吹不走的球

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  一实验器材
  乒乓球、气球、棉线、吹风机、油性笔。
  二制作步骤
  1. 如图1所示,用棉线的一端将吹起来的气球扎住,使气球不漏气。
  2. 如图2所示,棉线的另一端系住油性笔,气球与笔之间的棉线长度控制在15厘米左右。
  3. 如图3所示,如果有条件,可根据吹风机的外形设计一个吹风机底座,使吹风机出风口可以朝上放在底座上。
  三操作步骤
  (一)用乒乓球做此实验
  乒乓球实验1:如图4所示,打开吹风机(吹冷风即可),将乒乓球放在吹风机出风口正上方,乒乓球会一直在吹风机出风口正上方悬浮着。
  乒乓球实验2:如图5所示,慢慢地平移吹风机,乒乓球会跟着吹风机一起平移。
  乒乓球实验3:如图6所示,手持吹风机,先让乒乓球悬浮在吹风机出风口的正上方,然后慢慢倾斜吹风机,你会发现乒乓球会悬浮在吹风机的斜上方。
  (二)用气球做此实验
  气球实验1:如图7所示,打开吹风机(吹冷风即可),将气球放在吹风机出风口正上方,气球会一直在吹风机出风口正上方悬浮着。
  气球实验2:如图8所示,慢慢地平移吹风机,悬浮的气球会跟着吹风机一起平移。
  气球实验3:如图9所示,手持吹风机,先让气球悬浮在吹风机出风口的正上方,然后慢慢倾斜吹风机,你会发现气球会悬浮在吹风机的斜上方。
  四科学原理
  我们分别用乒乓球和气球按3个同样的步骤做了实验,接下来我们来揭示其中的科学原理:
  乒乓球实验1:如图10所示,首先乒乓球的重力等于乒乓球所受风力,所以乒乓球能在一定的高度悬浮着。为什么乒乓球不会被吹跑呢?由于乒乓球比较小并且外形是标准的球形,所以向上吹的风会均匀地分布在乒乓球的周围(附壁效应),靠近乒乓球周围的风大,即空气流速快,压强小;逐渐远离乒乓球的风会慢慢变小,即空气流速慢,压强大,因此乒乓球周围受从外向内施加的压力,所以乒乓球一直悬浮在吹风机口的正上方,不会被吹跑。
  气球实验1:如图11所示,气球、棉线、油性笔的重力之和等于气球所受的风力,因此气球能在一定的高度悬浮着。为什么气球不会被吹跑呢?由于气球比较大,它悬浮在风口上方时我们会清楚地看到:气球一侧是在风口的正上方的,这个位置风速快,空气流速快、压强小;气球另一侧不在风口正上方处,这个位置风速慢,空气流速慢、压强大。这两处形成的压强差能使气球一直悬浮在风口上方,不被吹走。
  乒乓球实验2、气球实验2:吹风机吹出来的风是连续的,只要慢慢平移吹风机,吹风机上方的风也会慢慢地向吹风机方向移动,乒乓球和气球会在这个动态平衡系统内慢慢地跟着吹风机移动。
  乒乓球实验3、气球实验3:如图12所示,两个实验原理是一样的。拿气球举例,在一定的角度内,斜着吹气球,气球依然能悬浮是因為:斜着吹出来的风可以分解为水平和竖直方向上的合成风,竖直方向的风能托住气球使其在一定高度不掉下来,水平方向上的风则会使气球运动到吹风机斜上方。吹风机斜上方悬浮的气球靠近吹风机的一侧空气流动速度快、压强小;相反的一侧空气流动速度慢,压强大,产生的压力正好能与斜上方吹出来的风、气球(含棉线以及油性笔)的重力达到动态平衡,因此气球不会被吹跑。
  五考考你
  乒乓球实验3、气球实验3都有一个条件:将吹风机倾斜一定角度,请问这个角度的范围与什么因素有关系呢?
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