CN102024358A - 一种用于物理教学的飞机升力演示仪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于物理教学的飞机升力演示仪，包括导流罩、风机、底座板、滑轨和模型飞机。当开动风机产生较大速度的气流，与安装在透明导流罩内静止的模型飞机机翼产生相对运动，由于机翼的特定形状而产生向上的升力，整个模型飞机将沿着滑轨向上垂直升起，飘带在尾翼后随气流飘摆。表现了飞机升力产生的过程。本发明能够直观、完整地表现飞机升力产生的过程，提高了可视性和直观性，特别适于教学中的演示实验。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于中学物理教学实验的实验仪器，具体地说，涉及一种用于演示飞机升力产生原理的飞机升力演示仪。
背景技术
中学物理课程中涉及到空气动力学方面的内容，但是单纯理论的讲解很难使学生完全理解相关内容。而飞机升力演示仪可以直观生动地验证这些理论，利用演示仪器或演示装置形象的演示能够使学生深刻理解和牢记这些相关知识。飞机是比空气重的飞行器，因此需要消耗自身动力来获得升力，而飞机的升力来源于飞行中空气对机翼的作用。当飞机在空气中以小于声速的速度飞行时，周围空气的密度变化不大，因而可把空气看作不可压缩的连续流体。空气流到机翼前缘，分成上、下两股气流，分别沿机翼上表面和下表面流过。由于机翼上表面弯曲凸起，气流吹过时，机翼上表面的气流速度较大，而机翼下表面的空气流速相对较小。由伯努力定律可以得知，机翼上方的空气压强小于机翼下方的空气压强，于是机翼受到的向上的作用力大于所受的向下作用力，因而机翼就受到一个方向向上的合力作用，形成使机翼上升的举力，这个力称为动升力。当空气与机翼的相对速度达到一定值时，机翼上受到的向上的压力就大于等于飞机自身的重量，因此飞机就可以离开地面在空中飞行。
由于飞机机翼型面的上表面弯曲凸起而机翼的下表面光滑平坦，在飞机与气流发生相对运动时，流过机翼型面的上表面的气流在同一时间内流过的路程，比流过下表面的气流流过的路程远，所以上表面气流的相对速度比下表面的空气流速度大。上表面的气流施加给机翼的压力小于施加于下表面的压力，因此产生升力。
现有中学物理教学实验课程中用的升力演示实验装置一般都比较简陋，甚至有的实验课上只能通过向两张纸中间吹气的方式说明该原理；也有的升力演示装置采用单一飞机机翼模型进行实验，缺乏真实感和可视性。使物理教学实验课缺少了趣味性。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种基于上述原理的，用于中学物理教学实验的飞机升力演示仪器。使其克服现有演示实验装置比较简陋和缺乏真实感与可视性。增加物理教学实验的生动直观的效果，提高学生学习的趣味性和知识。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：该飞机升力演示仪包括：导流罩、风机、模型飞机、飘带、底座板和滑轨。
本发明飞机升力演示仪是采用导流罩引导和会聚气流，导流罩相当于气动实验风洞的作用。所述的导流罩为透明的有机玻璃体，呈倒“U”字形。导流罩的前端与风机出风口相对吻合并安装。导流罩和风机固定在底座板上。
所述的滑轨为两条，滑轨的一端固定于底座板上，滑轨的另一端穿过模型飞机两侧机翼上的小孔与导流罩固定安装。滑轨的作用在于导向，保证模型飞机只能在竖直方向上升降任意滑动。
所述的模型飞机为完整的缩比整体，模型飞机安装在导流罩内竖直的滑轨上，模型飞机在滑轨的竖直方向上升降任意滑动。
用于显示气流流动的飘带固定在模型飞机水平尾翼下方。飘带的功能是使气流可视化，强化演示的效果。
在演示实验中，当打开升力演示仪的风机电源开关时，高速旋转的风扇产生较大速度的气流，气流通过导流罩的引导与会聚，与静止的模型飞机机翼产生相对运动，由于模型飞机机翼的特定形状而产生向上的升力，因此整个模型飞机将沿着两条滑轨向上垂直升起。飘带在模型飞机尾翼后随气流流动飘摆。
本发明一种用于物理教学的飞机升力演示仪，能够生动直观、完整地表现飞机升力产生原理的过程，结构完整，避免了一些简单实验装置无法得到整体认识的弊端，信息明确，提高了可视性和直观性，适用于中学物理教学实验课程中的的演示实验。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明一种用于物理教学的飞机升力演示仪作进一步详细说明。
图1为本发明飞机升力演示仪的机翼剖面图。
图2为本发明飞机升力演示仪的结构示意图。
图中：1.导流罩 2.风机 3.底座板4.模型飞机 5.飘带 6.滑轨。
具体实施方式
本实施例是一种用于物理教学的飞机升力演示仪。该飞机升力演示仪包括：导流罩1、风机2、底座板3、飘带5、模型飞机4和滑轨6。
图1展示了本发明飞机升力演示仪的机翼剖面视图，它表达了飞机升力产生的原理。由于飞机机翼型面的上表面弯曲凸起而机翼的下表面光滑平坦，在飞机与气流发生相对运动时，流过机翼型面的上表面的气流在同一时间内流过的路程，比流过下表面的气流流过的路程远，所以上表面气流的相对速度比下表面的空气流速度大。上表面的气流施加给机翼的压力小于施加于下表面的压力，因此产生升力。
如图2所示，本发明飞机升力演示仪的结构包括：导流罩1、风机2、模型飞机4、飘带5、底座板3和滑轨6。
本发明飞机升力演示仪是采用导流罩引导和会聚气流，所采用的导流罩相当于气动实验风洞的作用。导流罩1为透明的有机玻璃体。导流罩1和风机2固定在底座板3上。导流罩1的前端与风机2出风口相对吻合并安装。两条滑轨6穿过模型飞机4机翼上的小孔，其滑轨6的两端分别固定于底座板3和导流罩1上。模型飞机4在滑轨上可以上下任意滑动。所述的滑轨6的作用在于导向，保证模型飞机4只能在竖直方向上升降任意滑动。用于显示气流流动的飘带5固定在模型飞机水平尾翼下方。飘带的功能是使气流可视化，强化演示的效果。
在演示实验中，打开风机2电源开关，高速旋转的风扇产生较大速度的气流，气流通过导流罩1的引导与会聚，与静止的模型飞机4机翼产生相对运动，由于机翼的特定形状而产生向上的升力，因此整个模型飞机4将沿着滑轨6向上垂直升起。滑轨6的作用在于导向，保证模型飞机4只能在竖直方向上升降。飘带5的功能是使气流可视化，强化演示的效果。
安装程序：
(1)首先将风机2安装固定在底座板3上；
(2)同时，将导流罩1的前端与风机2出风口相对吻合并安装固定在底座板3上；
(3)将两条滑轨6的一端固定于底座板3上，并安装模型飞机4，两条滑轨6的另一端穿过模型飞机两机翼上的小孔，分别与导流罩1安装固定；
(4)将飘带5固定在模型飞机4水平尾翼下方。使气流具有可视化的效果；
(5)模型飞机4在滑轨上可以上下任意滑动。
Claims (5)
1.一种用于物理教学的飞机升力演示仪，包括导流罩、风机、底座板、飘带、滑轨和模型飞机，其特征在于：所述的导流罩(1)呈倒“U”字形，导流罩(1)的前端与风机出风口相对安装，导流罩(1)和风机(2)固定在底座板(3)上。
2.根据权利要求1所述的飞机升力演示仪，其特征在于：采用导流罩(1)引导和会聚气流，导流罩(1)为透明的有机玻璃体。
3.根据权利要求1所述的飞机升力演示仪，其特征在于：所述的滑轨为两条，滑轨(6)的一端固定于底座板(3)上，滑轨(6)的另一端穿过模型飞机(4)两侧机翼上的小孔与导流罩(1)固定安装。
4.根据权利要求1所述的飞机升力演示仪，其特征在于：所述的模型飞机(4)为完整的缩比整体，模型飞机(4)安装在导流罩(1)内竖直的滑轨(6)上，模型飞机(4)在滑轨竖直方向上升降任意滑动。
5.根据权利要求1所述的飞机升力演示仪，其特征在于：所述的模型飞机(4)水平尾翼下方固定有飘带(5)使气流可视化。
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