自制教具创新演示流体压强与流速的关系
滕代安
摘 要： 本文通过自制教具多角度多方法创新演示了“流体中流速越大的位置压强越小”的物理原理，践行、创新和拓展了教材“更多实验表明”的教学内涵和精神实质.
关键词： 自制教具;创新演示;压强与流速
人教版八年级物理下册第九章压强第4节的主要内容是“流体压强与流速的关系”，教材仅通过向两张纸片之间吹气使纸片相吸靠拢的实验（如图1）就得出结论：更多的实验表明，在气体和液体中，流速越大的位置，压强越小.显然，教材实验只演示了气体压强与流速的关系，不能全面代表流体压强与流速的关系，因为流体除了气体还有液体，于是为了演示液体压强与流速的关系，往往会用实验室的“流体压强与流速的关系演示器”（如图2）来演示，这种器材比较微型，视角小，实验现象单一，不能持续，不利演示和观察，那么教材结论中“更多的实验”怎么去做呢？
下面介绍笔者自制教具创新演示流体压强与流速关系的更多实验，以期践行、创新和拓展教材“更多实验表明”的教学内涵和精神实质.
如图3、4所示，到建材市场购买一块白色免漆板，用切割机切分出两块来，一块做底座板，一块做站立板，站立板垂直站立于底座板中間，交接处用木螺丝铆紧.板边缘露出的木质切口用包边条包住铆好，站立板的长宽按黄金分割比（宽是长的0.618倍）切割，这样视觉美观，演示效果良好.底座板长度与站立板长度同长，宽度适度，确保站立板及其挂重的稳度.在站立板下面的四个角分别安装万向转角小滚轮，便于演示时展板整体平动和转动.站立板上端面中间铆上一个塑料拉手，便于展板的提挪.站立板一面用以演示气体压强与流速的关系，另一面用以演示液体压强与流速的关系，两面合起来共同演示流体压强与流速的关系.最后在站立板两面适当位置都帖上“流体压强与流速关系演示器”的功能性标签，这样，一块美观稳固的演示流体压强与流速关系的实验展板就做好了.下面详细介绍教具的制作过程及演示方法.
1 用纸片演示
如图3所示，到门窗装饰装潢店买两根长约15cm，直径约1cm的不锈钢小金属管，每根一头锤扁，用钉子打出小孔，用螺母铆在直角铁块上，在把直角铁块铆在站立版上方中央，两不锈钢小管下分别用亮纸胶布各粘吊一张A4白纸，不演示时把不锈钢管连同悬吊的纸片旋转紧靠站立版面，演示时把两钢管旋转平行靠近，垂直指向站立版面，使两张A4纸平行垂钓，纸间均匀保持一定空隙.用吹风机向两纸间缓缓吹动空气，会发现两张纸不会像我们习惯想象的那样被空气吹张开，反而会被吹靠近（如图5所示），说明两纸间的气压比外边两侧的气压小，从而形成一个向里面的压强差，把纸片向里压靠近，形成相吸现象.加大吹风机的风速，会看见两纸片靠得更近，甚至吸贴在一起，这充分表明，空气中流速大的地方压强小.实验中吹风机的气流可以持续吹出，实验现象能持续呈现，生动直观，便于学生持续观察，比起教材一口气吹纸片现象仅能维持瞬间的实验，更生动持续，还能解放出嘴来给学生讲解，和学生互动.
2 用泡沫颗粒演示
如图6所示，从市售的卷曲透明塑料水管中截取一段长约30厘米的管，用玻璃胶或AB胶粘在站立板的中间，呈半圆弧U形状，两端开口.从颗粒泡沫上抠下轻质泡沫颗粒，用纸槽把颗粒轻轻倒进管里，用手指弹管外壁，使泡沫颗粒堕入弧形管的最底部.用吹风机在弧形管的一端沿管口水平吹动气流，就会发现管底的泡沫沿管径飞出管口.这说明管内产生了一个沿吹风管口方向的压强差，而吹风管口的空气流速相对塑料管另一管口的空气流速快，这就表明，在空气中，流速大的地方压强小.
3 用烛焰演示
如图7所示，在上述弧状U形管的左端口接入一个直角弯管，使朝天的管口变成水平向左的管口，在管口内外壁裹帖上防火的香烟锡箔纸，在管口近前用大线卡固定一根红蜡烛，使烛焰芯线与管口中心等高，靠烛焰范围的板面也用锡箔纸帖上，以防烛火烧坏漆面.点燃蜡烛，烛焰在管口前竖直向上燃烧着，然后用吹风机在右端管口沿水平方向吹气流，这时会发现刚才竖直燃烧的烛焰会奇迹般的发生直角弯转，钻进旁边的管口，俨然被管口吸了进去，这又表明弧形塑料管内产生了一个指向吹风一端的压强差，而吹风一端的空气流速比蜡烛一端的空气流速快，这就表明，在空气中，流速大的地方压强小.
4 用乒乓球和气球演示
如图8所示，截下长约3厘米的同样大小的筷子头四节，用玻璃胶在座板中间粘成空心十字样，用吹风机的吸气头立在四节筷子头上，以便空气从筷子缝隙间被吸入机内.拔下吹风机出风口的圆口扁尾的变形头，尾朝下口朝上，支住吹风机手把，让连在手把上挂机环扣嵌入变形头的圆口内，起稳固吹风机作用.吹风机不吹风时，用乒乓球和气球分别或重叠放在吹风机的网口上，两者显然放不稳，总是晃荡掉下.打开吹风机吹风，在风口上放乒乓球和气球，按习惯想象，两球肯定会被吹跑掉落，结果出乎想象的是，两球居然安稳悬在风口上，用手轻轻拨弄俩球，它们在气流中摇荡也不会跳逸到气流外.这表明，两球时时受到一个从气流外围指向气流中间的压强作用着，说明空气流速大的地方压强比外围流速小的空气压强小，简言之，该实验表明空气中流速大的地方压强小.
5 用连通器演示
如图9所示，在站立板的另一面用装高橙饮料的长方形废弃瓶、透明塑料水管、连接管、三通管、角铁块、细铁丝、玻璃胶、大线卡、橡胶塞、有机玻璃水箱和小水泵制成一个水循环系统，在横截面大的两个瓶身处和横截面小的水管处分别焊接三根等大等高的塑料管（或玻璃管），形成一个连通器.实验时在水槽里注满适量的红色水，把出水口用橡胶塞塞紧，向上面的水塔和水瓶泵水，泵到三根水柱里的水位足够高时停泵，这时可见三根水柱由于连通器作用水位高度一致，表明相同深度的压强相同.拔出橡胶塞，同时泵水，水开始循环流动，这时三根水柱里的水位就不一样高了，处在横截面大水流速慢的水柱水位相对高点，表明流速慢的地方压强相对大，处在横截面小水流速快的水柱水位相对低点，表明水流速快的地方压强相对小，也就是说，在液体中，流速大的地方压强小.
6 用水中乒乓球演示
如图10所示， 在水槽里用两个塑料吸盘牢牢吸住?槽底，彼此间隔一点距离，用玻璃胶把两根等长的细线和两个乒乓球粘牢，在用细线分别把两个乒乓球拴在吸盘上，在水槽中注水，以淹没乒乓球为宜，此时乒乓球和细线在水中处于竖直向上状态，两乒乓球间保持一个固定的距离，表明乒乓球之间及其周围在相同深度所受的压强相同，没有大小差别.启动水循环，转动出水管方向，使水流注入两个乒乓球之间，造成两球间液体的流速比周围其他区域的流速快，这时两球并不像我们习惯想的那样被水流冲开增大间距，相反，发现两球产生靠近相吸现象，说明两球间的压强较周围其他区域的压强小，而两球间水的流速比其他区域的流速快，表明液体中流速快的地方压强小.
利用上述自制的教具，从气体和液体两个方面共六个实验创新性证明了教材“更多的实验表明，在气体和液体中，流速越大的位置，压强越小”的结论，利于学生牢记、掌握和运用.该创新实验曾获市级实验教学技能创新大赛一等奖、省级实验教学技能创新大赛二等奖第1名和全省教具制作比赛二等奖第1名.
教师们还可以发挥想象，创新设计，动手动脑，自制更多的教具来生动有趣演示流体压强与流速的关系，激发学生学习物理的兴趣，培养学生的科学精神、创新实践能力，提升学生的核心素养，同时培养自己的教学情操，历练自己的教学智慧和能力，感受物理教学的无穷魅力.
参考文献：
[1]曾义.趣味物理实验与制作课程的开设及其体会[J].物理教学探讨，2017（4）：58-59.
[2]李勇.物理教学中实施创新教育的体会[J].中学物理，2012（6）：44-45.
[3]丘惠玲.趣味物理小实验研究[J].实验教学与仪器，2018（1）：13-14.
[4]学而思研发中心.初中物理实验全能突破秘籍[M].北京：电子工业出版社，2015.
摘 要： 本文通过自制教具多角度多方法创新演示了“流体中流速越大的位置压强越小”的物理原理，践行、创新和拓展了教材“更多实验表明”的教学内涵和精神实质.
关键词： 自制教具;创新演示;压强与流速
人教版八年级物理下册第九章压强第4节的主要内容是“流体压强与流速的关系”，教材仅通过向两张纸片之间吹气使纸片相吸靠拢的实验（如图1）就得出结论：更多的实验表明，在气体和液体中，流速越大的位置，压强越小.显然，教材实验只演示了气体压强与流速的关系，不能全面代表流体压强与流速的关系，因为流体除了气体还有液体，于是为了演示液体压强与流速的关系，往往会用实验室的“流体压强与流速的关系演示器”（如图2）来演示，这种器材比较微型，视角小，实验现象单一，不能持续，不利演示和观察，那么教材结论中“更多的实验”怎么去做呢？
下面介绍笔者自制教具创新演示流体压强与流速关系的更多实验，以期践行、创新和拓展教材“更多实验表明”的教学内涵和精神实质.
如图3、4所示，到建材市场购买一块白色免漆板，用切割机切分出两块来，一块做底座板，一块做站立板，站立板垂直站立于底座板中間，交接处用木螺丝铆紧.板边缘露出的木质切口用包边条包住铆好，站立板的长宽按黄金分割比（宽是长的0.618倍）切割，这样视觉美观，演示效果良好.底座板长度与站立板长度同长，宽度适度，确保站立板及其挂重的稳度.在站立板下面的四个角分别安装万向转角小滚轮，便于演示时展板整体平动和转动.站立板上端面中间铆上一个塑料拉手，便于展板的提挪.站立板一面用以演示气体压强与流速的关系，另一面用以演示液体压强与流速的关系，两面合起来共同演示流体压强与流速的关系.最后在站立板两面适当位置都帖上“流体压强与流速关系演示器”的功能性标签，这样，一块美观稳固的演示流体压强与流速关系的实验展板就做好了.下面详细介绍教具的制作过程及演示方法.
1 用纸片演示
如图3所示，到门窗装饰装潢店买两根长约15cm，直径约1cm的不锈钢小金属管，每根一头锤扁，用钉子打出小孔，用螺母铆在直角铁块上，在把直角铁块铆在站立版上方中央，两不锈钢小管下分别用亮纸胶布各粘吊一张A4白纸，不演示时把不锈钢管连同悬吊的纸片旋转紧靠站立版面，演示时把两钢管旋转平行靠近，垂直指向站立版面，使两张A4纸平行垂钓，纸间均匀保持一定空隙.用吹风机向两纸间缓缓吹动空气，会发现两张纸不会像我们习惯想象的那样被空气吹张开，反而会被吹靠近（如图5所示），说明两纸间的气压比外边两侧的气压小，从而形成一个向里面的压强差，把纸片向里压靠近，形成相吸现象.加大吹风机的风速，会看见两纸片靠得更近，甚至吸贴在一起，这充分表明，空气中流速大的地方压强小.实验中吹风机的气流可以持续吹出，实验现象能持续呈现，生动直观，便于学生持续观察，比起教材一口气吹纸片现象仅能维持瞬间的实验，更生动持续，还能解放出嘴来给学生讲解，和学生互动.
2 用泡沫颗粒演示
如图6所示，从市售的卷曲透明塑料水管中截取一段长约30厘米的管，用玻璃胶或AB胶粘在站立板的中间，呈半圆弧U形状，两端开口.从颗粒泡沫上抠下轻质泡沫颗粒，用纸槽把颗粒轻轻倒进管里，用手指弹管外壁，使泡沫颗粒堕入弧形管的最底部.用吹风机在弧形管的一端沿管口水平吹动气流，就会发现管底的泡沫沿管径飞出管口.这说明管内产生了一个沿吹风管口方向的压强差，而吹风管口的空气流速相对塑料管另一管口的空气流速快，这就表明，在空气中，流速大的地方压强小.
3 用烛焰演示
如图7所示，在上述弧状U形管的左端口接入一个直角弯管，使朝天的管口变成水平向左的管口，在管口内外壁裹帖上防火的香烟锡箔纸，在管口近前用大线卡固定一根红蜡烛，使烛焰芯线与管口中心等高，靠烛焰范围的板面也用锡箔纸帖上，以防烛火烧坏漆面.点燃蜡烛，烛焰在管口前竖直向上燃烧着，然后用吹风机在右端管口沿水平方向吹气流，这时会发现刚才竖直燃烧的烛焰会奇迹般的发生直角弯转，钻进旁边的管口，俨然被管口吸了进去，这又表明弧形塑料管内产生了一个指向吹风一端的压强差，而吹风一端的空气流速比蜡烛一端的空气流速快，这就表明，在空气中，流速大的地方压强小.
4 用乒乓球和气球演示
如图8所示，截下长约3厘米的同样大小的筷子头四节，用玻璃胶在座板中间粘成空心十字样，用吹风机的吸气头立在四节筷子头上，以便空气从筷子缝隙间被吸入机内.拔下吹风机出风口的圆口扁尾的变形头，尾朝下口朝上，支住吹风机手把，让连在手把上挂机环扣嵌入变形头的圆口内，起稳固吹风机作用.吹风机不吹风时，用乒乓球和气球分别或重叠放在吹风机的网口上，两者显然放不稳，总是晃荡掉下.打开吹风机吹风，在风口上放乒乓球和气球，按习惯想象，两球肯定会被吹跑掉落，结果出乎想象的是，两球居然安稳悬在风口上，用手轻轻拨弄俩球，它们在气流中摇荡也不会跳逸到气流外.这表明，两球时时受到一个从气流外围指向气流中间的压强作用着，说明空气流速大的地方压强比外围流速小的空气压强小，简言之，该实验表明空气中流速大的地方压强小.
5 用连通器演示
如图9所示，在站立板的另一面用装高橙饮料的长方形废弃瓶、透明塑料水管、连接管、三通管、角铁块、细铁丝、玻璃胶、大线卡、橡胶塞、有机玻璃水箱和小水泵制成一个水循环系统，在横截面大的两个瓶身处和横截面小的水管处分别焊接三根等大等高的塑料管（或玻璃管），形成一个连通器.实验时在水槽里注满适量的红色水，把出水口用橡胶塞塞紧，向上面的水塔和水瓶泵水，泵到三根水柱里的水位足够高时停泵，这时可见三根水柱由于连通器作用水位高度一致，表明相同深度的压强相同.拔出橡胶塞，同时泵水，水开始循环流动，这时三根水柱里的水位就不一样高了，处在横截面大水流速慢的水柱水位相对高点，表明流速慢的地方压强相对大，处在横截面小水流速快的水柱水位相对低点，表明水流速快的地方压强相对小，也就是说，在液体中，流速大的地方压强小.
6 用水中乒乓球演示
如图10所示， 在水槽里用两个塑料吸盘牢牢吸住?槽底，彼此间隔一点距离，用玻璃胶把两根等长的细线和两个乒乓球粘牢，在用细线分别把两个乒乓球拴在吸盘上，在水槽中注水，以淹没乒乓球为宜，此时乒乓球和细线在水中处于竖直向上状态，两乒乓球间保持一个固定的距离，表明乒乓球之间及其周围在相同深度所受的压强相同，没有大小差别.启动水循环，转动出水管方向，使水流注入两个乒乓球之间，造成两球间液体的流速比周围其他区域的流速快，这时两球并不像我们习惯想的那样被水流冲开增大间距，相反，发现两球产生靠近相吸现象，说明两球间的压强较周围其他区域的压强小，而两球间水的流速比其他区域的流速快，表明液体中流速快的地方压强小.
利用上述自制的教具，从气体和液体两个方面共六个实验创新性证明了教材“更多的实验表明，在气体和液体中，流速越大的位置，压强越小”的结论，利于学生牢记、掌握和运用.该创新实验曾获市级实验教学技能创新大赛一等奖、省级实验教学技能创新大赛二等奖第1名和全省教具制作比赛二等奖第1名.
教师们还可以发挥想象，创新设计，动手动脑，自制更多的教具来生动有趣演示流体压强与流速的关系，激发学生学习物理的兴趣，培养学生的科学精神、创新实践能力，提升学生的核心素养，同时培养自己的教学情操，历练自己的教学智慧和能力，感受物理教学的无穷魅力.
参考文献：
[1]曾义.趣味物理实验与制作课程的开设及其体会[J].物理教学探讨，2017（4）：58-59.
[2]李勇.物理教学中实施创新教育的体会[J].中学物理，2012（6）：44-45.
[3]丘惠玲.趣味物理小实验研究[J].实验教学与仪器，2018（1）：13-14.
[4]学而思研发中心.初中物理实验全能突破秘籍[M].北京：电子工业出版社，2015.
