反沖運動實驗的兩種自制教具

王宇靈　楊樹宏　韓獨石

摘要：用身邊器材自制了“線攜式反沖運動實驗器”和“旋轉噴頭模擬器”，介紹了制作的具體方法。兩種自制教具都具有取材易、制作簡、操作方便和現象明顯等特點，演示反沖運動的實驗效果良好。

關鍵詞：反沖運動；物理實驗；自制教具

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A文章編號：1003-6148(2009)2(S)-0061-2

在物理第二課堂活動中，我們自制了多種反沖運動實驗教具。例如：“線攜式反沖運動實驗器”和“旋轉噴頭模擬器”兩教具。它們各有特色，前者的用材純系廢料，制作和操作都很簡單，不花錢，實驗效果卻不亞于購買的價值78元的2167型反沖運動演示器；后者不但變廢為寶，而且既可以模擬旋轉水龍頭工作原理，又能演示反沖運動這一動量實驗，特別是在設計制作中有兩個巧妙的創新。介紹如下：

1 線攜式反沖運動實驗器（圖1）

1.1 制作材料

細長形塑料礦泉水瓶1個、飲料吸管（一端戴乳膠套管）2根、細線繩（0.5~0.6m）1根。

1 .2 制作方法

⑴ 在塑料瓶下端側面等距離鉆2個孔，將飲料吸管戴乳膠套管的一端插入孔內，使乳膠套管密封吸管與孔的間隙不漏水；使2根吸管均與瓶體垂直且處于同一直線上。

⑵ 將2根吸管另一端在酒精燈火焰上烤稀后捏扁熔封，然后在接近端頭的不同側用針扎一個小孔供噴水用。

⑶ 在塑料瓶蓋中間鉆一小孔，將細線繩穿入其中后給下端打結（提吊水瓶時不致線被抽出），給線中間粘一個彩塑箭頭（以便觀察線繩扭轉現象）。

⑷ 給瓶蓋近邊緣處鉆一小孔，供實驗時流通空氣，保持塑瓶內外大氣壓強一致。

1.3 使用方法及現象

⑴ 給塑料瓶內裝滿水，兩導管近端頭處開始向不同方向噴射水柱。

⑵ 旋緊瓶蓋，用食指和中指夾持瓶的頸部，拇指按緊瓶蓋上的通氣孔，這時兩股水停止噴射，但仍少量滴漏。

⑶ 調轉水瓶底朝上，讓線繩自由下垂。

⑷ 待線中間箭頭穩定，線繩不旋轉后，用另一只手的兩指捏緊線繩下端，雙手互換位置，使水瓶吊懸。

⑸ 松開抓瓶子的手指，由于通氣孔敞開后空氣迅速進入瓶中，兩導管端頭便立即又開始噴射水柱，同時瓶體也懸轉起來。由慢→快→慢→停止，約需1分鐘時間后旋轉停止。

2 旋轉噴頭模擬器（見圖2）

2.1 制作材料

30～50ml大注射器1支、5ml小注射器1支、濾液器（在廢輸液器上剪下并留長約60mm導管）1個、飲料吸管（長約100mm）1段。

2.2 制作方法

⑴ 將小注射器管筒在2.5ml刻度處割斷，在1.5ml處沿直徑方向鉆一通孔（即兩個對著的小孔）；將安針的嘴割去并將嘴孔擴大（略大于輸液導管外徑）。

⑵ 在吸管中間一側開一大孔（孔徑接近吸管直徑），將一端如上一實驗的方法熔封堵口（另一端暫時不堵口），然后在吸管兩端約10mm處的管壁上用針各扎一孔徑為1~2mm的小孔（兩孔方向相反，所在平面與中間大孔垂直）。

⑶ 將濾液器圓盒前面的網罩割掉，取出中間的濾紙。

⑷ 組裝旋轉噴頭：① 把加工好的濾液器圓盒后面的導管，從加工好的小注射器管筒的嘴孔穿出，濾液器圓盒套在筒內且能靈活轉動。 ② 將加工好的吸管橫穿在小注射器管筒壁上，使吸管中間的孔正好對準濾液器圓盒后面的導管方向，然后將吸管的另一端熔封堵口。 ③ 用注射器橡膠活塞塞住加工好的小注射器管筒開口。

⑸ 把制作好的旋轉噴頭的導管套在大注射器（高壓供水器）嘴上，即組成旋轉噴頭模擬器。

2.3 兩點創新

⑴ 旋轉噴頭模擬器的旋轉構件：在設計試制過程中多種方案都失敗后，經過多次試驗，終于利用身邊器材的現成形狀，巧妙地解決了旋轉構件較難加工的問題。

⑵ 防漏措施：讓吸管中部的開口正對濾液器圓盒后面的導管連接口，通過導管進入旋轉噴頭內部的加壓水柱直接被射入吸管開口內，大大減小了旋轉部位的漏水程度，解決了防漏難題。

2.4 使用方法

⑴ 先將旋轉噴頭模擬器的高壓器（大注射器）吸滿清水，然后通過導管連接上旋轉噴頭，或將旋轉噴頭部分插入水中，緩慢抽動高壓供水器活塞柄桿，將水吸滿大注射器。

⑵ 雙手將旋轉噴頭模擬器舉到空中，適度用力推壓活塞柄桿，隨著吸管兩端兩股水柱向著相反方向地噴射，旋轉噴頭便迅速旋轉起來，水被均勻地噴灑到空間，形象地模擬了旋轉噴頭及其工作原理。

本實驗是在楊樹宏和韓獨石老師的指導下，由我校高二年級9班學生王宇靈制作完成的，特此說明。

(欄目編輯王柏廬)