一、实验:观察吹风机吹乒乓球。
操作:打开吹风机,风口竖直向上,将乒乓球置于风流**,学生观察。
讨论1:乒乓球为什么没有一直下落?
2023年,荷兰物理学家丹尼尔。伯努利发现:在流体流线上,垂直于流线横截面的物体会受到压力。
如行驶的汽车会受到阻力,所以车头往往设计成流线型以减少阻力,运动员在长跑比赛中,身子前倾可减少阻力等。这个实验中,乒乓球受到竖直向上的风流在横截面处产生的压力,当这个压力与乒乓球重力相等时,乒乓球就达到受力平衡。
讨论2:乒乓球为什么总是不停翻转?
果真达到受力平衡,那乒乓球不是应该处于静止状态或者匀速直线运动状态吗?为何却总是上下翻转、跳跃不停呢?原来,流体速度与压强具有关系。
流过乒乓球两侧的空气速度是不一致的,我们知道,乒乓球所受重力线是竖直向下的,当气流对乒乓球产生压力的作用点并没有落在重力线时,就会围绕重心形成一个力矩,就像我们把门打开和关上一样,所以我们总是看到乒乓球不停的翻转。
讨论3:乒乓球既然不停跳动,说明它受力是不恒定的。那么,它为什么始终没有向两侧逃开,而是像有一双无形的手,牢牢固定在风流之中?
关于这点,就要谈一谈流体流速与压强的关系了。2023年,伯努利提出了著名的伯努利方程,即。他指出,流体压强与速度的关系,此式表明:
流体运动的速度越大,流体在该点所产生的压强就越小。乒乓球之所以没有向两侧逃开,就是因为中间的气流速度快,压强较小;而稍外侧的空气几乎没有流动,压强较大,这只无形的“手”将它抓住的缘故。
二、趣味活动:
1.吹不灭的蜡烛——将蜡烛点燃,置于平坦桌面上,让漏斗宽口对准蜡烛,用嘴从小口吹气,看谁能把蜡烛吹灭。想一想:为什么?
2.不想走的乒乓球——用手将乒乓球握住,置于漏斗宽口内与小**汇处,漏斗呈竖直,并用力从小口向下吹气。看谁能在用力吹气时,使乒乓球离开。
(注意:吸气或终止吹气,不属于本次活动范围)。想一想,为什么?
3.制作纸飞机——准备一张白纸,看谁能让自己制作的纸飞机飞得更远,比一比。想一想,飞机飞得更远的关键是什么?
4.比赛:乒乓球“跳远”——7个同学一组分为4组,2组分为一对参加比赛,一个同学和老师做裁判。
将5个玻璃杯并排成一列放置,装满水,把乒乓球放在水杯里。用嘴对着乒乓球吹气,合理利用气流对乒乓球产生的压力使乒乓球跳到下一个水杯,直至跳到第五个杯内,再把其余杯子移动到第五个杯子前面并排陈列,如此循环往复,直到乒乓球跳出杯子,游戏终止。裁判员记录各组“跳远”的成绩,跳出杯子数目最多的一组获胜,每个成员奖励一个小本子。
(注意:玻璃杯尖口方向与乒乓球“跳远”路线应相反,否则算违规。)
三、活动准备。
讨论下次活动主题。着手准备,安排活动负责人,审核人。
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