa；12s-18s,測址模型上方的氣體壓強96.6kPa；19s22s.關閉鼓風機時所測氣體壓強97.1kPa.從直觀的數(shù)據(jù)入手，非常容易地再次驗證了流體壓強與流速