与空气流速有关的教学案例

在中考复习评讲试卷时有这样一道题：一个自制的玩具“竹蜻蜓”，用双手夹住它的杆，并对其搓一下，它就像直升飞机一样向上飞去。这是因为竹片旋转时，它的上方空气的流速比下方 快 ，而压强比下方 小 ，产生了升力使它飞起。这道题目并不难，只有部分成绩不好的学生做错，我作了简单分析后为了拓展知识，也为了联系实际，我引入了这样一个问题：我指着天花板上一台正在旋转的吊扇和一台没有旋转的吊扇，当它们的重力相等时，谁对天花板的拉力大？

问题一出学生略作思考后分别大概各有50%的学生持不同观点。一部分人（其中有不少成绩好的学生）认为：正在旋转的吊扇对天花板产生的拉力大于没有旋转的吊扇对天花板的拉力。他们的理由是:旋转的电风扇下面的空气流速快,压强小；而上面的空气流速慢压强大,所以旋转时风扇除重力外,还受到空气向下的压力，所受力的关系为：F_拉=G_重+F_压；而不旋转的电风扇只受重力，其关系为: F_拉=G_重。所以正在旋转的吊扇对天花板的拉力大。

另一部分学生立即提出反对意见：由直升飞机想到，飞机螺旋桨一转，在空气的托力之下向上升起，所以飞机所受力是向上而不是向下的，其关系应是：F_托>G_重,，吊扇也是这样，都是把空气向下压，所以受空气压力是向上而不是向下，其关系应该是: F_拉=G_重－ F_压,所以正在旋转的吊扇对天花板的拉力小。

持第一种观点的同学认为：他说的好像也有道理，但是我在家吹落地电风扇时留意过：在电风扇旋转时在电风扇前面感觉明显空气流速大，在电风扇后面感觉空气流速慢，我想吊扇应该与落地扇一样，再根据空气流速与压强的关系得到刚才的结论。这一结论与他们说的结论好像有矛盾，为什么我也不知道。

我问有谁还留意过电风扇吹风时是前面空气流速大，还是后面空气流速大？同学们几乎异口同声的说前面流速大。既然大家都认为电风扇吹风时是前面空气流速大，后面空气流速小。我就让持第二种观点，刚才回答问题的同学说一说持第一种观点的同学的错误之处。

他说的从理论上看好像也对，但是我觉的与直升飞机起飞的实际问题不相符合，观点错在哪里我也不知道。

我问有谁知道，结果无人能说明其中原因。

哪么，到底怎样理解关于空气流速的问题呢？

问题说到这里，看的出很多学生都渴望老师能把这一矛盾解开。这时我就和大家一起分析矛盾所在：对于电风扇来说，大家的体验没错，我的体验也是这样，的确是电风扇前面的空气流速大，电风扇“后面”的空气流速小。但是这个“后面”是指我们能够触摸的“后面”，离电风扇扇叶有一定的距离。而紧挨着电风扇扇叶的地方我们无法触摸，哪么是不是在紧挨着电风扇扇叶的地方空气的流速大于扇叶前面的空气流速呢？我们不防就作这种假设：旋转的电风扇扇叶前面的空气流小，紧挨着电风扇扇叶后面的空气流速大？如果假设被证实，我们前面谈的矛盾也就解决了。下面请同学们想一想如何证明以上假设？

同学们议论份份，也没有一个能提出更好的办法去验证假设。为了解决这个问题，我就指导大家做实验，具体方法是：伸出你的右手，五指并拢，手掌面与水平面成一定的角度，快速左右摆动，同时体会手心与手背上的气流情况。我找了几个学生同时做这个实验，完毕后让他们各自谈谈的体会，他们的回答是一致的：“都是明显的发现与运动方向的相反的一面的空气流速大”。这时我适时的指出：这个反面如果转化到电扇上就是电风扇的后面，所以对电风扇来说还是前面的空气流速小，后面流速大。到此，刚才的假设用这一实验得到了验证。

我刚准备小结这一问题，有一个同学又提出：为什么我们大家都是感觉到电风扇前面很远的地方空气流速还很大，而在电风扇后面稍微远一点的地方空气流速就小了呢？

对，哪为什么电风扇后面稍微远一点的地方空气流速就变小了呢？我问全班同学有谁知道这个问题？结果没有一个人能回答上来。看来这个问题只有老师来说了：这是因为电风扇正前面的空气是被扇叶源源不断的压送过来的，而电风扇后的空气不是全部从正后方流过来的，而有很多空气是从后侧面一周的地方流进来的，这样就形成了供气面积大于送气面积，所以在稍微离电风扇扇叶远一点的地方就会感到空气流速小，为了安全而真正空气流速大的地方我们无法感受。这就是我们的感觉与理论出现了矛盾的地方。同学们到此才有一种恍然大悟的感觉。

为了多方面的培养学生的能力，我又深入地给学生讲叙了分析物理问题可以从很多方面进行分析理解。本题从物体之间的力是相互的来说明更好。扇叶对空气有向下的推力，空气对扇叶必定有一个向上的相互作用力，这个力对直升飞机来说就是向上的升力，对电风扇来说这个力减小了吊扇对天花板的拉力，它们的关系是F_拉=G_重－F_压。

这个问题我们还可以这样理解：当电风扇旋转时扇叶把空气推向前方，同时在扇叶的后面形成一个低压区，前面的压强大于后的压强，所以就产生一个向后的力。对于吊扇来说就产生一个向上的托力，所以拉力小于重力，即F拉。

反思：通过这个问题的折腾，我评讲试卷的计划被彻底改变，但我认为尽管没有评讲完试卷，但学生从中学习了不少东西，一是，从实际问题出发理解了假设，并学习了想办法去验证假设解决实际问题的物理研究方法；二是，增强了同学们对空气流速与压强关系的知识的认识；三是，使同学们进一步学习了，同一物理问题可以采用不同的分析方法，得出相同的结论。