A. 科學小製作風力風向標原理及教育意義
風速和風向是分別利用磁感風速杯和風向標來量度.磁感風速杯通常有三個對稱風杯,固定於垂直軸上,令每個風杯的直徑面都是垂直.由於風杯凹面比凸面承受較大的風力,風杯輪便會隨風轉動,觀測員可從風杯轉動的速度來確定風速的快慢.
至於風向,則由風向標顯示.風向標基本上是一個不對稱形狀的物體,重心點固定於垂直軸上.當風吹過,對空氣流動產生較大阻力的一端便會順風轉動,顯示風向.
原理
風向標的箭頭永遠指向風的來源,其原理其實非常簡單:箭尾受風面積比箭頭大,若箭頭及箭尾均受風,箭尾必會被風推後,使箭頭移往風的來源.風向標的箭頭永遠指向風的來源.風向標裝置於高桿子上,為使風向紀錄更准確 須於桿底用指南針測定10秒的風向(當時風向須穩定).風向標裝置於高桿子上,為使風向紀錄更准確,同學須於桿底用指南針測定10秒的風向(當時風向須穩定).
定義
風速是三維向量,在一個較大尺度而有組織的氣流上隨時空作小尺度而不規則的波動.風速是三維向量,在一個較大尺度而有組織的氣流上隨時空作小尺度而不規則的波動.地面風普遍是以方向和速度的兩個數值來說明的二維水平向量.地面風普遍是以方向和速度的兩個數值來說明的二維水平向量.
地面風通常是用風向標和風杯風速表或螺旋槳式風速表來測量.地面風通常是用風向標和風杯風速表或螺旋槳式風速表來測量.
B. 某研究性學習小組設計了一種測定風力的裝置,其原理如圖甲所示。迎風板與一輕質彈簧一端連接,穿在光滑的
解: (1)電壓表與定值電阻R並聯,如圖所示 ![]() 分析圖像可知最大風力為720N。 |
C. 某研究性學習小組設計了一種測定風力的裝置,其原理如圖甲所示.迎風板與一壓敏電阻Rx連接,工作時迎風板
由圖甲可知,定值電阻與壓敏電阻是串聯.
(1)由圖乙可知,壓敏電阻的阻值隨風力增大而減小,
則當風力增大時,壓敏電阻的阻值在減小,此時壓敏電阻和定值電阻的總電阻在減小,根據歐姆定律可知,電路中的電流在增大.由於定值電阻阻值一定,通過它的電流在增大,則它兩端的電壓在增大,所以電壓表應該並聯在定值電阻兩端.
(2)由圖乙可知,當無風時,壓敏電阻的阻值為3.5Ω,
則壓敏電阻和定值電阻串聯時的總電阻:R總=3.5Ω+1.0Ω=4.5Ω,
電路中的電流:I=
U |
R總 |
4.5V |
4.5Ω |
UR′ |
R |
3V |
1.0Ω |
UX |
I′ |
1.5V |
3A |
D. 某同學設計了一個測定風力的裝置,其原理如圖所示,迎風版與一輕彈簧的一端N相連,穿在光滑的金屬桿上.
設無風時金屬桿接入電路的電阻為R1,風吹時接入電路的電阻為R2,
①無風時:U1=
R1E R+r+R1
得R1=
=U1(R+r) E?U1
Ω=0.5Ω3(1+0.5) 12?3
所以內金屬容桿單位長度的電阻r=
=R1 L0
Ω/m=1Ω/m0.5 0.5
②有風時:U2=
R2得R2=E R2+R+r
=U2(R+r) E?U2
Ω=0.3Ω2×(1+0.5) 12?2
此時彈簧長度L=
=R2 r
m=0.3m0.3 1
壓縮量x=L0-L=(0.5-0.3)m=0.2m
由受力平衡條件得風力:F=kx=1300×0.2N=260N
答:①金屬桿單位長度的電阻1Ω;
②此時作用在迎風版上的風力260N.
E. 風扇吹風的原理
是扇葉旋轉的時候以斜切的方式擠壓受力面(上部)的空氣向垂直與扇葉表內面的方向運動。
扇葉需要容有一定角度來推動空氣(需要能分解出一個向上--垂直於旋轉面的力),扇葉做成流線型是為了避免不必要的摩擦損耗動能,同時也減小噪音。
扇葉旋轉時上部空氣受力「流走」而原來所在的位置會產生負壓。而下部空氣因為負壓「流入」該區域。形成空氣流動。
上部靠近扇葉的空氣壓力會變大。
而扇葉下部空氣壓力變小。從而造成空氣由下向上「流動」 。
就是你說的一面壓力高一面壓力低。
F. 風速風量測量裝置的測量原理
防堵風速風量測量裝置 是基於S形畢託管測量原理,當管內有氣流流動時,迎風面受氣流沖擊,在此處氣流的動能轉換成壓力能,因而迎面管內壓力較高,其壓力稱為「全壓」,背風側由於不受氣流沖壓,其管內的壓力為風管內的靜壓力,其壓力稱為「靜壓」,全壓和靜壓之差稱為差壓,其大小與管內風速有關,風速越大,差壓越大;風速小,差壓也小,風速與差壓的關系符合伯努利方程。
G. 風箱原理及構造
風箱,它強調的高轉進氣量,以纖維材料做成的過濾芯,有進氣阻力小的優點,還有內風箱容內部架設了圓椎形的進氣渦流發生器,用於整理、分配氣流,在其進氣渦流發生器作用下,使得進入的空氣以接近180度的角度通過過濾網,增大過濾面積與過濾距離,過濾掉更多的雜質,達到更好的進氣過濾效果來保護發動機;並且其產生的渦流更益於加大進氣量,從而加大馬力輸出。
拓展資料:
風箱木製風箱基本結構:由一個木箱、一個推拉的木製把手和活動木箱。用手拉開活動木箱,空氣通過進氣口而入橐;壓縮木箱,箱內的空氣通過排氣口而進入到輸風管,最後再進入冶煉爐中,用於燒火作飯。
以前農村家家戶戶灶房裡都有用磚砌成的鍋灶,旁邊放著一個風箱。鍋里填好水以後,點燃柴禾放進鍋灶口裡面,右手拉風箱,左手添柴火。
H. 一個實驗:驗證風是由空氣流動形成的。需要什麼實驗器
說出風的形成實驗所用的實驗材料,再說出是怎樣形成的?
實驗目的:探究風形成的原因。內
實驗材料:大塑料容瓶、小塑料瓶、蠟燭、蚊香、火柴。
實驗步驟:
1、用一個大塑料瓶,去底去口,再在一側壁面用小刀挖一個與小塑料瓶口大小相同的孔,將一個小塑料瓶去底,瓶口卡進側壁洞口,並用橡皮泥將洞口周圍封嚴。
2、在桌子上點燃一支蠟燭,火苗向上沒有飄動,說明周圍沒有形成溫差,既沒有風。
3、將做好的裝置罩在燃燒的蠟燭上,使小瓶的口正對著火苗,可清晰看到火苗向一定方向飄動。
4、在小瓶底口處點燃蚊香。
5、轉動大瓶。
6.觀察記錄所發現的現象,並進行分析。
實驗現象;
1. 小瓶的口正對著火苗,可清晰看到火苗向一定方向飄動。
2. 小瓶底口處點燃蚊香,也可以看到煙流向大瓶內。
3. 轉動大瓶,火苗也隨著改動飄動方向。
實驗結論:
風形成的原因:空氣受熱膨脹、變輕、上升,體積減少,壓力變小,別處的冷空氣流入補充,這樣不斷循環流動就形成了風。
I. 設計一個簡單的實驗,模擬風的形成,寫出所需的器材和實驗步驟
模擬實驗:風的形成
實驗目的:理解風的成因,初步學會做空氣流動形成風的模擬實驗。
准備的材料:大塑料瓶、小塑料瓶、蠟燭、剪刀、油性筆、橡皮泥、蚊香片、火柴、鑷子。
實驗過程:
1、取一個大塑料瓶橫放在桌面,用刀把它的底部去掉,並利用剪刀把瓶底修理平整。
2、取一個小塑料瓶,把它的瓶口與大塑料瓶中間外壁相接觸,用油性筆在大塑料瓶身上按小塑料瓶瓶口的大小做個記號。
3、用剪刀沿油性筆的記號在大塑料瓶中間外壁開一個小洞,洞的大小比小塑料瓶口略大一點。
4、把小塑料瓶瓶口卡進大塑料瓶外壁的洞里,周圍用橡皮泥封緊。這樣一個空氣流動裝置就做好了。
5、選擇一支與大塑料瓶中間洞口高度差不多的蠟燭,點燃蠟燭放在平整的桌面,觀察蠟燭的火焰沒有飄動,說明現在沒有風。
6、把剛才做好的空氣流動裝置罩在燃燒的蠟燭上,火焰對著小塑料瓶口。這時發現蠟燭的火焰向另外一個方向飄動,說明現在形成了風。
原因分析:點燃蠟燭後,瓶內空氣受熱變輕上升,從瓶口流出,瓶內空氣因此稀薄,壓力減小。而同時,瓶外溫度沒有升高,空氣沒有變化,壓力較大。由於瓶外壓力大於瓶內壓力,瓶外的冷空氣就順著小塑料瓶口向大瓶內流動,瓶內的空氣受熱不斷上升流出,瓶外的空氣又源源不斷地流進瓶內。這樣,就形成了一股由瓶外向瓶內流動的空氣,空氣的流動就形成了風。
J. 風洞實驗的原理
風洞實驗的理論依據是運動相對性原理和流動相似性原理。根據相對性原理,飛機在靜止空氣中飛行所受到的空氣動力,與飛機靜止不動、空氣以同樣的速度反方向吹來,兩者的作用是一樣的。但飛機迎風面積比較大,如機翼翼展小的幾米、十幾米,大的幾十米(波音747是60米),使迎風面積如此大的氣流以相當於飛行的速度吹過來,其動力消耗將是驚人的。根據相似性原理,可以將飛機做成幾何相似的小尺度模型,只要保持某些相似參數一致,試驗的氣流速度在一定范圍內也可以低於飛行速度,並可以根據試驗結果推算出真實飛行時作用於飛機的空氣動力。