试验三：孔径大小与水流出与否的关系.PPTVIP

* 摘要 我們將一根玻璃管裝水後倒立，發現玻璃管中的水竟然不會全部流光，因此我們想了解究竟是哪些力支撐了水柱？是大氣壓力、表面張力？其中是否與黏滯性、波以耳定律等有關？於是我們用不同的水柱高度，觀察水流出的量，展開一連串的探討。此外，將空心細玻璃管插入大玻璃管中，觀察水流出的方式時，有些意外的發現。 壹、研究動機 老師有一次給我們看了一個科學玩具：將兩個瓶子相黏內裝有水，中間放一個有打洞的墊片(如右圖)，而水卻不會掉下來。這個奇怪的現象，讓我們想要觀察到底是為什麼水不會流下來?到底是哪股力量撐住了它? 貳、研究目的 一、分析同一溫度下，不同高度水柱所流出水量的變化。 二、測量不同溫度與不同高度水柱所流出水量的影響 三、探討支撐水柱的力量為何。 四、孔徑大小與水流出與否的關係 五、粗玻璃管中插入細玻璃管，觀察水流出的情形。 一支 三個 一支 一支 一支 一支 數量 塑膠袋 水管 滴管 寶特瓶 打洞機 塑膠墊片 器材名稱 一個 一支 一支 一個 一台 一份 數量 量筒 一個 漏斗 燒杯 一支 溫度計 粗玻棒 一支 鐵尺 細玻棒 一支 麥克筆 粗玻璃管 一支 真空管 細玻璃管 一組 鐵架 器材名稱 數量 器材名稱 參、研究器材及設備 肆、研究過程或方法 實驗一：同一溫度下，不同水柱所流出水量的變化 (一)步驟： 1.在玻璃管上每隔5cm畫上刻度(封閉端為0cm)，分別為0cm、5cm、10cm-----100cm 2.將16℃的水注入達5cm高度，倒栽後，先以手指按住 出水口，待水流穩定後，移開手指， 紀錄水流出的量。 3.重複步驟二，依序注入10cm、15cm的水------直到全全滿。 觀察並紀錄水流出的量。 4.改注入20℃的水，其餘步驟如一~三。 圗(一) 圖(二) 0 全滿 0 全滿 9.1 95 5.2 95 8.4 90 8.3 90 13.4 85 13.9 85 17.9 80 14.7 80 18.4 75 18.6 75 19.3 70 20.2 70 25.8 65 24.6 65 26.1 60 22.5 60 28.15 55 26.6 55 26.8 50 27.4 50 26.1 45 26.2 45 26.9 40 26.3 40 25.3 35 24.6 35 22.1 30 23.8 30 19.6 25 19.2 25 17.5 20 17.4 20 14 15 15.1 15 10.5 10 8.5 10 5.2 5 4.2 5 0 0 0 0 流出水量 水柱高度 流出水量㏄ 水柱高度cm 20℃ 16℃ (二)數據(見右圖) (三)結論與分析： 1. 當水柱長度為管長一半時，水流出的量最多。 2.究竟是哪些力支撐住水柱呢？ 3.是否與黏滯性有關？因液體黏滯性與表面張力均與溫度 有關。於是我們以不同溫度重做以上實驗。 實驗二：不同溫度對不同高度水柱所流出水量的影響 (一)步驟 1.選定20、25、45、50、70、75cm六個水柱高，分別代表 短、中、長三種 水柱長作不同溫度下水流出亮的比較。 2.將7℃的水注入20cm高度的水，倒栽後，先以手指按住出 水口，待水流穩定後，移開手指，紀錄水流出的量。 3.重複步驟二，依序注入25cm、45cm、50cm、70cm、 75cm的水-，觀察並紀錄水流出的量。 4.分別改注入31℃的水，其餘步驟如一~三。 (三)結論與分析 1、由以上數據及圗表可知，溫度愈高，流出的水量愈少。若與表面張力及 滯性有關 ，則流出水量應應增加，但結果卻相反。這令我們感到很困惑， 是否還 有存在我 們不知道的因素影響水的流量呢？ 2、進一步探討表面張力是否影響流出的水量？我們將水注入管中約半滿，再 倒栽入 水槽，如右圖a 所示，結果：水面沒有任何改變，可見水流量所受 表面張力的影響，比起大氣壓力，微乎其微。 實驗三：孔徑大小與水流出與否的關係 2.將寶特瓶注入22cm的水，再以墊片蓋住寶特瓶瓶口，上面覆蓋塑膠袋後，以橡皮筋綁緊。 (如圖一) 3.將寶特瓶倒立，觀察並紀錄其中的水是否能在流出一部分後而停住。(如圖二) 4.依序更改不同孔徑的墊片，分別為0.8、1.0、1.2 、1.4、1.6、1.8cm，重複上述步驟1~3。 5.依序更改同一口徑0.6cm但不同孔徑數的墊片，分別為1、2、3、4、5、6個，重複上述步驟 1~3。 (二)數據 停住 過濾網0.6cm 停住 過濾網0.4cm 停住 6個 停住 5個 停住 4個 停