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第九章 压强
第4节 流体压强与流速的关系
八年级物理下册 人教版
第4节 流体压强与流速的关系
第4节
流体压强与
流速的关系
流体压强与流速的关系
飞机的升力
①通过实验，能总结出流体压强与流速的关系。
②能利用流体压强与流速的关系解释升力产生的原因，进而解释飞机在空中飞行的原因。
③能利用流体压强与流速的关系解释生活中的有关现象。
第4节 流体压强与流速的关系
小球为什么会被吸入管内呢？
中央电视台“是真的吗”节目中曾验证过：“无需吸气就能将球吸入水管”的说法， 你相信吗？请同学们欣赏：
课堂引入
课堂引入
第4节 流体压强与流速的关系
手握两张纸，让纸自然下垂，在两张纸中间向下吹气。
猜想两张纸将怎样运动
发现两张纸不但不分开，反而会靠拢。
是什么力使得两张纸靠拢？
我们已经学习了液体内部的压强及大气压强，都是流体静止时的压强，那么液体、气体处于流动状态时压强如何？
流体压强与流速的关系
一、流体压强与流速的关系
流体流动速度越快，
产生的压强越大。
流体流动速度越快，
产生的压强越小。
流体的压强与流动速度无关。
液体和气体都具有流动性，统称为流体。流体流动时产生的压强称作流体压强。
提出问题：流体产生的压强与流速有什么关系？
猜想与假设：
如图所示，在离桌边20~30cm的地方放一枚铝制硬币，在硬币前10cm左右放置一个高度约2厘米的木块，在硬币后放置一本与硬币厚度相当的笔记本。在硬币上方沿着与桌面平行的方向用力吹一口气，硬币就可能跳过木块。
一、流体压强与流速的关系
①探究实验：气体压强与气体流动速度的关系
是什么力使得硬币向上“跳”起来了？
实验中的硬币，上面只有空气与它接触。吹气时硬币向上“跳”，说明它下面空气向上的压力较大。硬币上下两面的面积相同，因此一定是下面空气向上的压强比较大。
实验分析：
空气流动
是什么力使硬币跳起来呢？
一、流体压强与流速的关系
由于吹气，硬币上面的流速变大，压强变小；硬币下方空气流速小，压强大。
压强p大
压强p小
结论①：在气体中，流速越大的位置，压强越小。
为什么三个玻璃管中的水柱高度不相同？
一、流体压强与流速的关系
②探究实验：液体压强与液体流动速度的关系
请同学们观看视频演示实验——《液体压强与流速的关系》
实验现象：三个玻璃管中的水柱不相同。
一、流体压强与流速的关系
实验分析：
水平管的粗细不同，水流动时，流量是相同的，故三段水平管中水的流速是不同的，粗管中的水流速v小，细管中的水流速v大。
水流动时，小竖管中水柱的高度不相同，根据液体的压强公式p=ρgh可知，各段水平管中水的压强不相同，粗管中水的压强大，细管中水的压强小。
υ小
υ小
压强小
υ大
结论② ：在液体中，流速越大的位置，压强越小。
压强大
压强大
一、流体压强与流速的关系
③结论
在气体和液体中，流速越大的位置，压强越小。
该结论也称“伯努利原理”。是由瑞士物理学家、数学家、医学家丹尼尔 伯努利在1738年提出的。他用能量守恒定律解决流体的流动问题，写出了流体动力学的基本方程，后人称之为“伯努利方程”，提出了“流速增加、压强降低”的伯努利原理。
伯努利家族，一个家族3代人中产生了8位科学家，后裔有不少于120位被人们系统地追溯过，他们在数学、科学、技术、工程乃至法律、管理、文学、艺术等方面声名显赫。
一、流体压强与流速的关系
中央电视台“是真的吗”节目中曾验证过：“无需吸气就能将球吸入水管”的说法。 同学们现在明白了吗？
视频欣赏——《无需吸气就能将球吸入水管》
一、流体压强与流速的关系
①解释本节课开始做的“吹纸”实验
吹气时，两张纸条内侧空气流动快，压强变小，而纸条外侧的大气压强相对较大，存在压强差，因而有压力差，是这个压力差把两纸条压到了一起。
压强p大
压强p大
一、流体压强与流速的关系
②为什么火车站和地铁站的站台上要画一条安全线？
当火车或地铁进站时，会带动人和车之间的空气的流速加快，根据流体压强与流速的关系可知，人外侧空气流速慢压强大，而内侧流速快压强小，会产生一个向内侧的压强差，将人推向火车，易出现危险。
地铁站台的安全线
火车站台的安全线
一、流体压强与流速的关系
③分析喷雾器的工作原理
喷雾器的小孔处比较细，当有气体流出时，空气流速快，压强小，容器里液面上方的空气压强大，液体就沿着细管上升，从管口流出后，受气流的冲击，被喷成雾状。
喷雾器
你能解释乒乓球靠拢的原因吗？
压强大
压强大
压强小
流速快
分析：在两个乒乓球中间，水的流速变大，压强变小，而球外边的水的流速小，压强大，形成压强差，因此乒乓球会靠拢。
一、流体压强与流速的关系
④如图所示，在盛水的浅容器中放入两个乒乓球，使两球间隔一定的距离且静止。现在用一细纸管向两乒乓球中间吹气，观察现象。
非洲草原犬鼠的洞穴有两个出口，一个是平的，另一个则是隆起的圆形土堆。
⑤草原犬鼠的洞穴
一、流体压强与流速的关系
实际上，两个洞口的形状不同，决定了洞穴中空气流动的方向。吹过平坦表面的风运动速度小，压强大；吹过隆起表面的风速度大，压强小。因此，地面上的风吹进了犬鼠的洞穴，给犬鼠带去了习习凉风。
压强大
压强小
空气流动方向
飞机的升力
二
二、飞机的升力
几十吨重的飞机为什么能够腾空而起？原来是利用了流体压强知识。
机翼的形状基本是上凸下平。
机翼截面图
机翼的形状对飞机的起飞起了很重要的作用。
你观察过飞机的机翼吗？它的横截面是什么形状的？
机翼 上表面 下表面
空气流速
压强
产生升力原因
二、飞机的升力
机翼产生向 的压强差
小
小
大
上
①飞机升力的产生
机翼上、下表面的压强差是产生升力的原因。
飞机起飞之前，先得在跑道上跑一段距离。飞机向前跑，空气就相对地向后移动。
因为机翼的形状基本是上凸下平，所以上方空气流速加大，压强减小，机翼上方与下方存在压强差，因而有压力差，这就形成向上的升力。
大
F1 ＜F2
二、飞机的升力
诗人杜甫在《茅屋为秋风所破歌》中写到：“八月秋风尚怒号，卷我屋上三重茅”，请你分析诗中包含的物理道理。
诗中的意思是：八月里秋深，狂风怒号，狂风卷走了我屋顶上好几层茅草。
大风吹过时，屋顶的茅草由静止变为运动，“卷”说明力可以改变物体的运动状态。
风刮过屋顶，屋顶上方的空气流动速度大，压强小；屋内空气流动速度小，压强大，屋顶受到向上的压强大于向下的压强，受到的向上的压力大于向下的压力，产生一个向上的压力差，将茅草吸上去。
故答案为：力可以改变物体的运动状态；空气振动发声；气体流速越大，压强越小。
二、飞机的升力
大
小
大
小
上
视频欣赏——《飞机升力的产生》
动手动脑学物理
三
三、动手动脑学物理
1. 如图，在火车站或地铁站，离站台边缘一定距离的地方标有一条安全线，人必须站在安全线以外的区域候车。请分析，为什么当列车驶过时，如果人站在安全线以内，即使与车辆保持一定的距离，也是非常危险的。
当列车驶过时，列车周围的空气流速增大，压强减小。此时如果人站在安全线以内，人身体前后有压强差，因而有压力差，这个压力差会把人压向列车，非常危险。所以人必须站在安全线以外的区域候车。
三、动手动脑学物理
2. 风沿着窗外的墙面吹过时，窗口悬挂的窗帘会飘向窗外；居室前后两面的窗户都打开时，“过堂风”会把居室侧面摆放的衣柜门吹开。请解释以上现象的原因。
风沿着窗外的墙面吹过时，窗外空气流速大，压强小，窗内外存在压强差，因而有压力差，使窗帘飘向窗外。
有“过堂风”吹过时，衣柜门外空气流速大，压强小，柜门内外存在压强差，因而有压力差，使衣柜门被吹开。
三、动手动脑学物理
3．据说1912年秋天，当时世界上最大的轮船之―――奥林匹克号在全速前进，另一艘比它小得多的霍克号军舰，沿着与它的航线几乎平行的方向疾驶，两船最句相距100m左右，随后相互靠近。一件令人吃惊的事发生了：霍克号突然偏离丁自己的航道，向奥林匹克号直冲过来。最后，两船剧烈相撞，霍克号把奥林匹克号撞出了一个大洞。请你用所学的物理知识解释这一事故发生的原因。
两船平行急速行驶时，两船间水流速度大，压强小，船内外侧存在压强差，因而有压力差，使得两船相撞。
三、动手动脑学物理
4. 如图，把长20cm左右的饮料吸管A插在盛水的杯子中，另一根吸管B的管口贴靠在A管的上端。往B管中吹气，可以看到A管中的水面上升，这是什么原因？
如果用力吹气，A管中的水将从管口流出，想一想，这个现象有什么实用价值
往B管中吹气时，A管上方空气流速加大，压强减小，杯中水面上方与A管上方存在压强差，因而有压力差，使A管中的水面上升。
利用这种现象可以制作喷雾器。
课堂总结
四
四、课堂总结（一）
流体压强与
流速的关系
飞机的升力
流体压强与流速的关系
在气体和液体中，流速
越大的位置，压强越小
机翼上下表面
存在压强差
机翼上表面空气
流速大，压强小
机翼下表面空气
流速小，压强大
四、课堂总结（二）
拓展性实验——《用传感器研究气体的流速与压强的关系》
课堂练习
五
1．如图所示，以下四个关于“流体压强与流速的关系”的现象中，压强大小关系正确的是（ ）
五、课堂练习
A
在气体和液体中，物体的形状决定了流体的流速，流速越大的位置，压强越小。四个图中，A图正确。
五、课堂练习
输液管横截面积越大，水的流速越慢，产生的压强越大，水的高度越大。所以选项B正确。
2. 如图所示，在一段输液管粗细不同的部位，分别插入两根相同的口服吸管（图中a、b处），用注满水的大注射器通过输液管向外注水（演示时整个装置内注满水）。图中a、b处喷出水的高度不同，该现象说明（ ）
A. a处水的流速大、压强小
B. a处水的流速小、压强大
C. b处水的流速大、压强大
D. b处水的流速小、压强小
B
五、课堂练习
如图所示，遮阳伞上面为凸面，当电动车快速行驶时，上方空气流动的速度变大，压强变小，遮阳伞会产生一个向上的压强差，因而产生一个向上的压力差。
D
3．近期交警部门加大对电动车安装遮阳伞的检查拆除力度，遮阳伞虽能遮挡阳光，但存在安全隐患，当电动车快速行驶时，如图所示，下列说法正确的是 ( )
A. 遮阳伞上边空气流速小，压强小，伞面被向下压
B．遮阳伞下边空气流速大，压强小，伞面被向上吸
C．遮阳伞上边空气流速大，压强大，伞面被向下压
D．遮阳伞下边空气流速小，压强大，伞面被向上吸
五、课堂练习
A
4. 龙卷风的实质是高速旋转的气流，它能把地面上的物体“吸”起卷入空中（如图所示），龙卷风能“吸”起物体的主要原因是（ ）
A．龙卷风内部的气压远小于外部的大气压；
B．龙卷风增大了空气对物体的浮力；
C．龙卷风使物体受到的重力变小了；
D．龙卷风产生了强大的静电，将物体吸上天空
龙卷风的是高速旋转的气流，龙卷风内部的气压远小于外部的大气压，地面上的物体靠近龙卷风的一面，流速快，压强小，会受到一个压力差，所以会被“吸”起卷入空中。
所以选A。
5. 你是否有这样的经历：撑一把雨伞行走在雨中，如图所示，一阵大风吹来，伞面可能被“吸”，严重变形。下列有关这一现象及其解释，正确的是 （ ）
A. 伞面被向下“吸”
B. 伞上方的空气流速大于下方
C. 伞上方的空气流速等于下方
D. 伞上方的空气流速小于下方
五、课堂练习
B
雨伞基本上是上凸下平的形状，有大风时，雨伞上方气流速度大，压强小，存在一个向上的压强差，因而会产生一个向上的力，把雨伞“吸”上去。所以选B。
五、课堂练习
6. 跑车在车尾安装了一种“气流偏导器”，由于“气流偏导器”上表面平直，下表面呈弧形向下凸，当跑车高速行驶时，流过它上方的空气速度比下方空气速度 （选填“大”或“小”），此时，上方空气压强比下方空气压强 （选填“大”或“小” ），这样，“气流偏导器”受到一个向 （选填“上”或“下”）的压力差，从而使车轮抓紧地面。
小
大
下
气流偏导器
F1 ＞F2
四、课堂练习
7．小明乘坐高铁时发现，在离站台边缘1米左右的地方有一条白色安全线，如图（a）所示。当列车即将进站时间，站台工作人员反复提示：“请乘客们站在安全线以外候车！”。为什么乘客必须站在安全线以外候车呢？
为了探究气体流动时压强大小的特点，小明将两纸片靠拢，纸片下端自然下垂，如图（b）所示。然后他向两纸片间慢速吹气，实验现象如图（c）所示，接着他快速吹气，实验现象如图（d）所示。
①分析比较图7（b）、（c）、（d）的实验现象可知： 。
②结合上述结论，解释“列车进站时，为什么乘客必须站在安全线以外候车？”
四、课堂练习
7．为了探究气体流动时压强大小的特点，小明将两纸片靠拢，纸片下端自然下垂，如图（b）所示。然后他向两纸片间慢速吹气，实验现象如图（c）所示，接着他快速吹气，实验现象如图（d）所示。
①分析比较图（b）、（c）、（d）的实验现象可知： 。
②结合上述结论，解释“列车进站时，为什么乘客必须站在安全线以外候车？”
①分析比较图（b）、（c）、（d）的实验现象可知：气体流动时，气体的压强会变小，并且气体的流速越快，气体的压强越小。
②若站在安全线以内，当列车进站时，其周围的空气随列车一起运动，流动速度变快，压强变小，而人身后的空气流速较小，压强较大，形成向车身方向的压强差，会把人推向列车，发生危险。
