流体压强与流速的关系实验改进，本文主要内容关键词为：压强论文,流速论文,流体论文,关系论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
流体压强与流速的关系是学习完静止液体、气体的压强知识之后提出的一个研究课题。
北京教育科学研究院与北京师范大学出版社合编的“北京市义务教育课程改革实验教材——物理”中，是通过“口吹薄纸”的小实验建立“空气流速变大，压强变小”的规律的，即让学生通过如“硬币跳高比赛”实验、向两张竖直放置的纸中间吹气、用力去吹漏斗下的乒乓球或借助吸管水平去吹竖直插在水杯中的吸管上方的空气，使杯中的水上升来模拟喷雾器，体验认识到改变流体的流速可以改变流体的压强。但通过这些实验学生的认识还不是很深刻。认识不到位的主要原因是：“改变流体流速和显示流体压强”的方法上出现偏差。因为用口吹气来改变流速时不易控制且流速变化不明显，更突出的则是没有用显性的可定量的实验现象去显示压强的变化（硬币高度、纸靠拢的程度、喷出的水雾等很难体现出几次实验中压强的改变）。为此，我根据教学内容和初二学生的认知特点，改变了教材所安排的通过现象分析得出结论的方式，设计了八个不同的探究实验，并采取分组实验探究的教学方式，让学生在亲历科学探究的过程中获取知识、掌握方法、发展能力。
八个实验设计的关键是突破“改变流体流速和显示流体压强的方法”。具体方法如下：
【实验一】
改变流速的方法：利用三通管进行分流。
显示压强的方法：利用U型管两侧液柱的高度差。
实验装置和具体操作方法如图1所示。
图1
实验步骤：①将微小压强计的橡胶管与C连接，观察微小压强计，记录U型管两侧液柱的高度差；②利用鼓风机从三通管的下部A口通风，用手把三通管的上部挡住一些，观察微小压强，记录U型管两侧液柱的高度差；③用手把三通管的上部多挡住一些，观察微小压强计，记录U型管两侧液柱的高度差；④用手把三通管的上部再多挡住一些，观察微小压强计，记录U型管两侧液柱的高度差。
【实验二】
改变流速的方法：改变横截面积的大小。
显示压强的方法：利用U型管两侧液柱的高度差。
实验装置和具体操作方法如图2所示。
图2
实验步骤：①将2个微小压强计的橡胶管分别与A、B连接；②利用鼓风机从水平管的C口通风，观察微小压强计，分别记录2个U型管两侧液柱的高度差，重复做3次实验。
【实验三】
改变流速的方法：直接利用阀门。
显示压强的方法：利用U型管两侧液柱的高度差。
实验装置和具体操作方法如图3所示。
图3
实验步骤：①将微小压强计的橡胶管与B连接，观察微小压强计，记录U型管两侧液柱的高度差；②利用鼓风机从水平管的A口通风，稍微打开阀门一点，观察微小压强计，记录U型管两侧液柱的高度差；③将阀门开大点，观察微小压强计，记录U型管两侧液柱高度差；④将阀门开得更大点，观察微小压强计，记录U型管两侧液柱的高度差。
【实验四】
改变流速的方法：改变横截面积的大小。
显示压强的方法：利用U型管两侧液柱的高度差。
实验装置和具体操作方法如图4所示。
图4
实验步骤：①用滴管将适量的水滴到U型管中，再将装置固定在铁架台上；②利用鼓风机从水平管的箭头处通风，观察并记录U型管两侧液柱的高度差；③重复步骤；④再做2次实验。
【实验五】
改变流速的方法：改变横截面积的大小。
显示压强的方法：利用U型管两侧液柱的高度差。
实验装置和具体操作方法如图5所示。
图5
实验步骤：①将3个微小压强计的橡胶管分别与B、C、D连接；②利用鼓风机从A口通风，观察微小压强计，分别记录3个U型管两侧液柱的高度差。
【实验六】
改变流速的方法：利用三通管进行分流。
显示压强的方法：利用液柱的高度。
实验装置和具体操作方法如图6所示。
图6
实验步骤：①将玻璃管C插入红墨水中，观察并记录玻璃管C中红墨水的高度；②利用鼓风机从三通管的下部A口通风，用手把三通管的上部挡住一些，观察并记录竖管中的液柱高度；③用手把三通管的上部多挡住一些，观察并记录竖管中液柱的高度；④用手把三通管的上部再多挡住一些，观察并记录竖管中液柱的高度。
【实验七】
改变流速的方法：直接利用阀门。
显示压强的方法：利用液柱的高度。
实验装置和具体操作方法如图7所示。
图7
实验步骤：①阀门关闭时，观察并记录细玻璃管中红墨水的高度；②稍微打开阀门，观察并记录细玻璃管中红墨水的高度；③将阀门开大点，观察并记录细玻璃管中红墨水的高度；④将阀门再开大点，观察并记录细玻璃管中红墨水的高度（几次实验连续操作）。
【实验八】
改变流速的方法：改变横截面积的大小。
显示压强的方法：利用液柱的高度。
实验装置和具体操作方法如图8所示。
图8
实验步骤：①止水夹关闭时，观察并记录细玻璃管A、B中红墨水的高度；②打开止水夹，让水流入空烧杯中，观察并记录细玻璃管A、B中红墨水的高度；③重复步骤，再做几次实验。
在实际探究过程中，学生可以很方便地通过“相同时间相同流量改变横截面积”或“相同时间相同横截面积改变流量”的方法多次改变并控制流体的流速，同时通过U型管两侧液柱的高度差或液柱高度等显性化的实验现象，分析、归纳得出流体压强与流速的关系。实验的改进，使学生有条件根据探究目的设计实验，多次进行对比实验，收集显性定量的实验数据，进行深入地探究，寻找科学规律，掌握探究物理规律的方法，养成实事求是的科学态度，形成科学的思维习惯，发展探究能力，使教学效果有了明显的变化。
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