流体压强与流速的关系 教学简案

流体压强与流速的关系·教学简案课程导入信息1如图13-5-1所示，一根棍子中间挂着两只气球，小男孩用嘴向两只气球中间吹气，想把两只气球吹开，结果发现越用力吹，气球反而“粘”得越紧．信息21912年秋天，远洋货轮“奥林匹克”号在大海上航行，在离它100m远的地方，有一艘比它小得多的铁甲巡洋舰“豪克”号几乎跟它平行的疾驰着．当两艘船到了如图13-5-2所示的位置时，发生了一起意外的事情：小船好像是服从着一种不可见的力量，竟扭转船头朝着大船，并且不服从舵手操纵，几乎笔直向大船冲来，以致“豪克”号把“奥林匹克”的船舷撞了一个大洞．根据以上的信息，你能提出两个你感兴趣的问题吗？①_______________________②_________________________探索新知1流体压强与流速的关系实验探究流动的液体和气体的压强具有什么特点呢？实验1如图13-5-3所示，拿一个较薄的纸条的一端放在嘴唇上用力吹纸条的上方，观察到原来自然下垂的纸条，向上飘了起来．实验2如图13-5-4所示，向两张并排自然下垂的纸中间吹气，会发现纸并没有吹开，反而向中间合拢．实验3如图13-5-5所示，用漏斗和乒乓球来做实验，将漏斗喇叭口向下，乒乓球托在漏斗喇叭口内，然后从漏斗口向下吹气，这时你松开手，会发现乒乓球没有掉下来，反而紧紧的“粘”在漏斗口上．实验4如图13-5-6所示的连通器内装有水，打开阀门前，A、B容器内水面相平，打开阀门后，发现A管内的水面比B管内的水面高．问题研讨①问题1纸条向上飘起、两张纸条向中间合拢，说明了什么？答：_______________________________________________________________．问题2向下吹气乒乓球反而不会掉下来、打开阀门放水时A、B两容器的水面不相平，而且是B管水面比A管低，说明了什么？答：_______________________________________________________________．知识归纳流体压强与流速的关系1．流体流动的液体和气体统称为流体．友情提示液体在管道内流动时，横截面积大的地方流速小，压强大；横截面积小的地方，流速大，压强小．2．流体压强与流速的关系在气体和液体中，流速大的地方压强小，流速小的地方压强大．液体、气体不流动时，液体内部压强跟深度和密度有关，大气压强跟海拔高度有关，而液体、气体流动时，它内部的压强还跟流动的速度有关．例1（多选）唐代诗人杜甫在《茅屋为秋风所破歌》中写着：“八月秋高风怒号，卷我屋上三重茅”．说的是秋季的狂风掀走了茅屋的屋顶，此诗句中所包含的科学道理有（）A．空气振动产生的风声B．力使物体改变运动状态C．风对屋顶产生的升力大于屋顶重力D．屋顶上方空气流动快，压强小，屋内空气流动慢，压强大，屋顶上、下方的压力差将屋顶掀掉解析“风怒号”是由于空气的振动而产生的声音；“卷”说明了力可以改变物体的运动状态；“卷走三重茅”是因为室外空气流速大小，压强小，室内流速小压强大，在屋顶的内外两侧形成了指向室外的压力差，这个压力差将屋顶掀掉．所以ABCD四个选项都是正确的．答案ABCD特别提示在有风的天气里，应该打开门窗，让室内外空气流速相同，避免室内外形成压力差，将房屋掀翻．2飞机的升力观察思考钢铁制成的飞机有几吨甚至几十吨重，为什么能在天空中飞行而不会掉下来呢？观察如图13-5-7所示飞机的机翼的形状，看看你有什么发现？鸟能在空中展翅飞翔，不会掉下来，观察图13-5-8所示鸟的翅膀，外形有什么特点？问题研讨②问题飞机的机翼和鸟的翅膀横截面的形状有什么共同的特点？答：__________________________________________________．知识归纳飞机的升力1．飞机的升力流动的空气作用在飞机机翼上下表面的压力差．由于机翼表面的上凸下平，使得飞机在飞行时，上方流速大压强小，下方流速小，压强大，在机翼的上下两侧形成了向上的压力差，这就是飞机的升力．友情提示鸟类的翅膀展开飞行时，横截面的形状也是上凸下平，飞行时上下两侧的空气流速不同，形成了压强差，使得鸟在飞行时获得向上的升力．例2某同学为了探究飞机的升力，制作了一个机翼模型，并把它穿在一根铁丝上，在铁丝的上下各挂一个弹簧测力计，如图13-5-9所示，他再接通电风扇对着机翼吹风，下面是该同学对实验的结果做出的猜想，你认为正确的是（）A．弹簧测力计A的示数增大，B的示数减小B．弹簧测力计A的示数减小，B的示数增大C．两个弹簧测力计的示数都增大D．两个弹簧测力计的示数都减小解析机翼的形状上凸下平，电扇从左向右吹风时，使得机翼模型上表面的空气流速快，压强小，下表面的流速小压强大，在模型上、下表面形成了一个向上的压力差，从而使A弹簧测力的示数变小，B弹簧力计的示数变大．答案B解题规律气流通过凸起和平坦的地方时，流速会不同，一般来说，凸起的地方流速大，压强小，平坦的地方流速小，压强大．拓广延伸学科渗透探究奇妙的动物世界例3如图13-5-10所示，是北美草原许多犬鼠洞穴横截面示意图．洞穴深达3～4m，洞口有两个出口，一个是平的，而另一个则有隆起的圆形土堆．（1）猜想：甲同学猜想：犬鼠是为了建一处视野开阔的瞭望台．乙同学猜想：犬鼠是为了作一个识别自己洞穴的记号．丙同学猜想：犬鼠是在挖洞穴最后泥土就近堆放．写出你的猜想：_________________________．（2）分析：若风如箭头所示方向吹过，根据“空气流速大的地方，气体压强小”的原理，则______洞口（填“1”或“2”）处气压低．（3）结论：风从平坦的洞口______，从隆起的洞口______，是犬鼠的空调系统．（选填“出”或“入”）解析（1）犬鼠洞穴的设计一定有它的道理，所以关于设计成两处洞口的目的，可以大胆发挥你的想像力进行猜想．（2）从物理学的角度分析，这种设计，可以使流动的空气经过两个洞口时，流速不同，隆起洞口流速大，压强小，平坦洞口流速小，压强大．（3）空气在两侧洞口压力差作用下，从平坦洞口入，隆起的洞流出，可以起到通风换气的作用．答案（1）起到通风换气的作用．（其他的猜想均可以）（2）2；（3）入；出．点评抓住犬鼠两个洞口外形的特点，弄清平坦和隆起的洞口，空气流速的不同，压强不同．实验探究会用控制变量法，分析和处理实验数据例4（1）用细线吊起一个空的塑料饮料瓶，用手转动饮料瓶，使它绕对称轴旋转，转动的塑料瓶带动四周的空气绕它旋转，如果这时用电扇向它吹风，由于瓶的转动，它两侧的风速将不一样，如图13-5-11所示，旋转着的饮料瓶应向哪个方向移动？请在图中标出．（2）乒乓球前进过程中由于不同的旋转方向会沿不同的径迹运动，运动员用三种不同的击球方法把乒乓球击出去，请判断，如图13-5-12所示，1、2、3三条径迹哪一条是上旋球（图中沿逆时针方向旋转）的、下旋球（图中沿顺时针方向旋转）的、不转球的：______________．解析（1）塑料瓶逆时针旋转，由于摩擦带动瓶周围的空气也逆时针旋转，电吹风向左吹风会使瓶前面流速小，后面流速大，左侧流速大，右侧流速小，从而使右侧和前面压强大，而左侧和后面压强小，形成的压强差迫使瓶会向左上方运动．（2）由于球的旋转，球上方的空气随之运动．对于上旋球，由于球的旋转，球上方的空气随之向左运动，但同时球向左运动，则空气相对于球向右运动，空气相对于球的两种运动作用相抵消，球上方的气流比下方的气流小，所以上方压强大，因此球受到向下的压力，沿弧线迅速下落．所以1、2、3分别为上旋球、不转球和下旋球．答案（1）向左上移动（2）1是上旋球，2是不转球，3是下旋球．友情提示又前进又旋转的球体或柱体，由于空气相对它两侧的流速不同，在它的两侧形成了压强差，会使球体或柱体作曲线运动．足球中的“香蕉球”就是两侧压强差造成的缘故．课时作业★教材习题“动手动脑学物理”1～4题★补充习题1．如图13-5-13所示，A、B是两个上端开口的容器，它们构成的是一个______；当用一个管子沿B容器口吹气时，A容器中的液面会______（填“上升”、“下降”或“不变”）．2．太阳能汽车是直接利用太阳能为能源的一种新型汽车．如图13-5-14所示是一种太阳能汽车（右边是它的剖面图），从形状上看，这种汽车在高速行驶时对水平地面产生的压力与停在水平路面对地面的产生的压力相比______（填“变大”、“变小”或“不变”）3．如图13-5-15所示，在两根平行的木棒上平放着两个乒乓球，两个乒乓球之间间隔一定的距离，当向两个乒乓球中间的间隙用力吹气时，乒乓球将（）A．向两边滚B．向中间滚C．静止不动D．向同一侧滚动4．如图13-5-16所示，用一个漏斗向一支点燃的蜡烛的火焰吹气，烛焰将（）A．向左飘动B．向右飘动C．静止在原位置不动D．无法确定5．一艘很大的轮船以很高的速度，从一个小船旁很近处开过来时，小船则（）A．很容易被大船的气流和海浪推向远离大船处B．很容易被大船吸过来，而与大船相撞C．小木船与大船距离不变D．以上都有可能答案点拨课程导入问题示例：①用力吹气为什么气球不会被吹开，反而会靠拢？②是什么原因使“豪克”号撞击上“奥林匹克”号大船？问题研讨①问题1纸面上方流速大压强小；两张纸中间流速大压强小．问题2乒乓球上表面流速大压强小，下表面流速小压强大；A处流速小压强大，B处流速大压强小．问题研讨②问题横截面的形状都是上凸下平．课时作业教材习题“动手动脑学物理”1～4题提示与解答［第1题］提示：这是因为当列车经过时，人体靠近列车的一侧空气流动速度明显加快，使靠近列车一侧人体受到的大气压强变小，在人体两侧形成了压强差，使人体获得了一个指向列车的压力差，在这个压力差作用下，人容易扑向列车，而发生车祸事故．所以在站台候车时，人必须站在安全线以内．［第2题］提示：当嘴向B管吹气时，使A管上端开口处，空气流动速度加快，A管上端气压减小，小于烧杯液面上大气压强，烧杯中的水在大气压的作用下，进入A管，使A管水面上升．如果用力吹气，会使A管上端开口处压强变得更小，烧杯中的水，会沿着A管上升，最终会随着向左的气流一起喷出．这个现象可以用来制造喷雾器．［第3题］提示：鸟类的翅膀的形状，跟飞机的机翼有相同之处，就是形状不具有上下对称性，上部凸起，下部平坦，当它在空气中飞行时，上方气流的速度大，对翅膀的压强小，下方的空气流速小，对翅膀的压强大，这样就使翅膀上下表面两个压力大小不相等，这两个压力之差把鸟向上托．［第4题］提示：这是因为“过堂风”会使衣柜门的外侧空气流动速度加快，使衣柜外侧受到压强小于内侧压强，形成了压强差，从使衣柜门获得了一个向外的压力差，在这个压力差作用下，把衣柜门推开．补充习题1．连通器，下降2．变小3．B（点拨：向两个乒乓球中间吹气，乒乓球中间流速大，压强小）4．A（点拨：用漏斗吹气，使烛焰左侧流速大，压强小）5．B（点拨：两艘船并排行驶时，两船中间的流速大，压强小，由于小船质量小，惯性小，所以很容易在压力差作用下推向大船）