玩水

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原作者:謝迺岳
關鍵詞:伯努利方程,流體力學,水壓
同義詞:水的遊戲,噴水,噴霧

原住民小朋友在溪流中玩水;只見他們拿著長竹竿在水面搖啊搖,大量的水就從竹竿頂部噴出。另一種玩法是手按住竹竿頂部,把竹竿在水中上下移動,水更能強力噴射出去,把別的小朋友淋得哇哇叫。

       

氣壓在水的運動上扮演什麼角色?

       

如何讓水從低處往高處移動?

       

伯努利方程在水的運動上提出如何指引?


探究問題

  1. 如何讓水從低處往高處移動?
  2. 伯努利方程在水的運動上提出如何指引?
  3. 氣壓在水的運動上扮演什麼角色?
  4. 使水往高處運動在生活中有什麼應用?


實作項目

  1. 材料
    吸管,氣球棒,寶特瓶,塑膠盆


  1. 製作
    把粗吸管的一端剪開1cm長,套在另一支吸管上,可以接長。
  2. 操作
    以下的實驗中,不能移動、擠壓、傾斜與破壞寶特瓶(或水盆)。
    1. 猜測:如何用兩支吸管(不可吸氣,只能吹氣)把瓶內的水弄出來?先猜想再實作。
    2. 猜測:如何用一支接長的粗吸管(不可吸氣與吹氣)把寶特瓶中的水弄出來?先猜想再實作。
    3. 猜測:如何用一支氣球棒(或已接長的粗吸管)把淺盆子中的水弄出來?先猜想再實作。


結果與討論

藉著氣壓與水壓的差異,可以把水由低處推往高處。伯努利發現:氣流快的地區氣壓變低,因此可以幫助推送水流。

  1. 結果:方法一:一支吸管在瓶內,用另一支吸管對著前一支吸管口使勁吹氣;吸管口的氣壓降低,瓶內的水就噴出來了。方法二:兩支吸管都插在瓶內,然後用手(或粘土)封住瓶口,對其中一支吸管吹氣,增加瓶內的氣壓,水就會從另一支吸管中跑出來。
  2. 結果:用手指封住吸管口(但不要封緊),在寶特瓶內使吸管上下快速運動,水就會噴出來。原因是往上移動吸管時,空氣不易流入管內;往下移動吸管時,水容易擠入管內;因此運動數次後,水就會從管口噴出。
  3. 結果:把氣球棒斜放在水盆內,手握住氣球棒底部並左右搖晃數次,水就會噴出。原因是管口的氣壓降低,於是水就被吸上來了。



教學目標

各年齡與教育程度皆適用.

  1. 知識上:認識氣壓與水壓的關係,發現水的童玩。
  2. 技能上:能利用氣壓與水壓將水移動。
  3. 情意上:喜歡各民族的童玩,喜歡做科學實驗。

應用

  1. 在科學上:學習伯努利方程。
  2. 在科技上:應用噴霧技術,化油器,熱水瓶給水,管道加壓等。
  3. 在藝術上:噴水的展現方式,水舞。
  4. 進階活動:對同一吸管,多人同時吹氣。

參考資料