孔明灯上的物理知识

第２４卷总第２８２期　２００６年第１２期（下半月）　物理教学探讨　Ｖｏ１．２４　Ｎｏ．２８２　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｔｅａｃｈｉｎｇ　（Ｘ）　１２．２００６．３３．　孔明灯上的物理知识　用物理知识解释“香蕉球’’　王群勇，庄志群　襄阳东津中心中学，湖北省襄樊市４４１１０６　孔明灯（如右图）是　郭翠艳　即墨第二十八中学．山东省即墨市２６６２００　我们在踢足球或打乒乓球时，有时会出现　我国古代三国时期著名　军事家、发明家诸葛亮的　一项发明。它是我国古代　除筝以外另一个能飞上　天空的人造物体，点燃的　孔明灯可腾空而起，在夜　空中灯光闪闪，如同一颗　闪烁的星，诸葛亮主要将　孔明灯　它用于军事上。从物理学角度，它在以下五个方　面用了物理知识：　１　孔明灯能升高的原因　力学知识；空气的浮力　解析：孔明灯能升空利用了空气的浮力，它　与热气球、氢气球升空的原理相同。　２　孔明灯在升空前。点火的作用　热学知识：热传递　力学知识：密度　解析：点火后，通过热传递使空气温度升高，　空气通过对流上升充满灯中，热空气密度比空气　的小，当孔明灯受空气浮力大于它的重力时，孔　明灯就会徐徐上升。　３　孔明灯下端的竹圈在灯下撑了个口的作用　光学知识：燃烧发光　僻析：氧气从口中进入支持燃烧，发出亮光，　废气从口中排出。　４　孔明灯在空中保持稳定．不致于翻转的原因　力学知识；重心　解析：椭圆形下面的竹圈和燃烧物是整个灯　的重心，重心在下，可使灯在空中保持稳定，不致　于翻转。　５　孔明灯外面糊层棉纸的原因　力学知识：密度　解析：棉纸是一种轻质材料，密度小，比同面　积的棉布重力要小，并且糊层棉纸不易漏气，且　较便宜。▲　“香蕉球”，这种现象我们也常把它们叫做“上旋　球”、“下旋球”。它们是如何形成的呢？很多同学　虽然知道“香蕉球”的形成是由于流体压强与流　速有关，但对它们的具体形成的过程没有深入细　致的研究，下面我就和大家一起来分析一下。　首先，我们以向左前进的球为例。当球如图ｌ　所示方向同时作逆时针　笆　旋转前进时，球上方的空　气在球自身旋转带动下　向左运动．又因为球同时　向左前进，所以空气相对　球又有向右的运动速度。　图ｌ　由于上方这两个速度方　向相反。相互抵消一些，　使得球上方空气流速小，气体压强大。而下方空　气随球自身旋转是向右运动的，同时球向左前　进，空气相对于球也有向右的速度。这两个速度　方向是一致的，就使得球下方的空气流速大，压　强小。球在上下这两个压强差的作用下将提前落　下，这种球就是“香蕉球”中的上旋球，因为从打　出该球者一方来看，球是向上旋转前进的。　若球仍是向左前进　．上一．．．　的，但如图２所示同时作　顺时针方向旋转时，那么　球上方的空气相对于球　的流速就大，气压小；下　方空气相对于球流速小，　气压大，球在这两个气压　图２　差的作用下将延迟下落。这种球就叫做下旋球。　因为从打出该球者看来球是向下旋转前进的。　同理，向右运动的球，当顺时针旋转前进时　为上旋球，逆时针旋转前进时为下旋球。▲