趣味實驗在物理教學中的應用探討
——以“懸浮的乒乓球”為例

(南京師范大學教師教育學院，南京 210097)

1 對“懸浮的乒乓球”氣流傾斜最大角度的探究

1.1 “懸浮的乒乓球”實驗原型

我們常常可以看到這樣一個趣味實驗：用吹風機豎直向上吹一個乒乓球，可以看到乒乓球被向上的氣流所支撐，懸浮在空氣中。如果我們調整吹風機吹出氣流的方向，使氣流傾斜，可以發現乒乓球仍然可以在空氣中懸浮。

實驗原理：吹風機豎直向上吹時,在豎直方向上，氣流的沖擊力和乒乓球自身重力二力平衡。而根據伯努利原理，吹風機吹出的風使得乒乓球表面附近的空氣流速加快，氣壓減小，而外圍氣壓相對高，壓力指向中心，起到穩定乒乓球的作用，因此球不會掉下來。

在吹風機氣流傾斜的情況下，乒乓球在空中是轉動的，使得乒乓球一側的氣體流動加快,而另一側的氣體流動相對減慢,根據伯努利原理,會產生一個垂直于氣流方向斜向上的力。這個力,加上沿著氣流方向斜向上的沖擊力,還有乒乓球向下的重力,三力平衡。所以，乒乓球可以懸浮在空中。

1.2 對“懸浮的乒乓球”氣流傾斜最大角度的探究

通常“懸浮的乒乓球”是以定性的方式展現，通過定性實驗，學生知道了乒乓球可以在吹風機形成的氣流中懸浮。但是在實驗中，當氣流傾斜角度過大時，乒乓球還是會掉落下來。那么，氣流傾角最大可以是多少呢？

為探究在保持乒乓球處于穩定狀態下氣流傾斜的最大角度，筆者考慮了乒乓球大小、風速大小和乒乓球破損這三種可能的影響因素，設計了相應的探究實驗。……