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關(guān)于反沖運(yùn)動(dòng)演示的一些思考

1反沖運(yùn)動(dòng)分析在現(xiàn)有的高、中、物理教材中,如圖1所示,反攻擊海軍模型用于顯示反沖運(yùn)動(dòng)。作者在多年的教育中發(fā)現(xiàn)了這一模型的不足。1)演示時(shí)間過短,不利于學(xué)生觀察。從漏斗加滿水直到漏完水,只有短短的3~5s,若要增長演示時(shí)間,則需不斷向漏斗加水,而裝置下面的盛水容器又過小,水很快就會(huì)溢出,而需要倒掉水重新開始實(shí)驗(yàn),造成操作不便。2)噴管中噴出的水流被水槽側(cè)壁遮住(從學(xué)生位置觀察),不利于體現(xiàn)反沖運(yùn)動(dòng)的原理:噴管向前噴出水流,圓錐漏斗獲得反方向的反沖運(yùn)動(dòng),體現(xiàn)動(dòng)量守恒。若水流被遮住,則學(xué)生不能直接觀察到反沖運(yùn)動(dòng)中的兩個(gè)相互作用的物體,難以體現(xiàn)反沖運(yùn)動(dòng)的原理。3)看不清漏斗中水位下降(從學(xué)生位置觀察),不利于體現(xiàn)本實(shí)驗(yàn)中重力勢(shì)能和動(dòng)能的相互轉(zhuǎn)化。2提高抗沖運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量針對(duì)以上的缺陷,筆者用日常的材料設(shè)計(jì)并制作了如圖2所示的反沖運(yùn)動(dòng)演示裝置。1設(shè)計(jì)方法模仿日常生活中的花木灌溉噴水器。2設(shè)計(jì)原則利用吊瓶和噴管間的水位差產(chǎn)生水壓,使水從T型噴管中迅速噴出,從而使T型噴管獲得反沖而發(fā)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。3實(shí)驗(yàn)設(shè)備廣口吊瓶,橡皮塞,橡皮管,夾子,鐵架臺(tái),玻璃直管(2支),玻璃彎管,T型噴管,水槽,薄銅環(huán)。4t型噴管的準(zhǔn)備和下墊管的鋪設(shè)a.取一細(xì)玻璃彎管插入橡皮塞作為進(jìn)氣管,再取一較粗的直玻璃也插入橡皮塞作為出水管,彎管比直管插入略深一些,如圖2所示,這樣就可以從出水管中流出勻速的水流。b.出水管下面采用柔軟的橡皮管連接,使噴管部分能自由移動(dòng),便于演示。c.T型噴管要做得細(xì)長輕巧(可采用細(xì)玻璃管拉伸而成),再選一節(jié)比T型噴管的豎管稍細(xì)些的直玻璃管,如圖3所示,插入到橡皮管的另一端,玻璃管的外露部分比T型噴管的豎管略短,并在其外緊套一銅環(huán),以備托T型噴管之用。在兩者間涂上一些潤滑油,減小玻璃管之間的摩擦,使噴管能自由的旋轉(zhuǎn),而不漏水。d.調(diào)節(jié)限流夾,既能使水迅速從噴管中噴出,又要保證不把噴管沖出。e.選取一個(gè)底面較大的水槽,以防止水流旋出,實(shí)驗(yàn)時(shí)T型噴管應(yīng)略高于水槽側(cè)壁以免被側(cè)壁遮住。該演示裝置演示時(shí)間長,一瓶水可以演示2~5min。其操作簡便,現(xiàn)象明顯。只要打開限流夾,即可開始實(shí)驗(yàn);若在吊瓶中滴幾滴紅墨水,噴管中噴出的水流在空中會(huì)形成紅色的圓弧線,非常美觀。該裝置完整地體現(xiàn)了反沖運(yùn)動(dòng)的原理和重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的原理。3學(xué)生能量的轉(zhuǎn)化除了利用重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能產(chǎn)生反沖運(yùn)動(dòng)之外,還可以利用熱能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能產(chǎn)生反沖運(yùn)動(dòng)。為了拓展學(xué)生的知識(shí)面。筆者在反沖運(yùn)動(dòng)的教學(xué)中又設(shè)計(jì)制作了如圖4所示的“限壓閥反沖演示裝置”。1設(shè)計(jì)方法模仿家用高壓鍋限壓閥的運(yùn)動(dòng)。2設(shè)計(jì)原則利用燒瓶內(nèi)高壓的水蒸汽,從噴管迅速噴出而獲得反沖運(yùn)動(dòng)。3實(shí)驗(yàn)設(shè)備鐵架臺(tái),圓底燒瓶,酒精燈,石棉網(wǎng),L型玻璃噴管(2個(gè)),金屬細(xì)管,橡皮塞(2個(gè)),家用高壓鍋限壓閥。4“限壓閥”的使用a.取1個(gè)橡皮塞,分別在豎直方向和水平方向各打1個(gè)小孔,并使兩小孔相互垂直且相互連通,水平小孔稍細(xì)些,豎直小孔稍粗些,把2個(gè)L型噴管插入左右小孔中,如圖5所示。b.取出高壓鍋的限壓閥里如圖5所示的銅制零件,把錐形的一端向下插入橡皮塞的豎直小孔內(nèi),使錐形部分與L型噴管對(duì)齊。這樣就制成1個(gè)輕巧的帶噴管的“限壓閥”。c.取一小型圓底燒瓶,塞上已打了小孔的橡皮塞,并插入一根細(xì)金屬管(為了減小摩擦),其尺度略小于“限壓閥”的豎直小孔,并使金屬管能夠頂住“限壓閥”中錐形圓柱,使“限壓閥”能夠較光滑地在金屬管上旋轉(zhuǎn)。如圖5所示。d.在燒瓶內(nèi)放入約2/5的熱水,在其下墊上石棉網(wǎng),用酒精燈外焰加熱,在“限壓閥”的封閉下,燒瓶變成一個(gè)小的高壓鍋,當(dāng)瓶內(nèi)的水沸騰時(shí),高壓蒸汽會(huì)把“限壓閥”頂起,使蒸氣從兩邊噴管中迅速噴出,從而使“限壓

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