9.4 流体压强与流速的关系
【学习目标】
1.通过实验,能总结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,进一步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。
【教学重难点】
重点:通过实验体验流体压强与流速的关系。
难点:利用流体压强与流速的关系解释相关现象,理解飞机升力产生的原因。
【教学方法】
实验法、讲授法。
【教学过程】
一、新课导入:
大家听说过龙卷风吧!为什么龙卷风会轻而易举地掀开房顶呢?飞机又是怎样起飞的呢?原来,这些现象都和流体压强有关。让我们一起学习流体的压强与流速的关系,揭开谜底。
二、新课讲授:
(一)流体压强与流速的关系
水翼船破浪前进、喷雾器喷水。两个实例涉及的气体与液体都是具有流动性的物体,如水、空气……具有流动性的气体、液体,我们统称为流体。液体和气体,它们对物体产生的压强叫流体压强。
上面涉及的气体与液体都是具有流动性的物体,如水、空气……具有流动性的气体、液体,我们统称为流体。液体和气体,它们对物体产生的压强叫流体压强。
想想做做:“硬币跳高”实验,学生完成这个小实验。
学生之间相互比赛,优胜者分享经验,说明原理:吹硬币时上方的空气流速增大使硬币跳起,是因为硬币上方压强小,下方压强大,将硬币托起。
学生分组实验一:气体中流体压强与流速的关系。
教师帮助学生明确实验要求,分组进行如下几个实验的实验探究。
(1)将两张白纸正对且下垂,用力向中间吹气,观察两张纸将会怎样运动;
(2)纸条一端贴近下嘴唇,用力向纸条上方吹气,观察发生的现象;
(3)将一张纸折成∩形平放在桌子上,用力向∩形纸的下方与桌面之间的空间吹气。
小组交流讨论,分析实验现象并总结实验结论。
实验现象:
(1)将两张白纸正对且下垂,用力向中间吹气,发现白纸相互靠拢;
(2)纸条一端贴近下嘴唇,用力向纸条上方吹气,纸条飘了起来;
(3)将一张纸折成∩形平放在桌子上,用力向∩形纸的下方与桌面之间的空气吹气,纸被压平。
师生分析初步归纳实验结论:在气体中,气体流速越小的位置,气体压强越大。
学生分组实验二:液体中,流体压强与流速的关系。
将两只纸船分别用细线系好前后两端,放在盛有水的水槽中,使两只小纸船平行,用注射器向两船中间的水域冲水,看两只小船是靠近还是远离。
学生观察到实验现象:两只小纸船撞在了一起。
引导学生结合前面所学知识加以解释:两只平行在水中的小船,中间水道狭窄,水流速度快,压强小,而小船外侧流速慢,压强大,将小船推向中间,使两只小船相撞。
师生分析初步归纳:在液体中,液体流速越大的位置,液体压强越小。
教师归纳总结两个实验结论:在气体和液体中,流速越大的位置,压强越小。
(二)飞机的升力
教师利用多媒体展示:飞机图片。
教师提出问题:质量为几十吨的飞机为什么能够在空中飞行?
学生认真观察飞机图片上的机翼形状,有什么特点?
教师播放动画:利用多媒体课件播放飞机起飞的动画,根据机翼上下空气流速的提示,引导学生仔细分析飞机升力产生的原因。
教师讲解:下面我们一起来分析一下机翼是怎样产生向上的升力的。如下所示为一个机翼的纵剖面图:
空气流过机翼时,流线被迫变得弯曲。以翼型的翼弦为界把气流分成上下两部分。在相同时间内,机翼上方气流通过的路程较长,因而机翼上方的流速v2大于前方的流速v1,因而机翼上方的压强p2就小于机翼前方的压强p1;在下半部分,由于空气水平地流过机翼下方,机翼下方的流速v3就大致等于前方的流速v1,因而机翼下方的压强也就大致等于前方的压强p1,由此可知,机翼下方的压强就大于机翼上方的压强p2。这就产生了作用于机翼上的向上的升力。
教师总结:机翼的形状决定了机翼上下表面空气的流速不同,使机翼上下方产生压强差,这一压强差使飞机获得向上的升力。
三、课堂练习:
1.龙卷风的实质是高速旋转的气流。它能把地面上的物体或人畜“吸”起卷入空中。龙卷风能“吸”起物体是因为( )
A.龙卷风内部的压强远小于外部的压强
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
D.迷信说法中的“龙”把物体“抓”到空中
2.把长10 cm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A管的上端,如图所示,往B管中吹气,可以看到A管中的水面( )
A.上升 B.下降
C.不变 D.无法判断
3.如图所示,跑车往往会在车尾安装气流偏导器,气流偏导器上表面平直,下表面呈弧形凸起,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________,此时,上方空气压强比下方空气压强________,这样,气流偏导器受到一个向________的压力差,从而使车轮抓紧地面。
【答案】1.A 2.A 3.小 大 下
四、课堂小结:
通过本节课的学习,你学到了什么?有什么成功的体会和经验?
1.流体压强与流速的关系。
2.飞机的升力是如何产生的。
3.了解生活中跟流体的压强与流速相关的现象。
五、作业布置:
完成配套课后练习。
【板书设计】
第4节 流体压强与流速的关系
一、流体:具有流动性的气体、液体
二、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
三、飞机的升力
1.原因:上下面流体的流速不同,产生压强差
2.应用:机翼的升力、水翼的升力
【课后反思】
在新课教学中,通过多个探究实验活动,让学生知道物理就在身边,调动学生的学习积极性,培养学生的猜想能力,实验操作能力,分析概括能力。让学生体会科学技术的力量,关注科技的发展,加强安全教育。由于本节课知识点较少,课堂易出现学生无事可做的现象。因此,在教学过程中尽量选取操作简单、现象明显、直观且生动有趣的小实验,引导学生总结得出普遍的规律。
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