“流體壓強與流速關(guān)系”的實驗改進.docx

1、“流體壓強與流速關(guān)系”的實驗改進王笑（宿遷市鐘吾國際學(xué)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(guān)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(xué)習(xí)浮力奠定了基礎(chǔ).教材的“口吹薄紙”“硬幣跳高”等實驗，設(shè)計學(xué)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(xué)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(nèi)總結(jié)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(shè)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(xué)生對兩者可比性的思考，且學(xué)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(xué)生認知水平.為改進教學(xué)，筆者設(shè)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(zhuǎn)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(xué)生的好奇心.通過設(shè)問“紙屑為什么能從運動的管口飛出來？”激發(fā)學(xué)生的興趣與求知欲,將學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情充分調(diào)動起來.通過簡單對比分析，學(xué)生容易得出紙屑飛出與管口運動有關(guān)，也即與管口空氣流動速度有關(guān).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?qū)嶒瀳D3所示的漏斗吹球?qū)嶒炇窃诮滩牡摹罢n外實踐與練習(xí)”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(xué)生課外實踐不易獲取.（2）用口接觸吹氣不衛(wèi)生.學(xué)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?qū)嶒灋榇?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?qū)嶍笛b置將吹風(fēng)機對準漏斗口向下吹氣，第一次時風(fēng)力較小，乒乓球掉落；第二次調(diào)節(jié)吹風(fēng)機開關(guān)加大風(fēng)力，乒乓球被牢牢地“吸”住了.用吹風(fēng)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(xué)生很容易知道乒乓球之所以沒有掉落與氣體的流速有關(guān),且乒乓球上方空氣流速大.壓強小.讓學(xué)

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(xué)與生活的關(guān)系，又方便學(xué)生得出結(jié)論.3 探究液體壓強與流速的關(guān)系教材設(shè)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(guān)系實驗,由氣體實驗得到的結(jié)論推廣到流體也有同樣結(jié)論有些牽強.對學(xué)生不具說服力.為此.筆者設(shè)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(dǎo)學(xué)生分析得出液體壓強與流速的關(guān)系.綜合前面氣體流速與壓強關(guān)系.從而總結(jié)出流體壓強與流速的關(guān)系，結(jié)論更為可信.圖5探究

8、液體壓強與渡速關(guān)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(yīng)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(jīng)過數(shù)據(jù)的傳輸與轉(zhuǎn)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(guān)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(nèi)，經(jīng)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(dǎo)學(xué)生利用剛才的實驗結(jié)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(fēng)機將模型吹起.如圖7所示.從而驗證了學(xué)生的猜想.圖7A制機翼模型段證流體流速與壓強關(guān)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(fēng)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(guān)閉鼓風(fēng)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