听话的小球教案反思(听话的小球在生活中的应用)

黄财发

“听话球”是科技馆中让学生更感兴趣的展品之一。在摊位的底部有一个风扇。按下启动按钮,风扇就会沿着右边的竖管吹起来。竖管中的空气体将快速流动,压力将降低。而外部空气体压力是正常值,与之形成压差。空气体会从压力高的位置流向压力低的位置,所以空气体会沿着C形管不断被吸入立管。小球跟着气流的运动,绕着C型管跑,周而复始。为什么球可以绕着C形管跑?

这就涉及到流体力学中的一个著名定律——伯努利定律。伯努利原理常表示为p+1/2ρv2+ρgh=C,称为伯努利方程。1726年,瑞士物理学家、数学家和医学家丹尼尔·伯努利(daniel bernoulli)提出伯努利原理:“在水或气流中,如果速度小,压力就大;速度高,压力就低。”也就是说,当流动高度相等时,流速越高,压力越低。

等火车的时候我们要站在安全黄线之外,在高速公路上超车的时候要远离大车。乒乓球运动员能拉出漂亮的“弧线旋转球”,风吹过屋顶或崩桥。喷雾器、消防炮等。都有伯努利原理在起作用。伯努利原理对于确定流体的压力和速度具有重要的现实意义,广泛应用于水利、造船、航海空等部门。

我们来看看历史上的两个小故事。

1905年冬天的一天,在俄国一个叫奥洛多克的小站,站长带领车站的38名职工,分两队站在铁路线两侧,等待沙皇派来的钦差大臣视察。没多久,火车就在汽笛声中冲进了由38名铁路职工组成的“任翔”。离火车较近的人正准备举起花束欢呼。突然,所有的迎宾员似乎都被人从背后推了一把,他们不由自主地朝火车方向扑倒…这场“魔鬼般的推力”造成包括站长在内的34人死亡,其余4人终身残疾。悲剧发生后,当地法院开始调查真相。结果反复调查未能查出悲剧发生的原因。机车状况良好,司机和员工都没有违规。这其实就是伯努利现象。当列车高速驶来时,带动列车车厢附近的空气体快速移动,压力降低。站长和他的员工离火车太近,身体前后会有明显的压力差,身体后面更大的压力差会把他们推向火车,造成惨痛的灾难。因此,当火车(或大货车、大客车)飞速驶来时,千万不要站在轨道(或汽车)附近,也不要越过安全黄线,因为飞驰的火车(汽车)对站在旁边的人有很大的吸引力。

1912年秋天,“奥林匹克”号轮船在海上航行。在距离当时世界上最大的远洋轮船100米的地方,一艘小得多的装甲巡洋舰“豪克”号正在向前疾驰。两艘船好像在赛跑,彼此越来越近,平行向前航行。突然,正在疾驰的浩克好像被一艘大船吸引住了。它完全不服从舵手的操纵,撞向了奥林匹克。最后,“豪克”号的船头撞上了“奥林匹克”号的船舷,撞出了一个大洞,造成了重大海难。究竟是什么导致了这次意外的海难?这是同一个伯努利原理。原来,当两船平行向前航行时,两船中间的水比外面的水流速快,两船内侧的中间水对两船外侧的压力小于外侧。于是,在外界水的压力下,两船逐渐靠近,最后相撞。这种现象现在在航海中被称为“吸船现象”。有经验的水手都知道,并排航行的两艘船会被对方强烈吸引。

听话的小球教案反思(听话的小球在生活中的应用)

纸板、吹风机、吸管、乒乓球、透明胶、双面胶、矿泉水瓶、洗洁精瓶、剪刀、茶叶罐、蚊帐支撑杆不锈钢管。(图1)

听话的小球教案反思(听话的小球在生活中的应用)

用纸板做两个假人,相隔适当距离站在站台上,用吹风机模拟高速列车,看看会发生什么。(图2)

听话的小球教案反思(听话的小球在生活中的应用)

两个乒乓球放在固定在桌面的不锈钢管上,距离约5 ~ 6厘米。用吸管在两个球之间吹气,发现球是相互吸引而不是吹走的。(图3)

听话的小球教案反思(听话的小球在生活中的应用)

把矿泉水瓶和洗洁精瓶子的头尾切掉,如图,用透明胶做一个V型圆柱体,固定在茶叶罐底座上,做一个乒乓球发射器。乒乓球一端放进去,另一端用吹风机沿着圆柱体上端吹。你可以看到乒乓球像炮弹一样一个接一个地射出去。(图4)

听话的小球教案反思(听话的小球在生活中的应用)

打开吹风机,出风口朝上。将乒乓球放入出风口后,松开手,乒乓球悬浮在空中。慢慢左右倾斜吹风机,乒乓球就不会掉了。(图5)

听话的小球教案反思(听话的小球在生活中的应用)

把矿泉水瓶的瓶口切掉,像一个小漏斗,把乒乓球放进去,吹风机的出风口朝上,用吹风机向上吹。因为下端的气流大,上端的压力小而强,所以即使加大风力,球也不会被吹走。(图6)

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