CN105931537A - 一种新型“漏斗吹乒乓球”实验教具 - Google Patents

一种新型“漏斗吹乒乓球”实验教具 Download PDF

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Abstract

一种新型“漏斗吹乒乓球”实验教具，包括透明倒置塑料漏斗、漏斗接口盖、透明塑料直管、气阀开关、气球、乒乓球及塑料打气筒等。该教具通过充气的气球给透明倒置塑料漏斗中的乒乓球吹气而演示乒乓球不掉落的有趣现象，可以用来间接定性地验证伯努利原理。该教具用充气的气球对乒乓球吹气，实验持续时间长且吹气效果明显，实验原理和方法巧妙，实验现象明显直观且趣味性强，体现了教具的科学性、教学性及趣味性。

Description

一种新型“漏斗吹乒乓球”实验教具
技术领域
本发明公开了一种新型“漏斗吹乒乓球”实验教具，涉及一种通过充气的气球给透明倒置塑料漏斗中的乒乓球吹气而使乒乓球不掉落的实验仪器，属于中学物理教具。
背景技术
在物理学科中，“伯努利原理”说明了流体的流速与压强关系，即对于液体或气体等流体，其流速大处压强小，流速小处压强大。在物理教学中，教师常常需要通过伯努利原理来解释一些有趣的流体实验现象，较为常见的有“漏斗吹乒乓球”实验。申请号为201310696692.3的专利公开了一种简易伯努利原理演示装置，将一段吸管与一个纸漏斗相连接，在纸漏斗中放一个乒乓球，用嘴巴对吸管吹气，发现乒乓球掉不下来。该方法存在不足之处：(1)从参与吹气者角度来看，需用嘴吹不卫生，换人吹时需擦干净，许多学生不愿意吹；(2)从观察者角度来看，区分吹气还是吸气不明显直观，甚至怀疑不是吹而是在吸；(3)从实验现象角度来看，需用力吹，乒乓球不掉下持续时间不够长，只有1-3秒时间。
发明内容
为了解决上述不足，可采用一种新型“漏斗吹乒乓球”实验教具，演示充气的气球给透明倒置塑料漏斗中的乒乓球吹气而使乒乓球不掉落的有趣现象。
一种新型“漏斗吹乒乓球”实验教具，包括透明倒置塑料漏斗、漏斗接口盖、透明塑料直管、气阀开关、气球、乒乓球及塑料打气筒等，具体特征如下：透明倒置塑料漏斗包括透明漏斗本体、外螺纹及通气孔等；漏斗接口盖包括漏斗接口盖本体、内螺纹及中心孔等，漏斗接口盖与透明倒置塑料漏斗用螺纹连接方式连接，漏斗接口盖的内螺纹与透明倒置塑料漏斗的外螺纹相匹配，漏斗接口盖本体外表面带粗糙的直竖纹，便于用手拧开与漏斗接口盖螺纹连接的透明倒置塑料漏斗；透明塑料直管包括塑料直管本体、通气口I及通气口II等，其中通气口I穿过漏斗接口盖的中心孔；气阀开关有打开和关闭两个状态，安装在透明塑料直管上；气球采用材质强度高、弹性大、厚薄均匀的乳胶气球，充气后直径在20cm-30cm之间为宜，气球套在透明塑料直管的通气口II处；乒乓球采用轻质材料，其直径稍小于漏斗的直径为宜，其颜色采用显眼的黄色为宜，便于观察；塑料打气筒包括打气筒本体、打气按压面、通气软管、软管通气嘴及打气筒通气孔等，通气软管可与打气筒通气孔连接，在用塑料打气筒给气球充气时其软管通气嘴需套在透明塑料直管的通气口I处。
本发明的原理具体说明如下：实验前需给气球充气，打开气阀开关，用嘴巴或塑料打气筒通过透明塑料直管的通气口I给气球充气，充气完毕后关闭气阀开关。此时，气球不会放气而变小。实验时，打开气阀开关，让气球通过透明塑料直管缓慢放气，此时在透明倒置塑料漏斗中放入乒乓球后及时松手，发现乒乓球并不会掉下来直到气球放完气，实践表明持续时间可达10-15秒，实验现象直观有趣。这是由于气球通过透明倒置塑料漏斗给乒乓球吹气时，乒乓球上边气流速度大而气压小，这样乒乓球的下边的气压大于上边的气压，就形成了压力差，当压力差大于乒乓球重力时，乒乓球就不会掉下来。该实验现象间接定性地验证了伯努利原理：对于液体或气体等流体，其流速大处压强小，流速小处压强大。
附图说明
图1是本发明整体结构示意图；
图2是图1中各器件拆分后的结构示意图；
图3是本发明放气时乒乓球不掉落的原理示意图；
图4是本发明充气、展示及放气三个过程的示意图；
图5是本发明用嘴直接给气球充气的示意图；
图6是本发明结合通气软管用嘴给气球充气的示意图；
图7是本发明用塑料打气筒给气球充气的示意图；
图8是本发明展示过程中的示意图；
图9是本发明放气过程中的示意图。
图中：1.透明倒置塑料漏斗，具体涉及1a.漏斗本体、1b.外螺纹及1c.通气孔；2.漏斗接口盖，具体涉及2a.漏斗接口盖本体、2b.内螺纹及2c.中心孔；3.透明塑料直管，具体涉及3a.塑料直管本体、3b.通气口I及3c.通气口II；4.气阀开关；5.气球；6.乒乓球；7.塑料打气筒，具体涉及7a.打气筒本体、7b.打气按压面、7c.通气软管、7d.软管通气嘴及7e.打气筒通气孔；8.充气气流方向；9.放气气流方向；10.吹气者的嘴巴；11.压力差方向；12.乒乓球下落方向；13.打气按压面按压方向。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
结合图1和图2，一种新型“漏斗吹乒乓球”实验教具，包括透明倒置塑料漏斗(1)、漏斗接口盖(2)、透明塑料直管(3)、气阀开关(4)、气球(5)、乒乓球(6)及塑料打气筒(7)等，具体特征如下：透明倒置塑料漏斗(1)包括透明漏斗本体(1a)、外螺纹(1b)及通气孔(1c)等；漏斗接口盖(2)包括漏斗接口盖本体(2a)、内螺纹(2b)及中心孔(2c)等，漏斗接口盖(2)与透明倒置塑料漏斗(1)用螺纹连接方式连接，漏斗接口盖(2)的内螺纹(2b)与透明倒置塑料漏斗(1)的外螺纹(1b)相匹配，漏斗接口盖本体(2a)外表面带粗糙的直竖纹，便于用手拧开与漏斗接口盖(2)螺纹连接的透明倒置塑料漏斗(1)；透明塑料直管(3)包括塑料直管本体(3a)、通气口I(3b)及通气口II(3c)等，其中通气口I(3b)穿过漏斗接口盖(2)的中心孔(2c)；气阀开关(4)有打开和关闭两个状态，安装在透明塑料直管(3)上；气球(5)采用材质强度高、弹性大、厚薄均匀的乳胶气球，充气后直径在20cm-30cm之间为宜，气球(5)套在透明塑料直管(3)的通气口II(3c)处；乒乓球(6)采用轻质材料，其直径稍小于漏斗的直径为宜，其颜色采用显眼的黄色为宜，便于观察；塑料打气筒(7)包括打气筒本体(7a)、打气按压面(7b)、通气软管(7c)、软管通气嘴(7d)及打气筒通气孔(7e)等，通气软管(7c)可与打气筒通气孔(7e)连接，在用塑料打气筒(7)给气球(5)充气时其软管通气嘴(7d)需套在透明塑料直管(3)的通气口I(3b)处。
结合图3和图4，本发明的原理具体说明如下：实验前需给气球(5)充气，打开气阀开关(4)，用嘴巴(10)或塑料打气筒(7)通过透明塑料直管(3)的通气口I(3b)给气球(5)充气，充气完毕后关闭气阀开关(4)。此时，气球(5)不会放气而变小。实验时，打开气阀开关(4)，让气球(5)通过透明塑料直管(3)缓慢放气，此时在透明倒置塑料漏斗(1)中放入乒乓球(6)后及时松手，发现乒乓球(6)并不会掉下来直到气球(5)放完气，实践表明持续时间可达10-15秒，实验现象直观有趣。这是由于气球(5)通过透明倒置塑料漏斗(1)给乒乓球(6)吹气时，乒乓球(6)上边气流速度大而气压小，这样乒乓球(6)的下边的气压大于上边的气压，就形成了压力差(11)，当压力差大于乒乓球(6)重力时，乒乓球(6)就不会掉下来。该实验现象间接定性地验证了伯努利原理：对于液体或气体等流体，其流速大处压强小，流速小处压强大。
如图4所示，本教具在使用过程中具体包括三个过程：充气过程、展示过程及放气过程，其具体过程介绍如下：
(1)充气过程
实验前需给气球(5)充气，充气后的气球(5)直径在20cm-30cm之间为宜，充气方式有三种：直接用嘴吹气方式、结合通气软管用嘴吹气方式或用塑料打气筒打气方式。
如图5所示，对于用嘴吹气方式，将透明倒置塑料漏斗(1)从漏斗接口盖(2)上拧下来，再打开气阀开关(4)，直接用嘴巴对准透明塑料直管(3)的通气口I吹气即可，充气气流方向(8)为：嘴巴(10)-通气口I(3b)-打开状态的气阀开关(4)-通气口II(3c)-气球(5)，充气完毕后关闭气阀开关(4)。
如图6所示，对于结合通气软管(7c)用嘴吹气方式，无需将透明倒置塑料漏斗(1)从漏斗接口盖(2)上拧下来，但需将软管通气嘴(7d)套在透明塑料直管(3)的通气口I(3b)处并将通气软管(7c)与塑料打气筒本体(7a)分离，再打开气阀开关(4)，用嘴巴(10)对准通气软管(7c)的另一端口吹气即可，充气气流方向(8)为：嘴巴(10)-通气软管(7c)-软管通气嘴(7d)-通气口I(3b)-打开状态的气阀开关(4)-通气口II(3c)-气球(5)，充气完毕后关闭气阀开关(4)。
如图7所示，用塑料打气筒(7)打气方式，也无需将透明倒置塑料漏斗(1)从漏斗接口盖(2)上拧下来，但需将通气软管(7c)可与打气筒通气孔(7e)连接并将软管通气嘴(7d)套在透明塑料直管(3)的通气口I处，再打开气阀开关(4)，上下按压塑料打气筒(7)的打气按压面(7b)，从而给气球(5)不断充气，充气气流方向(8)为：打气筒本体(7a)-打气筒通气孔(7e)-通气软管(7c)-软管通气嘴(7d)-通气口I(3b)-打开状态的气阀开关(4)-通气口II(3c)-气球(5)，充气完毕后关闭充气阀门。
(2)展示过程
如图8所示，充气完毕后，使气阀开关(4)处于关闭状态，此时气球(5)不会放气而变小。此时，教师可以有充裕的时间来展示充气后的教具，同时结合该教具来介绍该实验内容并提醒学生接下去要观察哪些实验现象。
(3)放气过程
如图9所示，实验时，打开气阀开关(4)，同时在透明倒置塑料漏斗(1)中放入乒乓球(6)后及时松手，此时气球(5)会缓慢放气而变小，放气气流方向(9)为：气球(5)-通气口II(3c)-打开状态的气阀开关(4)-通气口I(3b)-透明倒置塑料漏斗(1)-乒乓球(6)，可以发现气球(5)会缓慢放气并变小，而乒乓球(6)并不会掉落，直到气球(5)放完气后才掉落，实践表明持续时间可达10-15秒，实验现象直观有趣，从而间接定性地验证了伯努利原理。
与常规实验教具相比，该教具存在优点：(1)从参与吹气者角度来看，用气球代替嘴对乒乓球吹气，比较卫生；(2)从观察者角度来看，在看到乒乓球掉不下来的同时，可以看到气球慢慢变小，区分吹气还是吸气明显且直观，演示效果较好；(3)从实验现象角度来看，乒乓球不掉下持续时间已足够长，可以做到持续10-15秒。
可见，本发明所述的一种新型“漏斗吹乒乓球”实验教具，用充气的气球代替嘴对乒乓球吹气，实验持续时间长且吹气效果明显，实验原理和方法巧妙，实验现象明显直观且趣味性强，可以用来间接定性地验证伯努利原理，体现了教具的科学性、教学性及趣味性。

Claims (8)

1.一种新型“漏斗吹乒乓球”实验教具，包括透明倒置塑料漏斗(1)、漏斗接口盖(2)、透明塑料直管(3)、气阀开关(4)、气球(5)、乒乓球(6)及塑料打气筒(7)等。
2.根据权利要求1所述的透明倒置塑料漏斗(1)，其特征是：透明倒置塑料漏斗(1)包括透明漏斗本体(1a)、外螺纹(1b)及通气孔(1c)等。
3.根据权利要求1所述的漏斗接口盖(2)，其特征是：漏斗接口盖(2)包括漏斗接口盖本体(2a)、内螺纹(2b)及中心孔(2c)等，漏斗接口盖(2)与透明倒置塑料漏斗(1)用螺纹连接方式连接，漏斗接口盖(2)的内螺纹(2b)与透明倒置塑料漏斗(1)的外螺纹(1b)相匹配，漏斗接口盖本体(2a)外表面带粗糙的直竖纹，便于用手拧开与漏斗接口盖(2)螺纹连接的透明倒置塑料漏斗(1)。
4.根据权利要求1所述的透明塑料直管(3)，其特征是：透明塑料直管(3)包括塑料直管本体(3a)、通气口I(3b)及通气口II(3c)等，其中通气口I(3b)穿过漏斗接口盖(2)的中心孔(2c)。
5.根据权利要求1所述的气阀开关(4)，其特征是：气阀开关(4)有打开和关闭两个状态，安装在透明塑料直管(3)上。
6.根据权利要求1所述的气球(5)，其特征是：气球(5)采用材质强度高、弹性大、厚薄均匀的乳胶气球，充气后直径在20cm-30cm之间为宜，气球(5)套在透明塑料直管(3)的通气口II(3c)处。
7.根据权利要求1所述的乒乓球(6)，其特征是：乒乓球(6)采用轻质材料，其直径稍小于漏斗的直径为宜，其颜色采用显眼的黄色为宜，便于观察。
8.根据权利要求1所述的塑料打气筒(7)，其特征是：塑料打气筒(7)包括打气筒本体(7a)、打气按压面(7b)、通气软管(7c)、软管通气嘴(7d)及打气筒通气孔(7e)等，通气软管(7c)可与打气筒通气孔(7e)连接，在用塑料打气筒(7)给气球(5)充气时其软管通气嘴(7d)需套在透明塑料直管(3)的通气口I(3b)处。
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