乒乓球逆气流而动的实验演示

“吹不跑的乒乓球实验”是定性研究流体压强与流速关系的典型实验。这一实验，在小学自然及初、高中物理课本中均可见到。在教学过程中，它既可作为演示实验，又可作为学生的随堂动手实验，也可作为学生的家庭实验，实施过程灵活，操作简单，现象明显，引人深思。但也存在着不足之处，主要体现在以下2个方面：
　　
　　1)实验所用的透明漏斗，在家庭中并不多见，教师使用的多为做化学实验用的玻璃漏斗，这种漏斗在使用过程中容易破损且数量有限，使这一简单实验的普及程度受到一定影响；
　　
　　2)实验的过程中，乒乓球经常因吹气停止掉在地上，导致教师、学生因寻找乒乓球而影响教学效果。
　　
　　针对上述不足，笔者利用日常生活中的常见物品，制作了“逆气流而动的乒乓球”实验装置。
　　
　　制作过程如下。
　　
　　所需材料：带盖的矿泉水瓶1个，一段长约10cm、内径约6mm的橡胶管或塑料管(也可以用废笔杆代替)，乒乓球1个。
　　
　　所需工具：打孔器、剪刀、透明胶带、502粘合剂。
　　
　　制作方法：用剪刀把矿泉水瓶从瓶子的中下部剪开，在瓶底上打3~5个直径约6mm的小孔，把乒乓球放入瓶内，并将剪开的瓶体套接或粘接在一起，使瓶高约15cm；根据橡胶管或塑料管的外径，在瓶盖上打一适当的孔，把胶管插入孔内粘好。如图1所示，“逆气流而动乒乓球”实验装置制作完毕。
　　

　　实验演示：手拿橡胶管(塑料管)，让矿泉水瓶自然下垂，让瓶内的乒乓球落在瓶底，通过橡胶管(塑料管)向瓶内吹气，会看到乒乓球在气流作用下会逆着气流向上运动，最后被“吸”在瓶颈处而不会被气流吹跑。
　　
　　原理解释：当气流向下流经乒乓球的上表面时，由于乒乓球表面的凸起，增大了气流流动的路程，气流的流速加快，压强变小，使乒乓球上表面受到的气体压强小于下表面所受压强，产生方向向上的压力差，乒乓球受到向上的“升力”，当这个力大于乒乓球的重力时，乒乓球就会逆着气流向上运动，最后被“吸”在瓶口处。
　　
　　本装置制作简单、成本低。“逆气流而动的乒乓球”与“吹不跑的乒乓球”相比较，具有更加生动鲜活的实验现象，更具启发性，实施过程更加方便灵活，更具实用性，是教学中替代“吹不跑的乒乓球”的理想实验。