神奇的康達效應-隔空打牛絕不吹牛

教學目標

1.理解康達效應；

2.觀察、提出問題、假設、驗證、得出結論的科學探究方式的訓練。

實驗內容

1.勺子使水流的方向改變；

2.被水吸引的桌球；

3.吹不滅的蠟燭。

教學準備

1.建議學生4人一組，按分組準備材料；

2.礦泉水瓶底部扎一個口子，模擬水槽中水龍頭流水的樣子，口子的大小確保水流不斷，用於接水的臉盆，如果有學校實驗室有水槽這個裝置可以不用準備；湯勺、綁線的桌球、方形積木一塊（也可以讓學生自己準備一個方形橡皮）；

3.兩個玻璃杯（圓形的礦泉水瓶也可以）、蠟燭、打火機。

導入

大家見過噴氣式飛機嗎？有些噴氣式飛機上升的原理就與我們這節課要探究的這個神奇的科學現象相關。這節課老師將帶領大家，通過三個簡單好玩的小實驗，一起來認識下這個有著重要應用的科學現象。

水龍頭下的湯匙

這個部分最好在水槽中的水龍頭進行，沒有水龍頭的也可以用一個礦泉水瓶扎一個口，模擬水槽中水龍頭的樣子。

1.被吸引的湯匙

（1）先讓孩子們觀察放湯匙前，自來水水流的方向？（豎直向下）

（2）猜測把湯匙的背面靠近自來水會發生什麼現象？（把湯匙的背面（突出面）靠近自來水，水會被吸引，流到湯匙的背面）

（3）讓孩子們都驗證下，感受下水流被湯匙吸引過去。

2.被吸引的桌球

（1）在實驗前先讓大家猜測，靠近水流的桌球會被水流吸附嗎？

（2）老師演示下，讓學生都親自操作體驗下。

（3）實驗結果：水吸引並附在桌球上流動。即使將線傾斜，甚至是傾斜很大的角度，自來水還是會被桌球吸引。

（4）進一步探究：方形的東西，可以使水流偏轉嗎？用方形的東西試下，不行。

（5）引導學生得出結論：曲面能改變水流的方向。

原理解說

康達效應(Coanda Effect)亦稱附壁作用或柯恩達效應。流體（水流或氣流）有離開本來的流動方向，改為隨著凸出的物體表面流動的傾向。

吹不滅的蠟燭

1.首先老師提問：朝一個圓形的放在蠟燭前面的玻璃杯吹氣，蠟燭會吹滅嗎？為什麼？怎麼用康達效應解釋。

蠟燭會被吹滅，因為根據康達效應，氣體會沿著一個杯子的曲面匯聚到蠟燭處，因此蠟燭能被吹滅

 

2.然後用方的紙做比較實驗，讓學生先猜測這種情況下蠟燭會熄滅嗎？為什麼？不會被吹滅，因為方形擋住了氣體，氣體不會在蠟燭處匯合。

 

3.換成兩個杯子呢？將兩個玻璃杯（或是礦泉水瓶並列放好，在一測放一根點燃的蠟燭。站在另一側輕輕地對著蠟燭吹氣，讓學生猜測蠟燭會被熄滅嗎？為什麼？

老師先進行演示，讓學生分小組進行實驗驗證。（操作時注意兩個瓶子之間的縫隙的大小，瓶子和蠟燭之間距離的遠近，兩支蠟燭之間的縫隙與蠟燭要正對等等）

總結交流（5分鐘）：引導學生交流這節課所做的實驗，以及從每個實驗中所學到的，引導學生分類比較總結出康達效應。

 教學延伸

當流體與它流過的物體表面之間存在表面摩擦時，流體的流速會減慢。只要物體表面的曲率不是太大，依據流體力學中的伯努利原理，流速的減緩會導致流體被吸附在物體表面上流動。這種作用是以羅馬尼亞發明家亨利·康達為名。

比用引射產生升力更科幻的是所謂 Coanda 效應。亨利·康達發明的一架飛機（康達-1910）曾經因這種效應墜毀，之後他便致力這方面的研究。亨利·康達在著名工程師居斯塔夫·艾菲爾 （Gustav Effel）（就是設計艾菲爾鐵塔和紐約自由女神結構的那個Effel）的支持下，開始研究流體力學，發現了所謂「邊界層吸附效應」（boundary layer attachment，也稱射流效應），通常也稱 Coanda 效應（所以也有直譯為康達效應的）。Coanda 效應指出，如果平順地流動的流體經過具有一定彎度的凸表面的時候，有向凸表面吸附的趨向。開自來水的時候，如果手指碰到水柱，水會沿著手臂的下側往下淌，而不是按重力方向從龍頭直接往下流。

附壁作用是大部分飛機機翼的主要運作原理。附壁作用的突然消失是飛機失速的主要原因。部分飛機特別使用引擎吹出的氣流來增加附壁作用，用以提高升力。美國波音的YC-14 及前蘇聯的安-72都是把噴射發動機裝在機翼上方的前面，配合襟翼，吹出的氣流可以提高低速時機翼的升力。波音的C-17運輸機亦有透過附壁作用增加升力，但所產生的升力較少。 直升機的「無尾螺旋」(NOTAR) 技術，亦是透過吹出空氣在機尾引起附壁作用，造成推力平衡旋翼的作用力。

利用 Coanda 效應，可以有意識地誘導空氣氣流，在機翼上表面產生比飛機和空氣相對速度更大的氣流速度，提高升力。

解構自然 康達效應

Fun科學 隔山打牛

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