初中物理人教版八下9.4流体压强与流速的关系教案

9.4流体压强与流速的关系
【学习目标】
1．初步知道流体具有流动性特点。
2．初步了解流体的压强与流速的关系。
3．初步了解机翼升力产生的原因。
4．教学设计立足于实验探究，通过实验观察、分析与总结，使学生获得较多的感性认识。
【教学重难点】
重点：探究验证气体压强与流速的关系的过程。
难点：用流速与压强的关系来分析生活中的实际问题。
【教学方法】
启发诱导法、实验探究法、讨论法、观察对比法。
【教学过程】
新课导入：
动手做一做：使劲吹气，乒乓球会怎样运动？
学生动手实验，引起学生学习兴趣，激发学生的学习热情。
新课讲授：
探究点一、流体压强与流速的关系
活动1：物理学中把具有流动性的液体和气体统称为流体。前面我们已经学过液体内部的压强和大气压，它们都是流体静止时的压强。当液体和气体处于流动状态时其压强又会怎样？
活动2：想想做做
如图，在离桌边20-30 cm的地方放一枚铝质硬币，在硬币前10 cm左右放置一个高度约2 cm的木块，在硬币后放置一本与硬币厚度当的笔记本。请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。
是什么力使得硬币向上“跳”起来了？
解释： 硬币与桌面间总有一定的缝隙，这样硬币的下方和上方都有空气。没有吹气时，硬币上面的空气与下面的空气可看做静止，这时硬币上面的空气对硬币向下的压强等于下面的空气产生的向上的压强，硬币受力平衡而静止。
吹气时硬币向上“跳”，说明它上面空气向下的压力比较小，下面空气向上的压力比较大。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。由于吹气，硬币上面空气的流速变大了。
由此我们猜想：是不是气体的压强跟气体的流速有关系？
活动3：实验探究：气体压强与气体流速有关
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。
是什么力使得两张纸靠拢？
结论：气体压强与气体流速有关，气体在流速大的地方压强较小；反之，在流速小的地方压强较大。
活动4：实验探究：液体压强与液体流速有关
记录实验现象
液体流速 上方液柱 分析流体压强
粗管 小 较高
细管 大 较低
分析实验现象
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。液体流速越大的位置，压强越小；流速越小的位置，压强越大。
更多的实验结果表明，在气体和液体中，流速越大的位置，压强越小。
探究点二、飞机的升力
活动1：思考与讨论：
几十吨的飞机为什么能够在空中飞行？秘密在于机翼。你观察过飞机的机翼吗？
活动2：动手做一个机翼模型
把纸按图甲的尺寸剪下，折成图乙的形状，并用小段胶带固定，这就是飞机机翼的模型。MN是固定在“机翼”前端的细线。把细线拉平绷紧，用嘴对着“机翼”前端细线的位置用力沿水平方向吹气，可以看到“机翼”在气流的作用下向上翘起。这是什么原因？
活动3：观察并思考总结：
借助图，我们可以看到机翼横截面的大致形状，其上表面呈弯曲的流线型，下表面则比较平。飞机前进时，机翼与周围的空气发生相对运动，相当于气流迎面流过机翼。气流被机翼分成上、下两部分，由于机翼横截面的形状上、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，它对机翼上表面的压强较小；下方气流通过的路程较短，速度较小，它对机翼下表面的压强较大。这样，机翼上、下表面就存在着压强差，因而有压力差，这就是产生升力的原因。
活动4：生活中有关流体压强与流速关系的现象
草原犬鼠的“空调”洞穴
铁路旁有防护网
地铁站台安装屏蔽门
课堂练习：
1．下列关于压强的说法正确的是　　
A．马德堡半球实验首次测出大气压强值
B．菜刀的刀刃薄，是通过减小受力面积来减小压强
C．栏河坝设计成下宽上窄，利用了液体压强大小随深度增加而减小的特点
D．飞机升力是由于机翼上下表面的空气流速不同造成压强差所引起的
【答案】D
【解析】．马德堡半球实验首次证明大气压的存在，托里拆利实验第一次测出了大气压的数值，故错误；
．菜刀的刀刃薄，在压力一定时，通过减小受力面积来增大压强，故错误；
．拦河坝设计成下宽上窄，利用了液体压强大小随深度增加而增大，故错误；
．飞机机翼为流线型，即上方为凸型，下方是平的；等质量的空气在相同的时间内同时通过机翼的上表面和下表面，由于上表面弯曲，下表面平直，所以空气通过机翼上表面的流速大，通过下表面的流速较小。因为机翼上方的空气流速大，压强较小；机翼下方的空气流速小，压强大，所以机翼受到一个向上的压强差，飞机受到向上的升力，故正确。
故选：。
2．下列现象不能用流体压强与流速的关系来解释的是　　
A．飞机的机翼受到升力
B．并列行驶的军舰不能“靠的太近”
C．树上的苹果落向地面
D．乒乓球运动员拉出的“弧圈球”
【答案】C
【解析】
．飞机的机翼上方空气流速快、压强小，机翼下方空气流速慢、压强大，产生向上的压强差，形成“升力”，是流体压强与流速的关系，故不合题意；
．并列行驶的军舰“靠得太近”，会因为中间流速快，压强小，发生撞击，故不合题意；
．树上的苹果从树上竖直下落，是因为苹果受到了重力的作用，故与压强与流速无关，故符合题意；
．球的急速旋转，带动了空气的旋转，球的上方空气的旋转方向与空气相对于球的运动方向相反，两者抵消，空气流速慢。而下方空气的旋转方向与空气相对于球的运动方向相同，两者迭加，空气流速快。故球的上方空气流速慢，压强大，下方流速大，压强小而下沉，故不合题意。
故选：。
3．中央2套有一档“是真的吗”的科普栏目，实验员在一端开口的玻璃管中并注满水，在管口处放置一个乒乓球（球直径比管直径略小），倒立过来后，如图所示，管内的水向下流动的同时，乒乓球无需推动能自动向上移，是真的吗　　
A．假的，球因为水的压力而向下落
B．假的，球因为重力而向下落
C．真的，球因为水的浮力而向上移
D．真的，球因为大气压力而向上移
【答案】D
【解析】倒立过来后，乒乓球上方气体压强小，下方与空气直接接触，会受到大气压强的作用，乒乓球上下表面会有一个压力差（方向向上），所以乒乓球无需推动能自动向上移，所以是真的，故错误，正确。
故选：。
4．成都的清晨风景如画，锦城湖上薄雾缥缈，当太阳升起，薄雾散去，江岸大树拖着长长的影子几只白鹭从江面轻快地掠过，水下的沙石清晰可见，对这些场景的形成解释不正确的是　　
A．“薄雾”的形成是水蒸气的液化现象
B．大树的影子是光的直线传播形成的
C．看见水下的“沙石”是光发生折射形成的虚像
D．白鹭飞翔时，翅膀上方空气流速小于下方，使上方的压强小于下方，从而形成升力
【答案】D
【解析】
．“薄雾”的形成是水蒸气液化形成的小水滴，故正确；
．大树的影子是光的直线传播形成的，故正确；
．看见水下的“沙石”是光发生折射形成的虚像，而不是实像，故正确；
．白鹭飞翔时，翅膀上方空气流速大于下方，流速大的地方压强小、流速小的地方压强大，所以翅膀上方的压强小于下方，从而形成了翅膀的升力，故错误。
故选：。
5．小明将两个相同的一次性塑料杯叠放在一起，用吹风机以恒定风速沿上杯口水平吹气，发现塑料杯被吹出，如图，有人认为这是因为“上杯口流速大，压强小”使杯子飞出，也有人认为这是因为“吹气时有气体进入下面的杯子中将上面的杯子顶上来”。为进一步验证以上两种解释，下列方案不可行的是　　
A．将两塑料杯的底都剪去，再次重复实验，观察杯子情况
B．将下面的塑料杯的底剪去，再次重复实验，观察杯子情况
C．在上面的塑料杯底开一个孔，再次重复实验，观察杯子情况
D．将上面塑料杯的杯口剪去，使其低于下面塑料杯的杯口，再次重复实验，观察杯子情况
【答案】A
【解析】．将两塑料杯的底都剪去，杯子不会飞出去，只是杯中有向上的气流，这样既不能说明上杯口流速大，压强小也不能说明吹气时有气体进入下面的杯子中将上面的杯子顶上来，故符合题意；
．无论是在上面的塑料杯底开一个孔还是将下面的塑料杯的底剪去都能使上面杯子内外的气压相同，不可能是因为“吹气时有气体进入下面的杯子中将上面的杯子顶上来”；故不符合题意；
．上杯口低于下杯口，导致上杯口空气流速与上杯底空气流速都小，近似为0，不存在压强大小问题，如果再飞出，说明有气体进入下杯中将上杯顶起来，故方案可行，故不符合题意。
故选：。
课堂小结：
1．流体 ：气体和液体都具有流动性，统称为流体；
2．流体压强与流速的关系：流速大的位置压强小，流速小的位置压强大；
3．飞机升力：机翼上下表面压强差是产生升力原因；
4．流体压强与流速的关系的现象。
作业布置：
完成配套课后练习。
【板书设计】
9.4流体压强与流速的关系
1．流体压强与流速的关系
实验结论：在液体和气体中，流速越大的位置，压强越小；
流速越小的位置，压强越大。
2．飞机的升力
上、下表面压强差-----压力差-----升力
【课后反思】
本节课的最大特点是学生实验多。为了防止实验过多造成课堂混乱的局面，我将实验分成几个层次，通过演示实验、分组实验的方法取得了较好的效果。在学生分组实验时，根据学生层次的需要，我通过图片提示的方法帮助学生顺利地完成了实验设计。
由于本节课的内容与生活实际紧密联系，因此在课堂上充分挖掘生活中和流体压强与流速关系的实例，并用所学知识解释产生这种现象的原因，培养了学生理论联系实际的能力，也体现了中考的理念。
A
B
C
D