“流体压强与流速的关系”演示器

“九年义务”人教版初中物理第一册”浮力”增加了“流体压强与流速的关系”一节，即伯努利原理，它是说明在流体力学中，流体压力的一个特征——稳定流动的流体(如流动中的空气或水)流过横截面大的地方流速小，压强大，而流过横截面小的地方，流速大，压强小。
　　
　　由于是新内容，没有实验教具，我们初次按照书上图12—17中所画图形做出来的演示教具，发现效果并不理想，由于普通教室没有水龙头，实验起来很麻烦另外出现水柱过高以至于喷出等现象。根据自制教具经过多次改革调试，我们采用大号气球装水代替水龙头，并在出口处安装带活塞的阀口，将出口处调整到一个适当的开口，那么A、B、C处压强不至于过大或过小，让三个水柱能在竖直方向进行清晰比较，即：流速较大的位置，压强较小；流速较小的位置，压强较大。
　　
　　教具设计：将玻璃制成如图1所示形状。
　　

　　进水：用大号气球装水输送。
　　
　　出口：制成带活塞的连通器，便于调节出水流速。
　　
　　改进设计1：我们在图1教具基础上进行改进，如图2所示，将竖直方向三根玻璃管尾端拉细，制成吸管状尖嘴，调节出口活塞，让水柱呈现喷泉状，比较三管喷泉水柱的高低，来说明流体压强与流速的关系。
　　
　　如图3所示，将彩色乒乓球轻轻放在喷嘴上方，由于大气压的作用，小球在水柱的托力下，飞速旋转。
　　
　　演示效果：从竖直水柱到喷泉增加了调节阀，控制了水柱高低，用气球装水代替水龙头，解决了普通教室无水管的矛盾，采用喷泉效果，让普通的演示焕发色彩，配上乒乓球旋转，更增添了无穷的乐趣。
　　
　　改进设计2：将连通器改制成如图4所示形状，根据伯努利原理：当空气在通道中沿着流线流动时，若它的流速增大，动压就会升高，同时其静压必有等量的下降，反之，如果流速减小，动压便下降，则其静压必有等量的升高。
　　

　　实验操作：将连通器灌水，此时三管液面相平，打开电吹风，由于B处管较细，气体流速大于A、C两处，所以，B处压强小于A、C两处，三液面呈现不同的高度。
　　
　　实验效果：将气流代替水流，原理不变，操作方便，实验效果显著，用电吹风吹气，气流恒定，可以换挡，进口处风力可调，管内可喷一口香烟，或让液体滴几滴牛奶，让视觉效果更佳。
　　
　　注意事项：活塞阀内孔应尽量做大些，竖直玻璃管及开孔必须一致，气球皮应选大号，喷泉水柱要竖直，这样乒乓球才能始终不落，旋转飞舞。