一種新型“伯努利效應(yīng)”演示教具的制作方法
【專利摘要】一種新型“伯努利效應(yīng)”演示教具，包括透明倒置塑料漏斗、橡膠套、透明塑料三通管、三通氣閥旋轉(zhuǎn)開關(guān)、氣球、乒乓球及塑料打氣筒等。該教具通過充氣的氣球給透明倒置塑料漏斗中的乒乓球吹氣而演示乒乓球不掉落的有趣現(xiàn)象，可以用來間接定性地驗(yàn)證伯努利效應(yīng)。該教具采用三通氣閥旋轉(zhuǎn)開關(guān)而便于對氣球充放氣，用充氣的氣球?qū)ζ古仪虼禋?，?shí)驗(yàn)持續(xù)時(shí)間長且吹氣效果明顯，實(shí)驗(yàn)原理和方法巧妙，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯直觀且趣味性強(qiáng)，體現(xiàn)了教具的科學(xué)性、教學(xué)性及趣味性。
【專利說明】
一種新型“伯努利效應(yīng)”演示教具
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明公開了一種新型“伯努利效應(yīng)”演示教具，涉及一種通過充氣的氣球給透明倒置塑料漏斗中的乒乓球吹氣而使乒乓球不掉落的實(shí)驗(yàn)儀器，屬于中學(xué)物理教具。
【背景技術(shù)】
[0002]1726年，科學(xué)家伯努利通過無數(shù)次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了 “邊界層表面效應(yīng)”:流體速度加快時(shí)，物體與流體接觸的界面上的壓力會(huì)減小，反之壓力會(huì)增加。為紀(jì)念這位科學(xué)家的貢獻(xiàn)，這一發(fā)現(xiàn)被稱為“伯努利效應(yīng)”。伯努利效應(yīng)反映了流體的壓強(qiáng)與流速的關(guān)系:流體的流速越大，壓強(qiáng)越小;流體的流速越小，壓強(qiáng)越大。申請?zhí)枮?01310696692.3的專利公開了一種簡易伯努利原理演示裝置，將一段吸管與一個(gè)紙漏斗相連接，在紙漏斗中放一個(gè)乒乓球，用嘴巴對吸管吹氣，發(fā)現(xiàn)乒乓球掉不下來。該教具存在不足之處:(I)從參與吹氣者角度來看，需用嘴吹不衛(wèi)生，換人吹時(shí)需擦干凈，許多學(xué)生不愿意吹；(2)從觀察者角度來看，區(qū)分吹氣還是吸氣不明顯直觀，甚至懷疑不是吹而是在吸；(3)從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象角度來看，需用力吹，乒乓球不掉下持續(xù)時(shí)間不夠長，只有1-3秒時(shí)間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述不足，可采用一種新型“伯努利效應(yīng)”演示教具，演示充氣的氣球給透明倒置塑料漏斗中的乒乓球吹氣而使乒乓球不掉落的有趣現(xiàn)象。
[0004]一種新型“伯努利效應(yīng)”演示教具，包括透明倒置塑料漏斗、橡膠套、透明塑料三通管、三通氣閥旋轉(zhuǎn)開關(guān)、氣球、乒乓球及塑料打氣筒等，具體特征如下:透明倒置塑料漏斗包括透明漏斗本體和漏斗細(xì)口；透明塑料三通管包括通氣口 1、通氣口 11及通氣口 III等;橡膠套將透明倒置塑料漏斗的漏斗細(xì)口與透明塑料三通管的通氣口 III連接在一起;三通氣閥旋轉(zhuǎn)開關(guān)安裝在透明塑料三通管上，具體包括通氣口 a、通氣口 b、通氣口 C、開關(guān)本體及開關(guān)旋鈕等，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)開關(guān)旋鈕依次對應(yīng)三通氣閥旋轉(zhuǎn)開關(guān)的充氣、展示(不充氣也不放氣)及放氣等三個(gè)狀態(tài)；氣球采用材質(zhì)強(qiáng)度高、彈性大、厚薄均勻的乳膠氣球，充氣后直徑在20cm-30cm之間為宜，氣球套在透明塑料三通管的通氣口 II處;乒乓球采用輕質(zhì)材料，其直徑稍小于漏斗的直徑為宜，其顏色采用顯眼的黃色為宜，便于觀察;塑料打氣筒包括打氣筒本體、打氣按壓面、打氣筒通氣孔、通氣軟管及軟管通氣嘴等，通氣軟管可與打氣筒通氣孔連接，在用塑料打氣筒給氣球充氣時(shí)其軟管通氣嘴需套在透明塑料三通管的通氣口 I處。
[0005]本發(fā)明的原理具體說明如下:本教具在使用過程中包括充氣、展示及放氣等三個(gè)過程。實(shí)驗(yàn)前需給氣球充氣，將三通氣閥旋轉(zhuǎn)開關(guān)的開關(guān)旋鈕轉(zhuǎn)到充氣狀態(tài)，用嘴巴或塑料打氣筒通過透明塑料三通管的通氣口 I給氣球充氣。充氣完畢后，將開關(guān)旋鈕轉(zhuǎn)到展示狀態(tài)，此時(shí)氣球既不充氣也不放氣。實(shí)驗(yàn)時(shí)，再將開關(guān)旋鈕轉(zhuǎn)到放氣狀態(tài)，讓氣球通過透明塑料三通管緩慢放氣，此時(shí)在透明倒置塑料漏斗中放入乒乓球后及時(shí)松手，發(fā)現(xiàn)乒乓球并不會(huì)掉下來直到氣球放完氣，實(shí)踐表明持續(xù)時(shí)間可達(dá)10-15秒，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象直觀有趣。這是由于氣球通過透明倒置塑料漏斗給乒乓球吹氣時(shí)，乒乓球上邊氣流速度大而氣壓小，這樣乒乓球的下邊的氣壓大于上邊的氣壓，就形成了壓力差，當(dāng)壓力差大于乒乓球重力時(shí)，乒乓球就不會(huì)掉下來。該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象間接定性地驗(yàn)證了伯努利效應(yīng):對于液體或氣體等流體，其流速大處壓強(qiáng)小，流速小處壓強(qiáng)大。
【附圖說明】
[0006]圖1是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0007]圖2是圖1中各器件拆分后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0008]圖3是本發(fā)明放氣時(shí)乒乓球不掉落的原理示意圖；
[0009]圖4是本發(fā)明中三通氣閥旋轉(zhuǎn)開關(guān)處于充氣、展示及放氣等三個(gè)狀態(tài)的示意圖；
[0010]圖5是本發(fā)明充氣、展示及放氣三個(gè)過程中的示意圖；
[0011]圖6是本發(fā)明用嘴直接給氣球充氣的示意圖；
[0012]圖7是本發(fā)明結(jié)合通氣軟管用嘴給氣球充氣的示意圖；
[0013]圖8是本發(fā)明用塑料打氣筒給氣球充氣的示意圖；
[0014]圖9是本發(fā)明展示過程中的示意圖；
[0015]圖10是本發(fā)明放氣過程中的示意圖。
[0016]圖中:1.透明倒置塑料漏斗，具體涉及Ia.漏斗本體和Ib.漏斗細(xì)口；2.橡膠套;3.透明塑料三通管，具體涉及3a.通氣口 1、3b.通氣口 II及3c.通氣口 III;4.三通氣閥旋轉(zhuǎn)開關(guān)，具體涉及4a.通氣口 a、4b.通氣口 b、4c.通氣口 c、4d.開關(guān)本體及4e.開關(guān)旋鈕等；5.氣球;6.乒乓球;7.塑料打氣筒，具體涉及7a.打氣筒本體、7b.打氣按壓面、7c.打氣筒通氣孔、7d.通氣軟管及7e.軟管通氣嘴;8.充氣氣流方向；9.放氣氣流方向；10.三通氣閥旋轉(zhuǎn)開關(guān)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向；11.打氣按壓面按壓方向；12.壓力差方向；13.乒乓球下落方向；14.吹氣者的嘴巴。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0018]—種新型“伯努利效應(yīng)”演示教具，包括透明倒置塑料漏斗(1)、橡膠套(2)、透明塑料三通管(3)、三通氣閥旋轉(zhuǎn)開關(guān)(4)、氣球(5)、乒乓球(6)及塑料打氣筒(7)等，具體特征如下:透明倒置塑料漏斗(I)包括透明漏斗本體(Ia)和漏斗細(xì)口(Ib);透明塑料三通管(3)包括通氣口 I(3a)、通氣口 II(3b)及通氣口 III(3c)等;橡膠套(2)將透明倒置塑料漏斗(I)的漏斗細(xì)口(Ib)與透明塑料三通管(3)的通氣口 III(3c)連接在一起;三通氣閥旋轉(zhuǎn)開關(guān)(4)安裝在透明塑料三通管(3)上，具體包括通氣口 a(4a)、通氣口 b(4b)、通氣口 c(4c)、開關(guān)本體(4d)及開關(guān)旋鈕(4e)等，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)開關(guān)旋鈕(4e)依次對應(yīng)三通氣閥旋轉(zhuǎn)開關(guān)(4)的充氣、展示(不充氣也不放氣)及放氣等三個(gè)狀態(tài);氣球(5)采用材質(zhì)強(qiáng)度高、彈性大、厚薄均勻的乳膠氣球，充氣后直徑在20cm-30cm之間為宜，氣球(5)套在透明塑料三通管(3)的通氣口II(3b)處;乒乓球(6)采用輕質(zhì)材料，其直徑稍小于漏斗的直徑為宜，其顏色采用顯眼的黃色為宜，便于觀察;塑料打氣筒(7)包括打氣筒本體(7a)、打氣按壓面(7b)、打氣筒通氣孔(7c)、通氣軟管(7d)及軟管通氣嘴(7e)等，通氣軟管(7d)可與打氣筒通氣孔(7c)連接，在用塑料打氣筒(7)給氣球(5)充氣時(shí)其軟管通氣嘴(7e)需套在透明塑料三通管(3)的通氣口 I(3a)^h0
[0019]本發(fā)明的原理具體說明如下:結(jié)合圖3和圖4，本教具在使用過程中包括充氣、展示及放氣等三個(gè)過程。實(shí)驗(yàn)前需給氣球(5)充氣，將三通氣閥旋轉(zhuǎn)開關(guān)(4)的開關(guān)旋鈕(4e)轉(zhuǎn)到充氣狀態(tài)，用嘴巴(14)或塑料打氣筒(7)通過透明塑料三通管(3)的通氣口 I(3a)給氣球
(5)充氣。充氣完畢后，將開關(guān)旋鈕(4e)轉(zhuǎn)到展示狀態(tài)，此時(shí)氣球(5)既不充氣也不放氣。實(shí)驗(yàn)時(shí)，再將開關(guān)旋鈕(4e)轉(zhuǎn)到放氣狀態(tài)，讓氣球(5)通過透明塑料三通管(3)緩慢放氣，此時(shí)在透明倒置塑料漏斗(I)中放入乒乓球(5)后及時(shí)松手，發(fā)現(xiàn)乒乓球(5)并不會(huì)掉下來直到氣球(5)放完氣，實(shí)踐表明持續(xù)時(shí)間可達(dá)10-15秒，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象直觀有趣。如圖5所示，這是由于氣球(5)通過透明倒置塑料漏斗(I)給乒乓球(5)吹氣時(shí)，乒乓球(5)上邊氣流速度大而氣壓小，這樣乒乓球(5)的下邊的氣壓大于上邊的氣壓，就形成了壓力差(12)，當(dāng)壓力差(12)大于乒乓球重力時(shí)，乒乓球(5)就不會(huì)掉下來。該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象間接定性地驗(yàn)證了伯努利效應(yīng):對于液體或氣體等流體，其流速大處壓強(qiáng)小，流速小處壓強(qiáng)大。
[0020]本發(fā)明的具體使用方法介紹如下:
[0021](I)充氣過程
[0022]實(shí)驗(yàn)前需給氣球(5)充氣，充氣時(shí)需通過轉(zhuǎn)動(dòng)開關(guān)旋鈕(4e)使三通氣閥旋轉(zhuǎn)開關(guān)
(4)處于充氣狀態(tài)，充氣后的氣球(5)直徑在20cm-30cm之間為宜，充氣方式有三種:直接用嘴吹氣方式、結(jié)合通氣軟管用嘴吹氣方式或用塑料打氣筒打氣方式。
[0023]如圖6所示，對于直接用嘴吹氣方式，直接用嘴巴(14)對準(zhǔn)透明塑料三通管(3)的通氣口 I(3a)吹氣即可，充氣氣流方向(8)為:嘴巴(14)-通氣口 I(3a)_通氣口a(4a)_通氣口b(4b)_通氣口 II(3b)_氣球(5)。
[0024]如圖7所示，對于結(jié)合通氣軟管(7d)用嘴吹氣方式，將軟管通氣嘴(7e)套在透明塑料三通管(3)的通氣口 I(3a)處并將通氣軟管(7d)與打氣筒通氣孔(7c)分開，用嘴巴(14)對準(zhǔn)通氣軟管(7d)的另一端口吹氣即可，充氣氣流方向(8)為:嘴巴(14)-通氣軟管(7d)_軟管通氣嘴(7e)_通氣口 I(3a)_通氣口a(4a)_通氣口b(4b)_通氣口 II(3b)_氣球(5)。
[0025]如圖8所示，用塑料打氣筒(7)打氣方式，將通氣軟管(7d)與打氣筒通氣孔(7c)連接并將軟管通氣嘴(7e)套在透明塑料三通管(3)的通氣口 I(3a)處，上下按壓塑料打氣筒
(7)的打氣按壓面(7b)，從而給氣球(5)不斷充氣，充氣氣流方向(8)為:打氣筒本體(7a)-打氣筒通氣孔(7c)_通氣軟管(7d)_軟管通氣嘴(7e)_通氣口 I (3a)_通氣口a(4a)_通氣口b(4b)_通氣口 II(3b)_氣球(5)。
[0026](2)展示過程(既不充氣也不放氣)
[0027]結(jié)合圖4和圖9，充氣完畢后，將三通氣閥旋轉(zhuǎn)開關(guān)(4)的開關(guān)旋鈕(4e)逆時(shí)針轉(zhuǎn)過45度從充氣狀態(tài)轉(zhuǎn)到展示狀態(tài)，此時(shí)氣球(5)不會(huì)放氣而變小。此時(shí)，教師可以有充裕的時(shí)間來展示充氣后的教具，同時(shí)結(jié)合該教具來介紹該實(shí)驗(yàn)內(nèi)容并提醒學(xué)生接下去要觀察哪些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
[0028](3)放氣過程
[0029]結(jié)合圖4和圖10，實(shí)驗(yàn)時(shí)，再將三通氣閥旋轉(zhuǎn)開關(guān)(4)的開關(guān)旋鈕(4e)逆時(shí)針轉(zhuǎn)過45度從展示狀態(tài)轉(zhuǎn)到放氣狀態(tài)，同時(shí)在透明倒置塑料漏斗(I)中放入乒乓球(6)后及時(shí)松手，此時(shí)氣球(5)會(huì)緩慢放氣而變小，放氣氣流方向(9)為:氣球(5)-通氣口 II (3b)-通氣口a(4a)_通氣口c(4c)_通氣口 III(3c)-透明倒置塑料漏斗(I)-乒乓球(6)，會(huì)發(fā)現(xiàn)氣球(5)會(huì)緩慢放氣并變小，而乒乓球(6)并不會(huì)掉落，直到氣球(5)放完氣后才掉落，實(shí)踐表明持續(xù)時(shí)間可達(dá)10-15秒，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象直觀有趣，從而間接定性地驗(yàn)證了伯努利效應(yīng)。
[0030]與常規(guī)實(shí)驗(yàn)教具相比，該教具存在優(yōu)點(diǎn):(I)從參與吹氣者角度來看，用氣球代替嘴對乒乓球吹氣，比較衛(wèi)生；(2)從觀察者角度來看，在看到乒乓球掉不下來的同時(shí)，可以看到氣球慢慢變小，區(qū)分吹氣還是吸氣明顯且直觀，演示效果較好；(3)從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象角度來看，乒乓球不掉下持續(xù)時(shí)間已足夠長，可以做到持續(xù)10-15秒。
[0031]可見，本發(fā)明所述的一種新型“伯努利效應(yīng)”演示教具，采用三通氣閥旋轉(zhuǎn)開關(guān)而便于對氣球充放氣，用充氣的氣球代替嘴對乒乓球吹氣，實(shí)驗(yàn)持續(xù)時(shí)間長且吹氣效果明顯，實(shí)驗(yàn)原理和方法巧妙，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯直觀且趣味性強(qiáng)，可以用來間接定性地驗(yàn)證伯努利效應(yīng)，體現(xiàn)了教具的科學(xué)性、教學(xué)性及趣味性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型“伯努利效應(yīng)”演示教具，包括透明倒置塑料漏斗(I)、橡膠套⑵、透明塑料三通管(3)、三通氣閥旋轉(zhuǎn)開關(guān)(4)、氣球(5)、乒乓球(6)及塑料打氣筒(7)等。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明倒置塑料漏斗(I)，其特征是:透明倒置塑料漏斗(I)包括透明漏斗本體(Ia)和漏斗細(xì)口(lb)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明塑料三通管(3)，其特征是:透明塑料三通管(3)包括通氣口 1(3&)、通氣口11(313)及通氣口111(3(3)等。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橡膠套(2)，其特征是:橡膠套(2)將透明倒置塑料漏斗(I)的漏斗細(xì)口(Ib)與透明塑料三通管(3)的通氣口 III(3c)連接在一起。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三通氣閥旋轉(zhuǎn)開關(guān)(4)，其特征是:三通氣閥旋轉(zhuǎn)開關(guān)(4)安裝在透明塑料三通管(3)上，具體包括通氣口a(4a)、通氣口 b(4b)、通氣口 c(4c)、開關(guān)本體(4d)及開關(guān)旋鈕(4e)等，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)開關(guān)旋鈕(4e)依次對應(yīng)三通氣閥旋轉(zhuǎn)開關(guān)(4)的充氣、展示(不充氣也不放氣)及放氣等三個(gè)狀態(tài)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣球(5)，其特征是:氣球(5)采用材質(zhì)強(qiáng)度高、彈性大、厚薄均勻的乳膠氣球，充氣后直徑在20cm-30cm之間為宜，氣球(5)套在透明塑料三通管(3)的通氣口 II(3b)處。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乒乓球(6)，其特征是:乒乓球(6)采用輕質(zhì)材料，其直徑稍小于漏斗的直徑為宜，其顏色采用顯眼的黃色為宜，便于觀察。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料打氣筒(7)，其特征是:塑料打氣筒(7)包括打氣筒本體(7a)、打氣按壓面(7b)、打氣筒通氣孔(7c)、通氣軟管(7d)及軟管通氣嘴(7e)等，通氣軟管(7d)可與打氣筒通氣孔(7c)連接，在用塑料打氣筒(7)給氣球(5)充氣時(shí)其軟管通氣嘴(7e)需套在透明塑料三通管(3)的通氣口 I (3a)處。
【文檔編號】G09B23/12GK106023739SQ201610521986
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月24日
【發(fā)明人】尤愛惠, 陳顯盈, 吳秉昌
【申請人】尤愛惠, 陳顯盈