CN106023738A - 一种t字管型“气球吹乒乓球”趣味教具 - Google Patents

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Abstract

一种T字管型“气球吹乒乓球”趣味教具，属于中学物理教具，包括透明倒置塑料漏斗、T字透明塑料三通管、充气阀门、放气阀门、气球、乒乓球及打气筒等。该教具通过充满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。该教具采用T字透明塑料三通管而便于对气球充气，同时用气球对乒乓球吹气，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T字管型“气球吹乒乓球”趣味教具
技术领域
本发明公开了一种T字管型“气球吹乒乓球”趣味教具，涉及一种通过充满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T字管型“气球吹乒乓球”趣味教具，演示充满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T字管型“气球吹乒乓球”趣味教具，包括透明倒置塑料漏斗、T字透明塑料三通管、充气阀门、放气阀门、气球、乒乓球及打气筒等，具体特征如下：透明倒置塑料漏斗包括透明漏斗本体和漏斗接口；T字透明塑料三通管包括透明三通管本体、通气口I、通气口II及通气口III等，其中通气口I与打气筒的通气嘴连接，通气口II与气球连接，通气口III与透明倒置塑料漏斗的漏斗接口连接；充气阀门和放气阀门均有开通和关闭两个状态，分别安装在T字透明塑料三通管上靠近通气口I和通气口III的透明三通管本体处；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T字透明塑料三通管的通气口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；打气筒包括打气筒本体、打气手柄、通气软管、通气嘴及底座等，在用打气筒给气球充气时其通气嘴需套在T字透明塑料三通管的通气口I处。
本发明的原理具体说明如下：实验前需给气球充气，开通充气阀门并关闭放气阀门，用嘴巴或打气筒通过T字透明塑料三通管的通气口I给气球充气，充气完毕后关闭充气阀门。实验时，开通放气阀门并保持充气阀门处于关闭状态，让气球通过通气口III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是本发明用嘴给气球充气的示意图；
图4是本发明用打气筒给气球充气的示意图；
图5是本发明放气时乒乓球不掉落的原理示意图；
图6是本发明各过程中各阀门开通或关闭状态的示意图；
图7是本发明充气过程中的示意图；
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.透明漏斗本体和1b.漏斗接口；2.T字透明塑料三通管，具体涉及2a.透明三通管本体、2b.通气口I、2c.通气口II及2d.通气口III；3.充气阀门；4.放气阀门；5.气球；6.乒乓球；7.打气筒，具体涉及7a.打气筒本体、7b.打气手柄、7c.通气软管、7d.通气嘴及7e.底座；8.充气气流方向；9.放气气气流方向；10.吹气者的嘴巴；11.压力差方向；12.乒乓球下落方向。
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T字管型“气球吹乒乓球”趣味教具，包括透明倒置塑料漏斗(1)、T字透明塑料三通管(2)、充气阀门(3)、放气阀门(4)、气球(5)、乒乓球(6)及打气筒(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)和漏斗接口(1b)；T字透明塑料三通管(2)包括透明三通管本体(2a)、通气口I(2b)、通气口II(2c)及通气口III(2d)等，其中通气口I(2b)与打气筒(7)的通气嘴(7d)连接，通气口II(2c)与气球(5)连接，通气口III(2d)与透明倒置塑料漏斗(1)的漏斗接口(1b)连接；充气阀门(3)和放气阀门(4)均有开通和关闭两个状态，分别安装在T字透明塑料三通管(2)上靠近通气口I(2b)和通气口III(2d)的透明三通管本体(2a)处；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T字透明塑料三通管(2)的通气口II(2c)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；打气筒(7)包括打气筒本体(7a)、打气手柄(7b)、通气软管(7c)、通气嘴(7d)及底座(7e)等，在用打气筒(7)给气球(5)充气时其通气嘴(7d)需套在T字透明塑料三通管(2)的通气口I(2b)处。
本发明的原理具体说明如下：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，开通充气阀门(3)并关闭放气阀门(4)，用嘴巴(10)或打气筒(7)通过T字透明塑料三通管(2)的通气口I(2b)给气球(5)充气，充气完毕后关闭充气阀门(3)。如图5所示，实验时，开通放气阀门(4)并保持充气阀门(3)处于关闭状态，让气球(5)通过通气口III(2d)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(11)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。
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，在不同过程中充气阀门(3)和放气阀门(4)是处于开通还是关闭状态有具体要求。如图6(1)所示，充气过程需开通充气阀门(3)并关闭放气阀门(4)；如图6(2)所示，展示过程需同时关闭充气阀门(3)和放气阀门(4)；如图6(3)所示，放气过程需关闭充气阀门(3)并开通放气阀门(4)。具体过程介绍如下：
(1)充气过程
实验前需给气球(5)充气，充气方式有两种：用嘴吹气方式或用打气筒打气方式。
结合图3和图7，对于用嘴吹气方式，无需将打气筒(7)的通气嘴(7d)套在T字透明塑料三通管(2)的通气口I(2b)处，只需开通充气阀门(3)并关闭放气阀门(4)，直接用嘴巴(10)对准T字透明塑料三通管(2)的通气口I(2b)吹气即可，充气气流方向(8)为：嘴巴(10)-通气口I(2b)-开通状态的充气阀门(3)-通气口II(2c)-气球(5)，充气后的气球(5)直径在20cm-30cm之间为宜，充气完毕后关闭充气阀门(3)。
结合图4和图7，用打气筒打气方式，将打气筒(7)的通气嘴(7d)套在T字透明塑料三通管(2)的通气口I(2b)处，再开通充气阀门(3)并关闭放气阀门(4)，来回推拉打气筒(7)的打气手柄(7b)，从而给气球(5)不断充气，充气气流方向(8)为：打气筒(7)的通气嘴(7d)-通气口I(2b)-开通状态的充气阀门(3)-通气口II(2c)-气球(5)，充气后的气球(5)直径在20cm-30cm之间为宜，充气完毕后关闭充气阀门(3)并将打气筒(7)的通气嘴(7d)与T字透明塑料三通管(2)的通气口I(2b)分离。
(2)展示过程
如图8所示，充气完毕后，使充气阀门(3)和放气阀门(4)均处于关闭状态，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，开通放气阀门(4)并使充气阀门(3)保持关闭状态，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(2c)-开通状态的放气阀门(4)-通气口III(2d)-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T字管型“气球吹乒乓球”趣味教具，采用T字透明塑料三通管而便于对气球充气，同时用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 (7)

1.一种T字管型“气球吹乒乓球”趣味教具，包括透明倒置塑料漏斗(1)、T字透明塑料三通管(2)、充气阀门(3)、放气阀门(4)、气球(5)、乒乓球(6)及打气筒(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)和漏斗接口(1b)。
3.根据权利要求1所述的T字透明塑料三通管(2)，其特征是：T字透明塑料三通管(2)包括透明三通管本体(2a)、通气口I(2b)、通气口II(2c)及通气口III(2d)等，其中通气口I(2b)与打气筒(7)的通气嘴(7d)连接，通气口II(2c)与气球(5)连接，通气口III(2d)与透明倒置塑料漏斗(1)的漏斗接口(1b)连接。
4.根据权利要求1所述的充气阀门(3)和放气阀门(4)，其特征是：充气阀门(3)和放气阀门(4)均有开通和关闭两个状态，分别安装在T字透明塑料三通管(2)上靠近通气口I(2b)和通气口III(2d)的透明三通管本体(2a)处。
5.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T字透明塑料三通管(2)的通气口II(2c)处。
6.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。
7.根据权利要求1所述的打气筒(7)，其特征是：打气筒(7)包括打气筒本体(7a)、打气手柄(7b)、通气软管(7c)、通气嘴(7d)及底座(7e)等，在用打气筒(7)给气球(5)充气时其通气嘴(7d)需套在T字透明塑料三通管(2)的通气口I(2b)处。
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