專利名稱：一種用于物理教學(xué)的飛機(jī)升力演示儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于中學(xué)物理教學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)儀器，具體地說，涉及一種用于 演示飛機(jī)升力產(chǎn)生原理的飛機(jī)升力演示儀。
背景技術(shù)：
中學(xué)物理課程中涉及到空氣動(dòng)力學(xué)方面的內(nèi)容，但是單純理論的講解很難使學(xué) 生完全理解相關(guān)內(nèi)容。而飛機(jī)升力演示儀可以直觀生動(dòng)地驗(yàn)證這些理論，利用演示儀器 或演示裝置形象的演示能夠使學(xué)生深刻理解和牢記這些相關(guān)知識。飛機(jī)是比空氣重的飛 行器，因此需要消耗自身動(dòng)力來獲得升力，而飛機(jī)的升力來源于飛行中空氣對機(jī)翼的作 用。當(dāng)飛機(jī)在空氣中以小于聲速的速度飛行時(shí)，周圍空氣的密度變化不大，因而可把空 氣看作不可壓縮的連續(xù)流體。空氣流到機(jī)翼前緣，分成上、下兩股氣流，分別沿機(jī)翼上 表面和下表面流過。由于機(jī)翼上表面彎曲凸起，氣流吹過時(shí)，機(jī)翼上表面的氣流速度較 大，而機(jī)翼下表面的空氣流速相對較小。由伯努力定律可以得知，機(jī)翼上方的空氣壓強(qiáng) 小于機(jī)翼下方的空氣壓強(qiáng)，于是機(jī)翼受到的向上的作用力大于所受的向下作用力，因而 機(jī)翼就受到一個(gè)方向向上的合力作用，形成使機(jī)翼上升的舉力，這個(gè)力稱為動(dòng)升力。當(dāng) 空氣與機(jī)翼的相對速度達(dá)到一定值時(shí)，機(jī)翼上受到的向上的壓力就大于等于飛機(jī)自身的 重量，因此飛機(jī)就可以離開地面在空中飛行。由于飛機(jī)機(jī)翼型面的上表面彎曲凸起而機(jī)翼的下表面光滑平坦，在飛機(jī)與氣流 發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，流過機(jī)翼型面的上表面的氣流在同一時(shí)間內(nèi)流過的路程，比流過下表 面的氣流流過的路程遠(yuǎn)，所以上表面氣流的相對速度比下表面的空氣流速度大。上表面 的氣流施加給機(jī)翼的壓力小于施加于下表面的壓力，因此產(chǎn)生升力?，F(xiàn)有中學(xué)物理教學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中用的升力演示實(shí)驗(yàn)裝置一般都比較簡陋，甚至有 的實(shí)驗(yàn)課上只能通過向兩張紙中間吹氣的方式說明該原理；也有的升力演示裝置采用單 一飛機(jī)機(jī)翼模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，缺乏真實(shí)感和可視性。使物理教學(xué)實(shí)驗(yàn)課缺少了趣味性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種基于上述原理的，用于中學(xué)物理教學(xué)實(shí) 驗(yàn)的飛機(jī)升力演示儀器。使其克服現(xiàn)有演示實(shí)驗(yàn)裝置比較簡陋和缺乏真實(shí)感與可視性。 增加物理教學(xué)實(shí)驗(yàn)的生動(dòng)直觀的效果，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的趣味性和知識。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是該飛機(jī)升力演示儀包括導(dǎo) 流罩、風(fēng)機(jī)、模型飛機(jī)、飄帶、底座板和滑軌。本發(fā)明飛機(jī)升力演示儀是采用導(dǎo)流罩引導(dǎo)和會(huì)聚氣流，導(dǎo)流罩相當(dāng)于氣動(dòng)實(shí)驗(yàn) 風(fēng)洞的作用。所述的導(dǎo)流罩為透明的有機(jī)玻璃體，呈倒“U”字形。導(dǎo)流罩的前端與風(fēng) 機(jī)出風(fēng)口相對吻合并安裝。導(dǎo)流罩和風(fēng)機(jī)固定在底座板上。所述的滑軌為兩條，滑軌的一端固定于底座板上，滑軌的另一端穿過模型飛機(jī) 兩側(cè)機(jī)翼上的小孔與導(dǎo)流罩固定安裝?；壍淖饔迷谟趯?dǎo)向，保證模型飛機(jī)只能在豎直方向上升降任意滑動(dòng)。
所述的模型飛機(jī)為完整的縮比整體，模型飛機(jī)安裝在導(dǎo)流罩內(nèi)豎直的滑軌上， 模型飛機(jī)在滑軌的豎直方向上升降任意滑動(dòng)。
用于顯示氣流流動(dòng)的飄帶固定在模型飛機(jī)水平尾翼下方。飄帶的功能是使氣流 可視化，強(qiáng)化演示的效果。
在演示實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)打開升力演示儀的風(fēng)機(jī)電源開關(guān)時(shí)，高速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇產(chǎn)生較 大速度的氣流，氣流通過導(dǎo)流罩的引導(dǎo)與會(huì)聚，與靜止的模型飛機(jī)機(jī)翼產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)， 由于模型飛機(jī)機(jī)翼的特定形狀而產(chǎn)生向上的升力，因此整個(gè)模型飛機(jī)將沿著兩條滑軌向 上垂直升起。飄帶在模型飛機(jī)尾翼后隨氣流流動(dòng)飄擺。
本發(fā)明一種用于物理教學(xué)的飛機(jī)升力演示儀，能夠生動(dòng)直觀、完整地表現(xiàn)飛機(jī) 升力產(chǎn)生原理的過程，結(jié)構(gòu)完整，避免了一些簡單實(shí)驗(yàn)裝置無法得到整體認(rèn)識的弊端， 信息明確，提高了可視性和直觀性，適用于中學(xué)物理教學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中的的演示實(shí)驗(yàn)。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對本發(fā)明一種用于物理教學(xué)的飛機(jī)升力演示儀作進(jìn)一 步詳細(xì)說明。
圖1為本發(fā)明飛機(jī)升力演示儀的機(jī)翼剖面圖。
圖2為本發(fā)明飛機(jī)升力演示儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1.導(dǎo)流罩2.風(fēng)機(jī)3.底座板4.模型飛機(jī)5.飄帶6.滑軌。
具體實(shí)施方式
本實(shí)施例是一種用于物理教學(xué)的飛機(jī)升力演示儀。該飛機(jī)升力演示儀包括導(dǎo) 流罩1、風(fēng)機(jī)2、底座板3、飄帶5、模型飛機(jī)4和滑軌6。
圖1展示了本發(fā)明飛機(jī)升力演示儀的機(jī)翼剖面視圖，它表達(dá)了飛機(jī)升力產(chǎn)生的 原理。由于飛機(jī)機(jī)翼型面的上表面彎曲凸起而機(jī)翼的下表面光滑平坦，在飛機(jī)與氣流發(fā) 生相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，流過機(jī)翼型面的上表面的氣流在同一時(shí)間內(nèi)流過的路程，比流過下表面 的氣流流過的路程遠(yuǎn)，所以上表面氣流的相對速度比下表面的空氣流速度大。上表面的 氣流施加給機(jī)翼的壓力小于施加于下表面的壓力，因此產(chǎn)生升力。
如圖2所示，本發(fā)明飛機(jī)升力演示儀的結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)流罩1、風(fēng)機(jī)2、模型飛機(jī) 4、飄帶5、底座板3和滑軌6。
本發(fā)明飛機(jī)升力演示儀是采用導(dǎo)流罩引導(dǎo)和會(huì)聚氣流，所采用的導(dǎo)流罩相當(dāng)于 氣動(dòng)實(shí)驗(yàn)風(fēng)洞的作用。導(dǎo)流罩1為透明的有機(jī)玻璃體。導(dǎo)流罩1和風(fēng)機(jī)2固定在底座板 3上。導(dǎo)流罩1的前端與風(fēng)機(jī)2出風(fēng)口相對吻合并安裝。兩條滑軌6穿過模型飛機(jī)4機(jī) 翼上的小孔，其滑軌6的兩端分別固定于底座板3和導(dǎo)流罩1上。模型飛機(jī)4在滑軌上 可以上下任意滑動(dòng)。所述的滑軌6的作用在于導(dǎo)向，保證模型飛機(jī)4只能在豎直方向上 升降任意滑動(dòng)。用于顯示氣流流動(dòng)的飄帶5固定在模型飛機(jī)水平尾翼下方。飄帶的功能 是使氣流可視化，強(qiáng)化演示的效果。
在演示實(shí)驗(yàn)中，打開風(fēng)機(jī)2電源開關(guān)，高速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇產(chǎn)生較大速度的氣流， 氣流通過導(dǎo)流罩1的引導(dǎo)與會(huì)聚，與靜止的模型飛機(jī)4機(jī)翼產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)，由于機(jī)翼的特定形狀而產(chǎn)生向上的升力，因此整個(gè)模型飛機(jī)4將沿著滑軌6向上垂直升起?；?的作 用在于導(dǎo)向，保證模型飛機(jī)4只能在豎直方向上升降。飄帶5的功能是使氣流可視化， 強(qiáng)化演示的效果。安裝程序(1)首先將風(fēng)機(jī)2安裝固定在底座板3上；(2)同時(shí)，將導(dǎo)流罩1的前端與風(fēng)機(jī)2出風(fēng)口相對吻合并安裝固定在底座板3 上；(3)將兩條滑軌6的一端固定于底座板3上，并安裝模型飛機(jī)4，兩條滑軌6的另一端穿過模型飛機(jī)兩機(jī)翼上的小孔，分別與導(dǎo)流罩1安裝固定；(4)將飄帶5固定在模型飛機(jī)4水平尾翼下方。使氣流具有可視化的效果；(5)模型飛機(jī)4在滑軌上可以上下任意滑動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種用于物理教學(xué)的飛機(jī)升力演示儀，包括導(dǎo)流罩、風(fēng)機(jī)、底座板、飄帶、滑軌 和模型飛機(jī)，其特征在于所述的導(dǎo)流罩(1)呈倒“U”字形，導(dǎo)流罩(1)的前端與風(fēng) 機(jī)出風(fēng)口相對安裝，導(dǎo)流罩(1)和風(fēng)機(jī)(2)固定在底座板(3)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機(jī)升力演示儀，其特征在于采用導(dǎo)流罩(1)引導(dǎo)和會(huì)聚 氣流，導(dǎo)流罩(1)為透明的有機(jī)玻璃體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機(jī)升力演示儀，其特征在于所述的滑軌為兩條，滑軌 (6)的一端固定于底座板(3)上，滑軌(6)的另一端穿過模型飛機(jī)(4)兩側(cè)機(jī)翼上的小孔 與導(dǎo)流罩(1)固定安裝。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機(jī)升力演示儀，其特征在于所述的模型飛機(jī)(4)為完整 的縮比整體，模型飛機(jī)⑷安裝在導(dǎo)流罩⑴內(nèi)豎直的滑軌(6)上，模型飛機(jī)⑷在滑軌 豎直方向上升降任意滑動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機(jī)升力演示儀，其特征在于所述的模型飛機(jī)(4)水平尾 翼下方固定有飄帶(5)使氣流可視化。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于物理教學(xué)的飛機(jī)升力演示儀，包括導(dǎo)流罩、風(fēng)機(jī)、底座板、滑軌和模型飛機(jī)。當(dāng)開動(dòng)風(fēng)機(jī)產(chǎn)生較大速度的氣流，與安裝在透明導(dǎo)流罩內(nèi)靜止的模型飛機(jī)機(jī)翼產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)，由于機(jī)翼的特定形狀而產(chǎn)生向上的升力，整個(gè)模型飛機(jī)將沿著滑軌向上垂直升起，飄帶在尾翼后隨氣流飄擺。表現(xiàn)了飛機(jī)升力產(chǎn)生的過程。本發(fā)明能夠直觀、完整地表現(xiàn)飛機(jī)升力產(chǎn)生的過程，提高了可視性和直觀性，特別適于教學(xué)中的演示實(shí)驗(yàn)。
文檔編號G09B23/08GK102024358SQ20101059861
公開日2011年4月20日 申請日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月16日
發(fā)明者葉軍 申請人:西北工業(yè)大學(xué)