本實(shí)用新型公開了一種T字管型“氣球吹乒乓球”趣味教具，涉及一種通過充滿氣的氣球給透明倒置塑料漏斗中的乒乓球吹氣而使乒乓球不掉落的實(shí)驗(yàn)儀器，屬于中學(xué)物理教具。

背景技術(shù)：

在物理學(xué)科中，“伯努利原理”說明了流體的流速與壓強(qiáng)關(guān)系，即對(duì)于液體或氣體等流體，其流速大處壓強(qiáng)小，流速小處壓強(qiáng)大。在物理教學(xué)中，教師常常需要通過伯努利原理來解釋一些有趣的流體實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，較為常見的有“漏斗吹乒乓球”實(shí)驗(yàn)。申請(qǐng)?zhí)枮?01310696692.3的專利公開了一種簡(jiǎn)易伯努利原理演示裝置，將一段吸管與一個(gè)紙漏斗相連接，在紙漏斗中放一個(gè)乒乓球，用嘴巴對(duì)吸管吹氣，發(fā)現(xiàn)乒乓球掉不下來。該方法存在不足之處：(1)從參與吹氣者角度來看，需用嘴吹不衛(wèi)生，換人吹時(shí)需擦干凈，許多學(xué)生不愿意吹；(2)從觀察者角度來看，區(qū)分吹氣還是吸氣不明顯直觀，甚至懷疑不是吹而是在吸；(3)從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象角度來看，需用力吹，乒乓球不掉下持續(xù)時(shí)間不夠長(zhǎng)，只有1-3秒時(shí)間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述不足，可采用一種T字管型“氣球吹乒乓球”趣味教具，演示充滿氣的氣球給透明倒置塑料漏斗中的乒乓球吹氣而使乒乓球不掉落的有趣現(xiàn)象。

一種T字管型“氣球吹乒乓球”趣味教具，包括透明倒置塑料漏斗、T字透明塑料三通管、充氣閥門、放氣閥門、氣球、乒乓球及打氣筒等，具體特征如下：透明倒置塑料漏斗包括透明漏斗本體和漏斗接口；T字透明塑料三通管包括透明三通管本體、通氣口I、通氣口II及通氣口III等，其中通氣口I與打氣筒的通氣嘴連接，通氣口II與氣球連接，通氣口III與透明倒置塑料漏斗的漏斗接口連接；充氣閥門和放氣閥門均有開通和關(guān)閉兩個(gè)狀態(tài)，分別安裝在T字透明塑料三通管上靠近通氣口I和通氣口III的透明三通管本體處；氣球采用材質(zhì)強(qiáng)度高、彈性大、厚薄均勻的乳膠氣球，充氣后直徑在20cm-30cm之間為宜，氣球套在T字透明塑料三通管的通氣口II處；乒乓球采用輕質(zhì)材料，其直徑稍小于漏斗的直徑為宜，其顏色采用顯眼的黃色為宜，便于觀察；打氣筒包括打氣筒本體、打氣手柄、通氣軟管、通氣嘴及底座等，在用打氣筒給氣球充氣時(shí)其通氣嘴需套在T字透明塑料三通管的通氣口I處。

本實(shí)用新型的原理具體說明如下：實(shí)驗(yàn)前需給氣球充氣，開通充氣閥門并關(guān)閉放氣閥門，用嘴巴或打氣筒通過T字透明塑料三通管的通氣口I給氣球充氣，充氣完畢后關(guān)閉充氣閥門。實(shí)驗(yàn)時(shí)，開通放氣閥門并保持充氣閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，讓氣球通過通氣口III緩慢放氣，此時(shí)在透明倒置塑料漏斗中放入乒乓球后及時(shí)松手，發(fā)現(xiàn)乒乓球并不會(huì)掉下來直到氣球放完氣，實(shí)踐表明持續(xù)時(shí)間可達(dá)10-15秒，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象直觀有趣。這是由于氣球通過透明倒置塑料漏斗給乒乓球吹氣時(shí)，乒乓球上邊氣流速度大而氣壓小，這樣乒乓球的下邊的氣壓大于上邊的氣壓，就形成了壓力差，當(dāng)壓力差大于乒乓球重力時(shí)，乒乓球就不會(huì)掉下來。該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象間接定性地驗(yàn)證了伯努利原理：對(duì)于液體或氣體等流體，其流速大處壓強(qiáng)小，流速小處壓強(qiáng)大。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中各器件拆分后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型用嘴給氣球充氣的示意圖；

圖4是本實(shí)用新型用打氣筒給氣球充氣的示意圖；

圖5是本實(shí)用新型放氣時(shí)乒乓球不掉落的原理示意圖；

圖6是本實(shí)用新型各過程中各閥門開通或關(guān)閉狀態(tài)的示意圖；

圖7是本實(shí)用新型充氣過程中的示意圖；

圖8是本實(shí)用新型展示過程中的示意圖；

圖9是本實(shí)用新型放氣過程中的示意圖。

圖中：1.透明倒置塑料漏斗，具體涉及1a.透明漏斗本體和1b.漏斗接口；2.T字透明塑料三通管，具體涉及2a.透明三通管本體、2b.通氣口I、2c.通氣口II及2d.通氣口III；3.充氣閥門；4.放氣閥門；5.氣球；6.乒乓球；7.打氣筒，具體涉及7a.打氣筒本體、7b.打氣手柄、7c.通氣軟管、7d.通氣嘴及7e.底座；8.充氣氣流方向；9.放氣氣氣流方向；10.吹氣者的嘴巴；11.壓力差方向；12.乒乓球下落方向。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。

結(jié)合圖1和圖2，一種T字管型“氣球吹乒乓球”趣味教具，包括透明倒置塑料漏斗(1)、T字透明塑料三通管(2)、充氣閥門(3)、放氣閥門(4)、氣球(5)、乒乓球(6)及打氣筒(7)等，具體特征如下：透明倒置塑料漏斗(1)包括透明漏斗本體(1a)和漏斗接口(1b)；T字透明塑料三通管(2)包括透明三通管本體(2a)、通氣口I(2b)、通氣口II(2c)及通氣口III(2d)等，其中通氣口I(2b)與打氣筒(7)的通氣嘴(7d)連接，通氣口II(2c)與氣球(5)連接，通氣口III(2d)與透明倒置塑料漏斗(1)的漏斗接口(1b)連接；充氣閥門(3)和放氣閥門(4)均有開通和關(guān)閉兩個(gè)狀態(tài)，分別安裝在T字透明塑料三通管(2)上靠近通氣口I(2b)和通氣口III(2d)的透明三通管本體(2a)處；氣球(5)采用材質(zhì)強(qiáng)度高、彈性大、厚薄均勻的乳膠氣球，充氣后直徑在20cm-30cm之間為宜，氣球(5)套在T字透明塑料三通管(2)的通氣口II(2c)處；乒乓球(6)采用輕質(zhì)材料，其直徑稍小于漏斗的直徑為宜，其顏色采用顯眼的黃色為宜，便于觀察；打氣筒(7)包括打氣筒本體(7a)、打氣手柄(7b)、通氣軟管(7c)、通氣嘴(7d)及底座(7e)等，在用打氣筒(7)給氣球(5)充氣時(shí)其通氣嘴(7d)需套在T字透明塑料三通管(2)的通氣口I(2b)處。

本實(shí)用新型的原理具體說明如下：結(jié)合圖3和圖4，本發(fā)明的原理具體說明如下：實(shí)驗(yàn)前需給氣球(5)充氣，開通充氣閥門(3)并關(guān)閉放氣閥門(4)，用嘴巴(10)或打氣筒(7)通過T字透明塑料三通管(2)的通氣口I(2b)給氣球(5)充氣，充氣完畢后關(guān)閉充氣閥門(3)。如圖5所示，實(shí)驗(yàn)時(shí)，開通放氣閥門(4)并保持充氣閥門(3)處于關(guān)閉狀態(tài)，讓氣球(5)通過通氣口III(2d)緩慢放氣，此時(shí)在透明倒置塑料漏斗(1)中放入乒乓球(6)后及時(shí)松手，發(fā)現(xiàn)乒乓球(6)并不會(huì)掉下來直到氣球(5)放完氣，實(shí)踐表明持續(xù)時(shí)間可達(dá)10-15秒，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象直觀有趣。這是由于氣球(5)通過透明倒置塑料漏斗(1)給乒乓球(6)吹氣時(shí)，乒乓球(6)上邊氣流速度大而氣壓小，這樣乒乓球(6)的下邊的氣壓大于上邊的氣壓，就形成了壓力差(11)，當(dāng)壓力差(11)大于乒乓球(6)重力時(shí)，乒乓球(6)就不會(huì)掉下來。該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象間接定性地驗(yàn)證了伯努利原理：對(duì)于液體或氣體等流體，其流速大處壓強(qiáng)小，流速小處壓強(qiáng)大。

本教具在使用過程中具體包括三個(gè)過程：充氣過程、展示過程及放氣過程，在不同過程中充氣閥門(3)和放氣閥門(4)是處于開通還是關(guān)閉狀態(tài)有具體要求。如圖6(1)所示，充氣過程需開通充氣閥門(3)并關(guān)閉放氣閥門(4)；如圖6(2)所示，展示過程需同時(shí)關(guān)閉充氣閥門(3)和放氣閥門(4)；如圖6(3)所示，放氣過程需關(guān)閉充氣閥門(3)并開通放氣閥門(4)。具體過程介紹如下：

(1)充氣過程

實(shí)驗(yàn)前需給氣球(5)充氣，充氣方式有兩種：用嘴吹氣方式或用打氣筒打氣方式。

結(jié)合圖3和圖7，對(duì)于用嘴吹氣方式，無需將打氣筒(7)的通氣嘴(7d)套在T字透明塑料三通管(2)的通氣口I(2b)處，只需開通充氣閥門(3)并關(guān)閉放氣閥門(4)，直接用嘴巴(10)對(duì)準(zhǔn)T字透明塑料三通管(2)的通氣口I(2b)吹氣即可，充氣氣流方向(8)為：嘴巴(10)-通氣口I(2b)-開通狀態(tài)的充氣閥門(3)-通氣口II(2c)-氣球(5)，充氣后的氣球(5)直徑在20cm-30cm之間為宜，充氣完畢后關(guān)閉充氣閥門(3)。

結(jié)合圖4和圖7，用打氣筒打氣方式，將打氣筒(7)的通氣嘴(7d)套在T字透明塑料三通管(2)的通氣口I(2b)處，再開通充氣閥門(3)并關(guān)閉放氣閥門(4)，來回推拉打氣筒(7)的打氣手柄(7b)，從而給氣球(5)不斷充氣，充氣氣流方向(8)為：打氣筒(7)的通氣嘴(7d)-通氣口I(2b)-開通狀態(tài)的充氣閥門(3)-通氣口II(2c)-氣球(5)，充氣后的氣球(5)直徑在20cm-30cm之間為宜，充氣完畢后關(guān)閉充氣閥門(3)并將打氣筒(7)的通氣嘴(7d)與T字透明塑料三通管(2)的通氣口I(2b)分離。

(2)展示過程

如圖8所示，充氣完畢后，使充氣閥門(3)和放氣閥門(4)均處于關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)氣球(5)不會(huì)放氣而變小。此時(shí)，教師可以有充裕的時(shí)間來展示充氣后的教具，同時(shí)結(jié)合該教具來介紹該實(shí)驗(yàn)內(nèi)容并提醒學(xué)生接下去要觀察哪些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

(3)放氣過程

如圖9所示，實(shí)驗(yàn)時(shí)，開通放氣閥門(4)并使充氣閥門(3)保持關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)在透明倒置塑料漏斗(1)中放入乒乓球(6)后及時(shí)松手，此時(shí)氣球(5)會(huì)緩慢放氣而變小，放氣氣流方向(9)為：氣球(5)-通氣口II(2c)-開通狀態(tài)的放氣閥門(4)-通氣口III(2d)-透明倒置塑料漏斗(1)-乒乓球(6)，可以發(fā)現(xiàn)氣球(5)會(huì)緩慢放氣并變小，而乒乓球(6)并不會(huì)掉落，直到氣球(5)放完氣后才掉落，實(shí)踐表明持續(xù)時(shí)間可達(dá)10-15秒，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象直觀有趣，從而間接定性地驗(yàn)證了伯努利原理。

與常規(guī)實(shí)驗(yàn)教具相比，該教具存在優(yōu)點(diǎn)：(1)從參與吹氣者角度來看，用氣球代替嘴對(duì)乒乓球吹氣，比較衛(wèi)生；(2)從觀察者角度來看，在看到乒乓球掉不下來的同時(shí)，可以看到氣球慢慢變小，區(qū)分吹氣還是吸氣明顯且直觀，演示效果較好；(3)從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象角度來看，乒乓球不掉下持續(xù)時(shí)間已足夠長(zhǎng)，可以做到持續(xù)10-15秒。

可見，本實(shí)用新型所述的一種T字管型“氣球吹乒乓球”趣味教具，采用T字透明塑料三通管而便于對(duì)氣球充氣，同時(shí)用氣球代替嘴對(duì)乒乓球吹氣，實(shí)驗(yàn)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)且吹氣效果明顯，實(shí)驗(yàn)原理和方法巧妙，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯直觀且趣味性強(qiáng)，可以用來間接定性地驗(yàn)證伯努利原理，體現(xiàn)了教具的科學(xué)性、教學(xué)性及趣味性。