“流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)改進(jìn).docx

1、“流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)王笑（宿遷市鐘吾國(guó)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(qiáng)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(qiáng)”第2課時(shí)，它既是對(duì)液體壓強(qiáng)、氣體壓強(qiáng)知識(shí)的延伸，同時(shí)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(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)學(xué)生通過(guò)用口吹氣的方式改變流體的流速?gòu)亩淖兞黧w的壓強(qiáng)，但在實(shí)際教學(xué)中用口吹氣的力度和時(shí)間不容易控制，

4、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有時(shí)會(huì)不明顯或持續(xù)時(shí)間短暫，不便于在有限的課堂時(shí)間內(nèi)總結(jié)實(shí)驗(yàn)規(guī)律，而且這些實(shí)驗(yàn)都不能直接反映壓強(qiáng)的變化.為此.筆者對(duì)教材中傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn).1 “天女散花”實(shí)驗(yàn)引課教材上采用設(shè)置疑問(wèn)引入新課：“人類通過(guò)模擬鳥(niǎo)的翅膀制造了飛機(jī)的機(jī)翼.從而實(shí)現(xiàn)了遨游天空的夢(mèng)想.是什么力量:使飛機(jī)升空的呢？"鳥(niǎo)的&行依靠翅膀抖動(dòng)和飛機(jī)依靠發(fā)動(dòng)機(jī)向后噴氣（機(jī)翼不動(dòng)）類比差距實(shí)在是太大，不容易引起學(xué)生對(duì)兩者可比性的思考，且學(xué)生對(duì)鳥(niǎo)的翅膀和飛機(jī)的機(jī)翼形態(tài)認(rèn)識(shí)并不那么細(xì)致，教材引課不夠生動(dòng)有趣且脫離學(xué)生認(rèn)知水平.為改進(jìn)教學(xué)，筆者設(shè)計(jì)小實(shí)驗(yàn)“天女散花''進(jìn)行引課，具體實(shí)驗(yàn)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(jī)的排水管一端，使其靠近紙片，保持下半部分不動(dòng)，另一只手握住上半部，使其在空中快速轉(zhuǎn)動(dòng).n圖1“天女散花”實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)時(shí)會(huì)看到紙屑從管口中飛出，如圖2所示，通過(guò)落英繽紛的景象，激發(fā)學(xué)生的好奇心.通過(guò)設(shè)問(wèn)“紙屑為什么能從運(yùn)動(dòng)的管口飛出來(lái)？”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(dòng)起來(lái).通過(guò)簡(jiǎn)單對(duì)比分析，學(xué)生容易得出紙屑飛出與管口運(yùn)動(dòng)有關(guān)，也即與管口空氣流動(dòng)速度有關(guān).這樣的引課生動(dòng)、自然.圖2“天女散花”實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象2 漏斗吹球?qū)嶒?yàn)圖3所示的漏斗吹球?qū)嶒?yàn)是在教材的“課外實(shí)踐與練習(xí)”中出現(xiàn)的.筆者認(rèn)為實(shí)驗(yàn)安排有如下不妥之處：（1）該實(shí)驗(yàn)為課外實(shí)踐活動(dòng)漏

6、斗作為實(shí)驗(yàn)室專用器材，學(xué)生課外實(shí)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(shí)間過(guò)短或吹氣力度過(guò)小,乒乓球在重力的作用下很容易掉落，實(shí)驗(yàn)效果不好.圖3教討中的漏斗吹球?qū)嶒?yàn)為此.筆者進(jìn)行如卜改進(jìn),如圖4所示.取純凈水瓶上半部分，在瓶蓋中間開(kāi)一個(gè)小孔將漏斗插入.用鐵架臺(tái)固定裝置.圖4改進(jìn)后的漏斗吹球?qū)嶍笛b置將吹風(fēng)機(jī)對(duì)準(zhǔn)漏斗口向下吹氣，第一次時(shí)風(fēng)力較小，乒乓球掉落；第二次調(diào)節(jié)吹風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)加大風(fēng)力，乒乓球被牢牢地“吸”住了.用吹風(fēng)機(jī)進(jìn)行吹氣無(wú)論是吹氣的時(shí)間還是吹氣的力度都比較容易控制.而旦通過(guò)對(duì)比,學(xué)生很容易知道乒乓球之所以沒(méi)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(qiáng)小.讓學(xué)

7、生體驗(yàn)利用生活中的簡(jiǎn)單物品進(jìn)行實(shí)驗(yàn).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(qiáng)與流速的關(guān)系教材設(shè)置的實(shí)驗(yàn)都是研究氣體在流動(dòng)時(shí)其壓強(qiáng)的變化，那么對(duì)于液體而言.規(guī)律是否相同呢？教材并沒(méi)有探究.如果課堂上不做液體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系實(shí)驗(yàn),由氣體實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)論推廣到流體也有同樣結(jié)論有些牽強(qiáng).對(duì)學(xué)生不具說(shuō)服力.為此.筆者設(shè)計(jì)了一個(gè)操作簡(jiǎn)單、現(xiàn)象明顯的分組實(shí)驗(yàn).如圖5所示，注入水的水槽中漂浮著兩個(gè)純凈水瓶蓋.用注射器向瓶蓋中間噴射水流.實(shí)驗(yàn)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(qiáng)與流速的關(guān)系.綜合前面氣體流速與壓強(qiáng)關(guān)系.從而總結(jié)出流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系，結(jié)論更為可信.圖5探究

8、液體壓強(qiáng)與渡速關(guān)系實(shí)臉裝置4 DIS數(shù)字化實(shí)驗(yàn)筆者引入DIS數(shù)字化實(shí)驗(yàn).通過(guò)壓強(qiáng)傳感器，可以直接測(cè)出流體在不同流速下壓強(qiáng)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(jì)算機(jī)相連.將壓強(qiáng)傳感器一端的橡皮管與65待測(cè)氣體連通.經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)的傳輸與轉(zhuǎn)化.即可在電腦上顯示出壓強(qiáng)的具體數(shù)值.圖6DIS&字化實(shí)羚探究流體渡速與壓強(qiáng)的關(guān)系此外.筆者還自制了一個(gè)機(jī)翼模型：下方齊平.上方凸起.當(dāng)氣流從前方吹來(lái).在相同的時(shí)間內(nèi)，經(jīng)過(guò)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(shí)驗(yàn)結(jié)論比較模型上下方氣體壓強(qiáng)的大小.如果差值足夠大，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？教師使用鼓

9、風(fēng)機(jī)將模型吹起.如圖7所示.從而驗(yàn)證了學(xué)生的猜想.圖7A制機(jī)翼模型段證流體流速與壓強(qiáng)關(guān)系師生合作操作用壓強(qiáng)傳感器分別測(cè)出模型上、下方的氣壓.某次實(shí)驗(yàn)中采集到的數(shù)據(jù)如表1所示.表1采集到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)間/s氣體氏強(qiáng)/kPa0.000097.11.000097.12.000097.13.000097.14.000097.1續(xù)表由表1可見(jiàn)，05s，測(cè)的是風(fēng)速為零時(shí)的氣體時(shí)間/s氣體壓強(qiáng)/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(qiáng)97.1kPa；6s11s,測(cè)址模型下方的氣體壓強(qiáng)96.8kPa；12s-18s,測(cè)址模型上方的氣體壓強(qiáng)96.6kPa；19s22s.關(guān)閉鼓風(fēng)機(jī)時(shí)所測(cè)氣體壓強(qiáng)97.1kPa.從直觀的數(shù)據(jù)入手，非常容易地再次驗(yàn)證了流體壓強(qiáng)與流速