031伯努利原理演示器.doc.docVIP

伯努利原理演示器 林宇翀 指导教师：黄建通等 球类比赛中为什么会出现“旋转球”？飞机机翼如何会产生升力？喷雾器的原理是什么？两艘并排同向行驶的船舶为何不能靠得太近？当我们学到高一物理第八章机械能中第八节伯努利方程后，这些问题均可解答出来。 在理想状态下（理想流体、定常运动、高度差的影响不显著时），伯努利方程表达为 p+ρv=常量。其中，p为流体压强，ρ为流体密度，v为流体的流速。也就是说，在流动的流体中，压强跟流速有关，流速小的地方压强大，而流速大的地方压强小，这就是伯努利原理。在教材中仅列出倒置漏斗吹乒乓球和平行竖放两张纸张从中吹气的小实验来验证伯努利原理。我认为，伯努利原理适用于各种流体，上述的两个小实验，仅限于气体，而液体的实验在中学的物理课中至今尚未出现，因此学生对伯努利原理的理解是不够充分的。 我设计的伯努利原理演示器由盛水容器、漏斗型容器（底部开设漏水孔）、透明罩、顶盖、水泵、喷头、橡皮管、乒乓球共同组成，其结构见附图。当接通水泵电源时，水泵将水流通过橡皮管从喷头喷出，乒乓球在水柱的冲击力的作用下沿水柱上升，最终停留在某一高度进行匀速转动。其力学分析如下：在竖直方向，当乒乓球处于某一高度时，水柱的冲击力与乒乓球的重力平衡；在水平方向，乒乓球靠近水柱一侧的水流速度以及水柱附近的空气流速比另一侧大，根据伯努利原理，其压强相对较小，因此乒乓球会被压在水柱上并处于平衡状态。本作品能连续、直观、有趣地演示乒乓球停留在水柱侧上方旋转的现象，这种现象是流动的液体和气体共同作用的结果，通过一次演示即可同时描述伯努利原理在流动的液体和气体中的应用。本作品较为轻巧，便于教师上课时携带和演示。此外，本作品已被厦门青少年科技馆收藏并向观众展示。 （第十四届全国发明展会银牌奖）