9.4 流体压强与流速的关系 同步导学案 初中物理人教版八年级下册（Word版含答案）

9.4 流体压强与流速的关系
学习目标
1．通过实验，能总结出流体的压强与流速的关系。
2．能利用流体的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．能利用流体的压强与流速的关系解释生活中的有关现象。
学习重难点
【学习重点】
知道流体压强与流速的关系。
【学习难点】
了解飞机的升力是怎样产生的。
学习过程
【自主预习】
1．物理学中把具有流动性的液体和气体统称为流体．
2．在气体和液体中，流速越大的位置，压强越小；流速越小的位置，压强越大.
3.飞机机翼横截面形状的上下不对称，使得机翼上下受到空气的压力不同，便产生了作用在机翼上的向上的升力．
【合作探究】
探究一：流体压强与流速的关系
想想做做：口吹硬币跳越木块
在离桌边２0～３0cm处放一铝质的硬币，在硬币前10cm左右放一高约为2cm直尺或钢笔支起一个栏杆，在硬币上方沿着与桌面平行的方向用力吹一口气，硬币就可能跳过栏杆，是什么力使硬币跳起来？
问题：是什么力使得硬币向上“跳”起来呢？
分析：硬币与桌面间总有一定的缝隙，硬币的下方和上方都有空气。当在硬币上方沿着与桌面平行的方向吹气时，硬币上方气体的流速大，压强小，下方气体的流速小，压强大。产生向上的压力差。
做一做 1：一只漏斗和一个乒乓球，怎么可以让乒乓球在漏斗口不掉下来？（可以有几种方法？）
方法1：把乒乓球堵在下端口。然后用力把直管内的空气吸走。
方法2：把乒乓球放在下端口附近，不堵住漏斗口。用力向下吹气。
做一做 2：用手握着两张纸，让纸下垂，在两张纸的中间向下吹气，你会发现什么现象？为什么？
现象：在两纸中间快速向下吹气，如图所示，会看到两张纸靠拢(选填“靠拢”或“分开”)。
原因：外侧气体对纸的压力大于(选填“小于”“大于”或“等于”)内侧气体对纸的压力，因为受力面积相等，所以外侧气体对纸的压强大于(选填“小于”、“大于”或“等于")内侧气体对纸的压强，由此可以得出：吹气时，纸条内侧空气流动快，压强变小；纸条外侧空气流动慢，压强大，两纸条被吸到了一起。
归纳总结：气体流速大的地方压强小，在流速小的地方压强大。
实验探究：探究液体压强与流速关系
连通器里的液体静止时，液面是相平的，那么当连通器里的液体流动时，液面还是相平的吗？容器底部的压强还是否相同？
实验现象：
液体流速 上方液柱 分析流体压强
粗管A 小 C：较高 较大
细管B 大 D：较低 较小
实验现象分析：每秒流经管子不同截面的液体体积相等。横截面积大的位置流速小，横截面积小的位置流速大。流速越大，所受到的压强越小，因此液柱越低。
实验结论：在液体中，流速越大的位置压强越小，流速越小的位置压强越大。
2. 流体的压强与流速的关系
流体(气体和液体)中，流速越大的位置压强越小，流速越小的位置压强越大。
3.生活中有关流体压强与流速关系的现象：
(1)航海规则为什么规定，两艘轮船不能近距离同向航行？
原因：这是因为当两船并行时，两船内侧水的流速大于两船外侧水的流速，造成内侧水的压力小于外侧水的压力，进而使两船逐渐靠拢，酿成海难事故。
(2)草原犬鼠的“空调”洞穴
犬鼠的洞穴有两个出口，一个是平的，另一个则是隆起的土堆。这是为什么呢？
原因：风从地表吹过，在平直洞口处流速小，压强大；在凸起洞口处流速大，压强小，两个洞口间具有压强差，在洞穴内产生风。
(3)喷雾器原理
原理：小孔处空气流速快，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。
(5)跑车的尾翼
跑车车身形状和机翼类似，高速飞驰时，如果产生向上的力就会发飘，会造成行驶不稳定。
原理：车尾翼板象“装反了的机翼”，上方压强大于下方，给车身向下的较大压力，既增加了稳定性，加大了与地面之间的摩擦，增大了动力。
探究二：飞机的升力
几十吨重的飞机为什么能腾空而起？秘密在于：飞机的机翼。
1.机翼上下表面的压强差是产生升力的原因。
原理：飞机前进时，机翼与周围的空气发生_相对运动，相当于有气流迎面流过机翼，气流被机翼分成上下两部分，由于机翼横截面积形状上下不对称，在相同时间内，机翼上方气流通过的路程较_长_，因而速度较大，它对机翼的压强较__小_；下方气流通过的路程较__短_，因而速度较__小_，它对机翼的压强较__大__。因此，在机翼的上下表面存在__压强差__，这就产生了向__上__的升力。
飞机的升力：气流在机翼上下表面由于流速不同、压强不同产生的压力差，这就是向上的升力。
2. 鸟在空中滑翔
如图所示，鸟类展开双翅，即使不扑打，也能在空中滑翔而不会跌下来．
鸟类的翅膀横截面与飞机机翼很相似，观察图，分析鸟类展开双翅，即使不扑打，也能在空中滑翔而不会跌下来的原因。
分析原因：鸟翅如同机翼，鸟翅的上方是曲面，下方近似于平面，气流通过上方的速度大于下方气流的速度。因此上方的压强小于下方的压强，产生向上的升力，所以鸟在空中滑翔不会掉下来。
【精讲点拨】
1.流体压强规律不仅适用于气体，也适用于液体.
2导致物体流速大的原因有以下四种情况：
(1)外力导致流体流速变大，如用力吹气．
(2)高速运动的物体带动流体流速变快，如列车周围的气体流速变快．
(3)同一流体在相同的时间内，通过较大的路程处流速大．
(4)同一流体经不同的横截面时，流过横截面小的位置流速大，如河道狭窄处水的流速大．
【归纳整理】
导学检测
1.如图所示，不能用流体压强与流速的关系来解释的是（ ）
A．图甲所示向两张纸中向吹气，纸张向中间靠拢
B．图乙所示用吸管吸饮料
C．图丙所示向B管吹气，A管中的水面上升
D．图丁所示飞机产生升力的原因
【答案】B
【解析】A．图甲所示向两张纸中向吹气，两张纸中间的空气流动速度大，压强小，两张纸外侧空气流动速度小，压强大，从而产生向内的压强差，纸张向中间靠拢，故A不符合题意；
B．用吸管吸饮料时，吸管内的气压减小，小于外界大气压，在外界大气压的作用下，将饮料压入口中，这是利用大所压强的原理，故B符合题意；
C．图丙所示向B管吹气，A管上方空气流动速度大，从而使管内的气压小，在外界大气压作用下，将液体往上压，故C不符合题意；
D．在机翼的上表面空气流动速度大小，压强小；机翼的下表面空气流动速度小，压强大，产生一个向上的压强差，从而产生一个向上的压力差，使飞机获得升力，故D不符合题意。故选B。
2.下列实例中，没有用到“流体流速快的位置压强小”这个原理的是
A．用吸管吸起杯中饮料 B．列车站台边缘设置“安全线”
C．两艘轮船不得并排疾驶 D．窗外沿墙面吹风，窗帘飘向窗外
【答案】A
【解析】A．用吸管吸起杯中饮料，是利用外界大气压的作用将饮料压入吸管内，故A符合题意；
B．火车站台边缘处标有一条安全线，人必须站在安全线以外位置候车。其原因是火车急速驶过车站时，安全线以内的空气流速大、压强小，故B不符合题意；
C．两艘轮船不能近距离并排航行，是为了防止因两船内侧水流速度大于外侧水流速度，造成内侧压强小于外侧压强，致使两船相碰，故C不符合题意；
D．风沿着外墙吹过时，窗帘外侧空气流速大，压强小，内侧空气流速慢，压强大，窗帘受到向外的压强大于向内的压强，把窗帘压向窗户外面，故D不符合题意。故选A。
3.下列关于压力和压强的说法正确的是（　　）
A．重力大的物体产生的压力也大
B．大气对处于其中的物体都有压强
C．流体的流速越大，流体的压强越大
D．相同深度的液体对容器底部产生的压强相同
【答案】B
【解析】A．重力大的物体产生的压力不一定也大，只有水平面上的物体，产生的压力等于其重力，故A错误；
B．空气有重力，并和液体一样具有流动性，所以空气对浸没在它里面的物体向各个方向都能产生压强，故B正确；
C．流体的流速越大，流体的压强越小，故C错误；
D．液体压强与液体的深度和液体的密度有关，相同深度的液体，如果液体的密度不同，液体对容器底部产生的压强不相同，故D错误。故选B。
4.如图所示，一辆轿车在平直公路上高速行驶时，其上、下表面相比较（　　）
A．轿车上表面空气流速小压强大 B．轿车上表面空气流速大压强小
C．轿车下表面空气流速小压强小 D．轿车下表面空气流速大压强大
【答案】B
【解析】轿车的形状为上凸下平，在平直公路上高速行驶时，轿车上方空气流速大、压强小，下方空气流速小、压强大。故选B。
5.列车驶过车站时，站台上的人必须站在安全线以外的区城。因为这时列车周围的空气（ ）
A．流速增大，压强减小 B．流速减小，压强减小。
C．流速增大，压强增大 D．流速减小，压强增大
【答案】A
【解析】流体在流速快的地方压强小，列车驶过车站时，使人和火车之间的空气流动速度快，压强变小，离站台远的地方气体相对流速较慢，压强较大，人离火车太近，人在内外压强差的作用下，被强大的气流压向列车，从而造成危险。故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。
6.近期交警部门加大对电动车安装遮阳伞的检査拆除力度 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
【答案】D
【解析】伞的形状是上方凸起的，当气流经过时，上方的流速大，压强小，下方的流速小，压强大，伞下方的气压大于伞上方的气压，这样就会产生一个向上的升力，使伞容易被风吸起来，使电动车不能平稳行驶。故选D。
7.以下选项中，没有利用“流体压强与流速的关系”的是（ ）
A．图甲，赛车尾部安装气流偏导器 B．图乙，气垫船船体脱离水面行驶
C．图丙，飞机的机翼设计成流线型 D．图丁，高铁站站台上划定安全线
【答案】B
【解析】A．图甲，赛车尾部安装气流偏导器，利用了“流体压强与流速的关系”产生向下的压力差，从而使赛车获得更大的摩擦力，故A不符合题意；
B．图乙，气垫船船体脱离水面行驶，是通过向下喷气使船体离开水面，没有利用“流体压强与流速的关系”，故B符合题意；
C．图丙，飞机的机翼设计成流线型，利用了“流体压强与流速的关系”产生向上的压力差，使飞机获得升力，故C不符合题意；
D．图丁，高铁站站台上划定安全线，是用来防止由于“流体压强与流速的关系”而产生向铁轨里的压力差所带来的危险，故D不符合题意。故选B。
8.下列物体在升空过程中，应用流体压强与流速关系的是（　　）
A．飞机 B．飞艇 C．热气球 D．氢气球
【答案】A
【解析】A．飞机起飞时，机翼上方空气流速大、压强小，机翼下方空气流速小、压强大，从而产生了令飞机上升的升力，故A符合题意；
BCD．飞艇、热气球、氢气球它们都是利用空气的浮力升空的，故BCD不符合题意。故选A。
9.如图所示，把纸条放在嘴边，用力沿纸条上方向前吹气，会发现纸条向上飘动。这是因为________，从而推动纸条向上运动。
【答案】纸条上方气体流速大，气体压强小
【解析】由图可以看出，吹气时纸条上方空气流速大，压强变小，下方的空气流速不变，压强不变，纸条下方受到的向上的压强大于纸条上方向下的压强，故纸条在压强差的作用下飘起来。
10.如图所示，“歼31”是我国自主研发具有隐形功能的一种四代战机。飞行时，以__________（填“地面”或“飞机”）为参照物，飞行员是静止的；飞机能够升空，是因为机翼上方的空气流速比下方的__________（填“快”或“慢”），从而产生了较大的升力。
【答案】 (1). 飞机 (2). 快
【解析】[1]“歼31”是我国自主研发具有隐形功能的一种四代战机。飞行时，以飞机为参照物，飞行员与飞机的位置不发生变化，所以飞行员是静止的；
[2]飞机能够升空，是因为机翼上方的空气流速比下方的快，当空气流速越快，压强越小，所以机翼上方压强小，而机翼下方压强大，此压强差产生升力。
现象：乒乓球会旋转，悬浮在空中。
原因：球上方气体流速快，气压小。球下方气体流速慢，气压大。
现象：球被压在漏斗口，静止不动。
原因：因为管内的空气被吸走，球是被大气压压在漏斗口的。
甲 乙 丙 丁
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