自主创新实验真给力 焦作十一中学生发现吹球不进洞实验有诡异

实验场景

2020年5月13日晚7点10分,高一年级走读学生离校,高一4班曲镜羽、姬杨琦两位同学拿着一道试题来到微主办公室求助,他们对考察“运动合成与分解”这个知识点的“吹球不进洞实验”有疑问。

试题回放

其实,这道题在各大知名教辅资料中都能查到,炙手可热。参照运动的合成与分解的基本思想,乒乓球从斜面上滚下来之后,参与了两个分运动,一个是沿着初始方向上的匀速直线运动,另一个是沿着气流方向上的加速直线运动,乒乓球一定会沿着曲线运动,从而偏离管口,无法进入管内。按照运动的合成与分解的基本原理,这道题的答案的确是D。

但是,两位同学表示无法认同上面的分析,因为他们在小学科学课上看到过用吹风机吹乒乓球的表演。

科学表演

依据吹风机吹乒乓球的实验结论,气流对乒乓球有吸引作用,乒乓球有可能被气流“吸”到管道里,本题显然没有考虑气流对乒乓球的“吸引力”。

实验是检验真理的唯一标准。微主把两位同学带到焦作十一中创客空间,利用创客空间中的设备,按照试题中的描述,做了一组自主探究实验。

他们先用手拿着吹风器,使喷嘴竖直向上并开始吹风,然后将乒乓球放在喷嘴的上方,慢慢地松开手,发现虽然乒乓球摇摆不定,但是却掉不下来。即使将吹风器倾斜着吹,乒乓球也没有掉下来的意思,非常神奇。

柯恩达效应

其实,这只不过是柯恩达效应的一种体现罢了。柯恩达效应是指气流沿物体表面高速流过,遇到拐角时能附于其表面的现象。如果乒乓球偏离了气流,流过其表面的气流就会将其推回原位,看起来好像气流对乒乓球有吸引力似的。这一原理最早是由罗马尼亚物理学家亨瑞・柯恩达发现的,被称之为柯恩达效应。

就本题而言,当乒乓球横穿流经管道的气流时,由于柯恩达效应,乒乓球有可能被气流吸住,从而随着气流进入管道中。

实验装置

为了检验上述猜想的正确性,两位同学按照题意将实验装置摆放到位。他们将吹风机的风力调节到最大,调节吹风机的排风口正对着胶带卷,用手放在胶带卷中央,直到感觉有气流涌出为止。

实验探究

随后,将乒乓球从斜面上滚下来,使乒乓球的初始运动方向与气流垂直,可以发现,乒乓球可以被气流吸入胶带卷内。

这就麻烦了,试题命制与两位同学的自主创新实验结论相互矛盾,我的学生们是相信自己的自主创新实验,还是相信试题提供的参考答案?

实验探究

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