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与流体压强相关的几个趣味实验 江宁（江苏省南通田家炳中学 江苏 南通 226001）摘要：“流体的流速增大时，其压强要变小。”本论文主要介绍了在初中物理教学中与之相关的几个趣味实验，并把实验进行了分类讲解。关键词：流体压强、趣味实验、实验分类初中学生正处于成长发育阶段，他们对事物存在好奇心，求知欲强，并有一定的动手实验的能力，但这一阶段的学生仍处于从形象思维向抽象思维过渡时期。所以，教师要根据物理课程标准的要求，以多种方式向学习提供信息，使学生亲自经历科学探究过程，让学生在自主探究的过程中找出规律，并尝试应用科学规律去解释某些具体问题。初中物理“流体压强与流速的关系”一节中指出：“流体的流速增大时，其压强要变小。”在学生学习本节以前，学生已学习了压强的概念、液体压强和大气压强的有关知识，并学会了一些的科学探究方法，能够在教师的合理引导下进行实验探索和合作性研究学习。为了让学生能掌握“流体压强与流速的关系”这一内容，教师要合理设计实验，让学生主动探究，通过主动的发现来纠正自己原来的“潜概念”。图1一、演示实验1原理分析型实验：教师通过物理仪器模型，直接根据物理实验现象说明其中的道理。如图1中的A、B实验模型所示，由于流体稳定流动时，横截面积大处流速小，通过对比竖管中水的高度，学生很容易发现：流体的流速增大时，其压强要变小。2生活经验型实验：结合生活实际，教师可适当演示一些与本课堂教学内容有关的科普型实验，让学生感觉“学有所用”。如图2A所示，在列车模型一侧画一条安全线，将甲、乙两个人物模型分别置于安全线的外、内侧，启动吹风机，让风口面对安全线内侧，此时会发现乙向列车倾倒，此实验在说明流体流速的同时，还加强了安全教育。图2如图2B所示，将两个小浮标浮于液面，在两个浮标中间用针筒注射液体，会发现两个小标相互靠近并发生碰撞，这个实验可以解释图2C所示的并排行驶船只发生碰撞的原因。3动画视频式实验：由于条件限制，许多实验是无法直接用实物演示的。为了能说明问题，教师可以利用多媒体视频来进行有效讲解。如图3A所示，赛车的尾翼板象飞机倒装的机翼，车运动时上方的气体因流速小气压变大，给车身增加了压力，既增加了车的稳定性，又加大了车轮与地面的摩擦。如图3B所示是非洲草原犬鼠洞穴的横截面示意图，洞穴有两个出口，一个是平的，而另一个则是隆起的图3圆形土堆，土堆处因空气流速大气压变小，平处因空气流速小气压变大，洞外新鲜空气就会从平处沿洞流向土堆。如图3C所示的是球在运动过程中走弧线的原因：球一边向前飞行一边不断地旋转，由于球与两侧空气的摩擦，使两侧空气的流动速度不一样，它们对球所产生的压强也不一样，于是，球在空气压强的作用下，被迫向空气流速大的一侧转弯了。图44认知冲突型实验：多数人往往对第一印象记忆最深刻，多数学生往往会根据生活经验和潜概念来分析物理问题，但经常得出相反的结论。因此，意想不到的实验现象会使学生形成认识冲突，从而激发学生的求知欲。图5如图4所示，将一中间开孔的玻璃圆盘与塑料软管相连，塑料管另一头接在气源上，给气源通电可向外吹气，强流气体沿塑料管从玻璃圆盘中间吹出。如果此时将圆盘靠近水平天花板，气流从圆盘与天花板之间流出，由于流速大，压强减小，学生会惊奇地发现玻璃圆盘吸附在天花板上。 二、分组实验1单人操作型实验：实验操作要简单，实验效果要明显。这种演示实验既能让学生较容易地接受知识，又能让学生学会用手边的器材来设计实验，同时还能培养学生的观察、思维能力。图6如图5所示的AB两个实验，将两只乒乓球靠近放在较光滑的水平轨道上，或将两只乒乓球靠近悬挂起来，用嘴吹两个球之间的中央，由于气流速度大从而压强变小，所以会看到两个小球相互靠近。2小组合作型实验：实验操作需要多人配合完成。学生在完成实验、学习知识的同时，还能认识到集体合作的重要性。如图6所示，一人开启吹风机，另一人将一轻质球置于气柱上方，变化吹风机的位置，但由于球周围的气流速度快，压强小，最终会发现球受外界气压的作用，始终悬浮于气柱上方并跟随气柱移动。 三、课后实验受课堂和实验室条件限制，学生可以在课外利用身边的多种器材来完成实验。通过实验，学生可以加深对“物理就在身边”的理解。图7如图7A所示，人坐在汽车内，点燃一根香或香烟使它冒烟，打开车窗，开动汽车，会发现烟雾向车窗外流去，而且车速越快，烟雾向窗外流动得越快。要说明的是，完成此实验时要注意防火安全，或者用纸条来代替烟雾。如图7B所示，手拿伞站在风口，当风水平吹向伞时，伞并不随风的方向移动，而是向上飘起。以上所述实验为初中物理“流体压强与流速的关系”一节中常见的系列实验，也可以作为高中物理的教学内容来进行实验，初、高中教师都可以从中采用部分实验进行有效教学。通过实验，激发学生学习物理的兴趣；通过所学的理论来解释日常生活中的相关现象，使学生进一步认识到物理与生活息息相关；通过科学探究，在各个环节中培养学生的分工意识与合作精神。由于本节内容的实验具有很强的可视性，而且其实验结论经常能纠正学生原有的“潜概念”，所以，教师尽量要用“学生自主探究为主、教师演示为辅”的方法展开教学，充分利用学生实验装置，突出显示学生的主体地位，充分发掘学生潜在的创新能力，从而促进学生的科学态度、探究精神、实践能力、创新意识的培养与提高。主要参考文献1刘炳昇，李容。物理八年级下册教师教学用书M。 南京：江苏科学技术出版社，2013。83-842刘炳昇，李容。义务教育教科