实验器材:
农夫果园瓶一个.大小合适的橡皮塞一个,自行车轮胎的气门嘴一个,小软管、一根笔芯.乒乓球一个,打气筒一只。
实验原理:
伯努利原理,在高速水流中,压强小于水流周围大气的压强,乒乓球被四周大气压簇拥着,又受水柱的托力,所以不会滑下,只能一个劲的旋转球身,就带动水柱也旋转,周围的空气也旋转,水流过两边的速度不一样,引起对球的压力不一样,因此球能稳稳的站在水束的顶端。
实验过程:
1、准备与制作:找一个硬度和容量都较大的瓶子是实验的关键,瓶子太软容易打爆瓶子,容量小,要频繁装水,演示过程也短;橡皮塞、瓶子、瓶盖的打孔要注意适中;要使气门嘴从瓶子内穿出来是很困难的,我用一根长一点的铁丝从小孔伸到瓶口,让气门嘴顺着铁丝进入瓶内再穿过小孔,然后装上胶圈和铁圈拧紧螺丝并装好气门嘴。最后把所有器材组装,一个水顶球的装置就完成了。
2、操作:向瓶子里打气,使之向上喷出水柱,然后把一个兵乓球放进水柱里,兵乓球就停留在水柱里不掉下来。
3、问题的提出与解决:(结论是根据搜集资料以及我和组员讨论得出的)
1)玩过以后你们是否会想乒乓球为什么不会掉下来呢?
因为小球处于动态平衡可知小球所受的外力和为零,由此得出水对小球施加的力等于小球的重力。
2)被顶起的小球为什么不在水柱的中线运动,而是在侧面?
在中学时,我们知道在纸之间吹气则纸之间的压强比周围小。所以纸两边就产生了压力差,这个压力差使纸靠拢。在车站人不能离火车道太近,因为火车开过时很快,带动附近气流使火车道的压强很小,吸引周围的气流,这跟水顶球实验是同一个原理。水向上冲,同时带动气流,吸引球在旁边。
小球偏离水束中线以后就会产生旋转,球附近的水滴也被带着旋转散开,从而使两侧的流速不等,中线的一侧速度较大,压强减小,因此产生了向中线合拢的趋势。故小球基本上能稳定在水流上方。这就是著名的伯努利原理。
3)知道为什么被顶起的小球是旋转的吗?
因为水的冲力沿切线作用于球。在使球保持上下衡的同时使球自转 。
4)小球为什么时而上升时而下降?
因为水向上的冲力不断变化。有时大于球本身的重力,有时小于球的重力,所以合力有时向下,有时向上,所以不停上下移动。
注意:用气筒给瓶子打气,不要打太大,小心打爆瓶子,也不要打太少,否则压力不够实验做不成。
实验反思:
看完资料后,开始我觉得这个实验不难做,只是钻几个孔,然后把器材组装就行了,太容易了。但实际上呢,给橡皮塞钻孔就弄到我的掌心发红,因为塞子上的孔要钻在且要直的,不能偏斜,如果斜了会导致实验失败。把气门嘴从瓶子里穿出去时,也遇到了困难,瓶子上钻的孔太大,会影响气密性;孔太小,气门嘴又穿不过去,后来想到了燃烧用过的笔芯,提高了瓶子的气密性。制作完成后,我把水顶球拿出去试验,却出现了许多问题。如,瓶子的气密性还不够好,水的冲力不够大,不能把小球顶起。我又拿回去检查并改进,经过多次的失败,但我们并不气馁,而是屡败屡战,终于把水顶球完成了。下载本文