彭钰嵋 邱文婷 李佳健 王笑君 李德安

摘  要：现有的气体压强与流速关系演示仪中，普遍存在实验现象缺乏趣味性、资源集成度低、拓展性不强等问题。为改进现有的不足，文章设计了多功能演示仪，收集有趣味性的实验素材，利用低成本材料集成了8个气体压强的实验，教师能根据不同的教学情境演示不同实验。同时，组合式的设计具有可拓展性，给师生进一步探究提供了可能。

关键词：气体压强与流速;低成本;集成;拓展性;物理教学

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2021）8-0052-3

1    引  言

对于“流体压强与流速关系”这节课，教材中有“吹硬币”“吹纸张”的小实验。“吹硬币”实验很大程度上取决于硬币的大小和质量，能做出明显现象的是铝制硬币，但此类硬币生活中已很少见。针对课标要求，很多学者进行了教学讨论和教具制作[1-4]，但目前文献中提到的教具普遍存在一些不足：一是实验现象缺乏趣味性，不利于学生形成感性认识;二是集成度低，不能很好地实现资源整合;三是可拓展性不强，师生很难在原有教具的基础上进一步拓展探究。为了提高课堂教学的演示效果，本文自制了多功能气体压强与流速关系演示仪，充分利用生活中的低成本材料，集成了8个气体压强的实验，教学中不仅可以激发学生的兴趣，还给教师和学生留下了选择和拓展探究的空间。演示仪所用材料取材于生活，成本低，效果好，激发学生兴趣的同时提高了教学效果。

2    演示仪设计原理

课标要求：了解流体压强与流速的关系及其在生活中的应用，例如能简单解释飞机的升力。在人教版教材中，正式知识讲述前先安排了“吹硬币”和“吹纸张”两个小实验。因此，本节课的重点是在实验中了解流体压强与流速的关系，难点是用流体压强与流速的关系解释其在生活中的应用。

为突破课程的重难点，本演示仪设计整合了两类实验，一类为讲授知识时用于演示或探究的常规实验，一类为讲授知识后联系实际的应用拓展实验，详细内容如表1所示。

3    演示仪的制作

3.1    材料

20、25、32三种规格的PVC管，不同规格的PVC转接头，不同大小的PVC三通口，排水软管，三种不同颜色的颜料，大小两种规格的泡沫球，玻璃杯，实验烧杯，矿泉水瓶，漏斗，木板，小蜡烛，签字魔术棒，吸管，气泵，泡沫，卡纸。

3.2    制作方法

先用木板和木条搭建一个实验台，首先在实验台供气区部分嵌入一个可调节气流流速的开关，再在供气区处固定一根PVC管，作为鼓风机接入实验台提供气流的入口。在供气区的右端固定两个木架子，作为实验台的放置架用于安放不同实验的装置部分（图1、图2）。接下来分不同的实验进行装置部分的制作。

4    演示仪与教学结合

物理是以实验为基础的学科，实际教学中可能会出现一节课演示多个实验的情况。用组合的方式将多个实验集成于一身，教师上课需要演示多个实验时不用整理多套仪器，只需携带一个演示仪即可演示多个实验。演示仪中的常规实验，在教学中可以用在课前引入环节以激发学生的好奇心，或用于实验探究环节，让学生在实验过程中得到结论。演示仪的拓展实验，在教学中可以用于应用拓展环节，在讲授知识后联系实际应用，促进学生对知识的理解和运用。

4.1    课前的多个趣味引入

（1）隔杯吹蜡烛

用一个烧杯把蜡烛笼罩起来，从另一侧的烧杯底部吹。让学生猜想是否能把蜡烛吹灭，然后进行操作，观察到蜡烛隔着玻璃杯被吹灭（图3）。

用有趣的实验作为引入，能让学生积累足够的感性认知，激发学生的好奇心。在第一个实验完成演示后，教师若还想通过演示其他实验进一步激发学生的好奇心，只需要将展示平台上的模块换成下一个实验的模块即可。例如，此处可将木板和送风口换下，再装上演示“气吸球”的管道。

（2）气吸球

把电源打开给装置通风，两个漏斗处有风吹出，将两个小球放在漏斗下方。让学生猜想球会不会掉下来，松手后观察到小球没被吹走且悬在漏斗处不往下掉（图4）。

4.2    趣味应用拓展

流体压强与流速的关系在生活中的应用非常多（如飞机起飞等）。在讲述完知识后若能采用演示的方法，对相关应用进行演示并配合原理解说，可以促进学生对知识的理解和掌握。运用此演示仪的演示操作也同上，只需要将原来的演示模块取下，换上应用拓展的演示模块，即可用演示仪进行拓展教学。

（1）飞机的升力模型

将机翼模块安放就位，连接气泵电源，打开开关给装置通入气流，机翼迎风升起（图5）。

在演示的同时用互动的方式给学生分析：飞机在平地启动时，气流经过机翼被分为上下两股气流。气流在同时间内通过机翼，上方气流流过距离较长，因此经过机翼上方的气流较快。根据气体压强与流速的关系，气体流速越小气体压强越大，机翼下方的气体压强较大，向上的压强差使飞机获得升力。

（2）草原鼠的空调洞穴

首先，讲述草原鼠利用自然风给家“安装空调”的故事，让学生思考草原鼠如何让风通过洞穴。然后进行操作演示：在管内加入几个泡沫小球，通过小球的运动显示风向，打开电源给装置通气，观察到虽然自然风只从平地刮过，但洞穴内也会有风将球从左往右吹出管口（图6）。

演示的同时配合讲解：当一股气流从左往右吹过小丘时，小丘上的气流流速比平地的更快。根据气体压强与气体流速的关系，平地上气体流速小，气体压强比较大，压强差使气流从平地经过洞穴到达小丘口，因此草原鼠在洞穴里就能吹到“空调”。

5    结束语

本演示仪高集成的设计让操作更简便，演示时只需安装对应模块，打开电源即可展示，有助于教师在有限的课堂时间达到更高的效率。同时，组合的模式可以让教师根据教学情况灵活选择实验进行演示。

其次，该演示仪具有较好的拓展性。演示仪具有可组合的优势，师生可自行更换组装不同规格的管道，实现进一步拓展探究。例如：可以在原有的装置条件下，在水中放入两个小球，用一根针管吸水向两小球之间排水，从而对液体压强与流速的关系进行探究，有条件的还可以在原有基础上，加上传感器的配合使用进行定量探究。

此外，本演示仪还具有成本低、可视化程度高等优点。材料来源于日常生活，遵從低成本取材的原则，安全、环保无污染。巧妙利用小球、水柱等将流体压强和流速的关系转化为可以看到的现象，可视化程度高。

参考文献：

[1]邵邦武.演示流体压强与流速关系的实验装置[J].物理实验，2015，35（01）：18-20.

[2]李杰，董孝军.“气体压强与流速的关系”演示器的创作[J].物理教师，2008，29（02）：31.

[3]莫琪.“流体压强与流速的关系”演示器[J].物理教师，2004，25（08）：25.

[4]张伙成.自制漏斗演示流体的流速与压强关系的实验[J].教学仪器与实验，2002（12）：23-24.

（栏目编辑    刘   荣）