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神奇的烟圈炮

时间:2022-09-28 百科知识 版权反馈
【摘要】:在生活中我们可能看到过各种各样的烟圈或类似“烟圈”。比如吸烟时嘴里吐出的烟圈,演习时坦克炮弹爆炸时产生的烟圈,海豚在水里吐出的水圈等,如图99所示。在弹橡皮膜时,如果我们弹的力度太大,看到的烟圈反而不明显,所以弹橡皮膜的力度一定要适当。在烟圈不明显了再对着1m之外点燃的蜡烛,将蜡烛吹灭。

引入背景:

在生活中我们可能看到过各种各样的烟圈(由烟雾组成的圆圈)或类似“烟圈”。比如吸烟时嘴里吐出的烟圈,演习时坦克炮弹爆炸时产生的烟圈,海豚在水里吐出的水圈等,如图99所示。那么,我们能否自己做一个烟圈“炮”呢?

图99

实验器材:

一个矿泉水瓶,一块橡皮膜(可用一个稍大一点的气球来代替,或直接用一个生活中常用的塑料袋剪一块来代替),一根橡皮筋(用细线或细毛线都行),一把小刀或剪刀,一个打火机,一张卫生纸,一支蜡烛,一个瓶盖。

实验步骤:

(1)用小刀或剪刀将矿泉水瓶的底去掉。(2)将橡皮膜(或塑料膜)用橡皮筋蒙在去了底的那一头,然后向周围拉紧橡皮膜,如图100所示。(3)将蜡烛点燃后立于瓶盖中,在距离蜡烛1m之外的地方将矿泉水瓶口对着蜡烛火焰,用指头弹橡皮膜的中部(根据实验情况调整瓶口的角度),观察会有什么现象发生。(4)用打火机将圈成条的卫生纸点燃后将明火吹熄,然后从瓶口放入瓶中(没点燃的一头留在瓶口外面),根据里面烟雾的运动情况适当调整瓶子的倾斜度,即要让更多的烟雾进入瓶中。当看到瓶内有浓浓的烟雾后(注意里面不要留有黑色的纸灰)将卫生纸取出。(5)将瓶身拿水平,然后用中指弹橡皮膜的中部,观察所发生的现象,如此反复弹橡皮膜,观察发生的现象。

图100

实验现象:

(1)将瓶口对着蜡烛弹橡皮膜时,会看到蜡烛的火苗在晃动,当将瓶口对准火苗弹橡皮膜时,会看到蜡烛被从瓶口快速冲出的气流吹熄了。(2)当在矿泉水瓶中加入了浓浓的烟雾之后,用手指弹橡皮膜的中部时,会看到一个个圆圆的烟圈从瓶口冲出,而且冲出的烟圈可以运动很长一段距离都不会变形,十分神奇!

原理剖析:

(1)因矿泉水瓶里面充满了空气,当用手指弹橡皮膜时,橡皮膜瞬间挤压里面的空气,于是一股强气流就从瓶口冲出。由于冲出时气流横截面只有瓶口大小,因而冲出之后气流也比较集中,所以在距离1m之外都能将点燃的蜡烛吹灭。(2)如果在瓶内充入浓浓的烟雾之后,实际上里面就成了浓烟与空气的混合物。当用手指弹橡皮膜时浓烟与空气的混合物也就一起被挤压出来,但由于瓶口中心的气流速度比瓶口边缘的大很多,因此冲出的烟雾中间部分我们几乎看不到,只能看到和瓶口大小相当的烟团。所以,我们每弹一次橡皮膜就出来一个烟圈。在弹橡皮膜时,如果我们弹的力度太大,看到的烟圈反而不明显,所以弹橡皮膜的力度一定要适当。当然,从另一个角度来看,弹橡皮膜的力度越大,烟圈冲出后运动速度也就越大,但烟圈却越淡;反之,力度越小,冲出的烟圈运动速度也越小,烟圈也就越浓,即烟圈越明显。

说明:

(1)此实验制作和操作都比较简单,也不存在什么技术含量,且所用器材随时都能找到。(2)为了增加实验的神秘感,在演示前几十秒内将浓烟装进去,演示时可先让学生(或观众)看一下,瓶内什么也没有(这种情况下可将橡皮膜换成透明的塑料膜),然后用指头轻弹橡皮膜,冲出一个个美妙的烟圈。在烟圈不明显了再对着1m之外点燃的蜡烛,将蜡烛吹灭。(3)此实验可在任何场合作为趣味实验来表演。

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