第四节 流体压强与流速的关系
流体压强与流速的关系
1．物理学中把具有流动性的 和 统称为流体，如空气、水．
2．流体在流速大的地方压强 ，在流速小的地方压强 ．
流体压强的应用
1．流体压强与流速关系在生产、生活中相关的应用
(1)喷雾器．
(2)火车站台设置的安全线．
(3)乒乓球中的弧圈球、足球中的“香蕉球”．
(4)航海中规定两船不能同向并排行驶．
(5)窗外有风吹过，窗帘向窗外飘．
(6)大风中打伞，伞会被向上吸起……
2．升力的产生：机翼的形状是上表面 ，下表面 ．当飞机在跑道上滑行时，流过机翼上方的空气速度 ，压强 ，机翼下方的空气速度 ，压强 ，那么在机翼的上、下表面就形成了一个压力差，其合力方向是向 的，这就是使飞机起飞的升力．当飞机的速度达到一定值时，此升力大于自身重力时，飞机就起飞了．
流体压强与流速的关系
典例1 如图所示的装置可以用来研究液体压强与流速的关系．
典例1图
(1)如图所示，当阀门K关闭时，A、B两竖直细玻璃管中的液面 (填“相平”或“不相平”)．
(2)打开阀门K，待水流稳定后，B管下端的水流速度 (填“大于”“小于”或“等于”)A管下端的水流速度，所以B管下端水压较 (填“大”或“小”)，B管中液面较 (填“高”或“低”)．
(1)当阀门K关闭时，A、B两竖直细玻璃管组成了一个连通器，根据连通器原理作答．(2)打开阀门K时，B管的底部比A管底部横截面积大，水流速小；根据流体压强与流速的关系，B管底部水的压强大．
变式1 [2024·眉山]物理兴趣小组的同学，对如图所示的现象进行讨论，其中错误的是( )
变式1图
A．图甲，用吸管喝饮料，瓶里的饮料是被吸上来的
B．图乙，吹气时两纸向中间靠拢，说明流体压强与流速的关系
C．图丙，洗手槽排水管下方设计成U形“反水弯”，利用了连通器原理
D．图丁，停止沸腾的水，浇上冷水后水再次沸腾，说明液面气压减小沸点降低
变式2图
变式2 小红在桌面上放了一枚硬币，她沿硬币上方平行的方向用力吹了一口气，硬币便越过了前面的障碍物．小红解释其原理是，硬币上方气流速度 下方气流速度，硬币上方的压强 下方的压强，使得硬币上下方的气体的压力差 其重力造成的．(均填“大于”“小于”或“等于”)
流体压强的应用
典例2 在北京某科技馆内，有一个风洞实验室．一架模型飞机固定在托盘测力计上(如图所示)．无风时，托盘测力计示数为12 N；当迎面吹着飞机的风速达到20 m/s时，托盘测力计的示数为7 N．可以判定飞机受到了一个新的力，根据你的分析，飞机受到的该力的大小为 N，方向为 ．
典例2图
无风时，托盘测力计示数为12 N，说明飞机受到的重力为12 N，对飞机吹风时托盘测力计的示数变为7 N，示数减小，说明飞机受到了一个向上的升力，升力的大小用F′＝G－F计算．由于气流流经飞机机翼模型时，机翼模型上凸下平，空气通过上方的路程长，流速大、压强小；空气通过下方的路程短，流速小、压强大，从而使模型飞机获得竖直向上的升力，所以托盘测力计的示数变小．
变式1 [2024·成都]物理与日常生活、工程实践密切相关，下列分析正确的是( )
A．用久的菜刀需要磨一磨，是为了减小压强
B．人行盲道有凸起，是为了增大受力面积，减小压强
C．有风吹过，窗帘飘向窗外，是因为窗外大气压变大
D．飞机受到升力，是因为机翼上下表面空气的流速不同
变式2 [2024·重庆]乘客在高铁站台要站在白色安全线内，是因为高铁列车进站时带动空气，使靠近列车一侧的空气流速变 ，压强变 ，压强差会给乘客带来危险．
1．[2024·苏州]下列现象不能用流体压强与流速的关系来解释的是( )
2．[2024·乐山]乐山某初中学校开展以“苍穹”为主题的飞机模型制作大赛，要让飞机获得升力，机翼横截面的形状应设计成( )
3．[2024·内蒙古]物理知识与人们的生活息息相关，以下说法正确的是( )
A．拔火罐时在重力作用下玻璃罐“吸”在皮肤上
B．水壶的壶嘴与壶身组成了连通器
C．用高压锅煮食物时，锅内液面上方气压低，液体沸点高
D．风沿着窗外的墙面吹过时，窗口悬挂的窗帘会飘向窗内
4．[2024·济南期末]如图所示是河水中的漩涡，靠近漩涡中心处水的流速较大，压强较小从而形成压力差，导致周边物体易被“吸入”漩涡(温馨提示：严禁学生私自下河游泳)，下列实例中，与漩涡将周边物体吸入原理不同的是( )
第4题图
A．液压千斤顶顶起汽车
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
5．使用喷雾器时，推动活塞，管口的空气流速增大，管口处的压强 (填“增大”“减小”或“不变”)；瓶中的液体就在 的作用下被压上去，随流动的空气而喷成雾状．
6．观察如图所示车的外形，若车在水平路面上高速行驶，由于车上下表面空气流动的速度不同，车对地面的压力会 ，从而使车与地面之间的摩擦力 ，车容易失控．(均填“变大”“变小”或“不变”)
第6题图
7．[2024·临夏州]科技兴趣小组利用盛有水的烧杯和A、B两根吸管组成如图所示的实验装置，用于证明流体压强和流速的关系．沿着B管水平吹气，观察到A管液面 (填“上升”或“下降”)，说明了 ．
第7题图第四节 流体压强与流速的关系
流体压强与流速的关系
1．物理学中把具有流动性的液体和气体统称为流体，如空气、水．
2．流体在流速大的地方压强较小，在流速小的地方压强较大．
流体压强的应用
1．流体压强与流速关系在生产、生活中相关的应用
(1)喷雾器．
(2)火车站台设置的安全线．
(3)乒乓球中的弧圈球、足球中的“香蕉球”．
(4)航海中规定两船不能同向并排行驶．
(5)窗外有风吹过，窗帘向窗外飘．
(6)大风中打伞，伞会被向上吸起……
2．升力的产生：机翼的形状是上表面凸起，下表面平直．当飞机在跑道上滑行时，流过机翼上方的空气速度大，压强小，机翼下方的空气速度小，压强大，那么在机翼的上、下表面就形成了一个压力差，其合力方向是向上的，这就是使飞机起飞的升力．当飞机的速度达到一定值时，此升力大于自身重力时，飞机就起飞了．
流体压强与流速的关系
典例1 如图所示的装置可以用来研究液体压强与流速的关系．
典例1图
(1)如图所示，当阀门K关闭时，A、B两竖直细玻璃管中的液面相平(填“相平”或“不相平”)．
(2)打开阀门K，待水流稳定后，B管下端的水流速度小于(填“大于”“小于”或“等于”)A管下端的水流速度，所以B管下端水压较大(填“大”或“小”)，B管中液面较高(填“高”或“低”)．
(1)当阀门K关闭时，A、B两竖直细玻璃管组成了一个连通器，根据连通器原理作答．(2)打开阀门K时，B管的底部比A管底部横截面积大，水流速小；根据流体压强与流速的关系，B管底部水的压强大．
变式1 [2024·眉山]物理兴趣小组的同学，对如图所示的现象进行讨论，其中错误的是( A )
变式1图
A．图甲，用吸管喝饮料，瓶里的饮料是被吸上来的
B．图乙，吹气时两纸向中间靠拢，说明流体压强与流速的关系
C．图丙，洗手槽排水管下方设计成U形“反水弯”，利用了连通器原理
D．图丁，停止沸腾的水，浇上冷水后水再次沸腾，说明液面气压减小沸点降低
变式2图
变式2 小红在桌面上放了一枚硬币，她沿硬币上方平行的方向用力吹了一口气，硬币便越过了前面的障碍物．小红解释其原理是，硬币上方气流速度大于下方气流速度，硬币上方的压强小于下方的压强，使得硬币上下方的气体的压力差大于其重力造成的．(均填“大于”“小于”或“等于”)
流体压强的应用
典例2 在北京某科技馆内，有一个风洞实验室．一架模型飞机固定在托盘测力计上(如图所示)．无风时，托盘测力计示数为12 N；当迎面吹着飞机的风速达到20 m/s时，托盘测力计的示数为7 N．可以判定飞机受到了一个新的力，根据你的分析，飞机受到的该力的大小为5N，方向为竖直向上．
典例2图
无风时，托盘测力计示数为12 N，说明飞机受到的重力为12 N，对飞机吹风时托盘测力计的示数变为7 N，示数减小，说明飞机受到了一个向上的升力，升力的大小用F′＝G－F计算．由于气流流经飞机机翼模型时，机翼模型上凸下平，空气通过上方的路程长，流速大、压强小；空气通过下方的路程短，流速小、压强大，从而使模型飞机获得竖直向上的升力，所以托盘测力计的示数变小．
变式1 [2024·成都]物理与日常生活、工程实践密切相关，下列分析正确的是( D )
A．用久的菜刀需要磨一磨，是为了减小压强
B．人行盲道有凸起，是为了增大受力面积，减小压强
C．有风吹过，窗帘飘向窗外，是因为窗外大气压变大
D．飞机受到升力，是因为机翼上下表面空气的流速不同
变式2 [2024·重庆]乘客在高铁站台要站在白色安全线内，是因为高铁列车进站时带动空气，使靠近列车一侧的空气流速变大，压强变小，压强差会给乘客带来危险．
1．[2024·苏州]下列现象不能用流体压强与流速的关系来解释的是( B )
2．[2024·乐山]乐山某初中学校开展以“苍穹”为主题的飞机模型制作大赛，要让飞机获得升力，机翼横截面的形状应设计成( B )
3．[2024·内蒙古]物理知识与人们的生活息息相关，以下说法正确的是( B )
A．拔火罐时在重力作用下玻璃罐“吸”在皮肤上
B．水壶的壶嘴与壶身组成了连通器
C．用高压锅煮食物时，锅内液面上方气压低，液体沸点高
D．风沿着窗外的墙面吹过时，窗口悬挂的窗帘会飘向窗内
4．[2024·济南期末]如图所示是河水中的漩涡，靠近漩涡中心处水的流速较大，压强较小从而形成压力差，导致周边物体易被“吸入”漩涡(温馨提示：严禁学生私自下河游泳)，下列实例中，与漩涡将周边物体吸入原理不同的是( A )
第4题图
A．液压千斤顶顶起汽车
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
解析：A.密闭液体的容器里，因为大小活塞上的p1＝p2，即＝，用小力作用在小活塞上，则在大活塞上产生一大力，液压千斤顶就是根据这个原理工作的，故A符合题意；B.当列车驶过车站时，安全线以内的地方空气流速增大压强减小．人外侧受到的压强大于内侧受到的压强，人被压向列车，发生交通事故，故站台边缘设置“安全线”，故B不合题意；C.两艘并排航行的船之间靠得太近，当船行驶时，两只船之间的水流动速度大、压强小；船的外侧受到的压强不变，船外侧受到水的压强大于内侧受到水的压强，两只船都被压向中间，容易发生相撞事故，故C不符合题意；D.风沿着窗外的墙面吹过时，窗帘外侧空气流速变大且大于内侧空气流速，窗帘外侧气体压强小于内侧气体压强．窗帘受向外的压力差作用，所以窗帘飘向窗外，故D不合题意．故选：A.
5．使用喷雾器时，推动活塞，管口的空气流速增大，管口处的压强减小(填“增大”“减小”或“不变”)；瓶中的液体就在大气压的作用下被压上去，随流动的空气而喷成雾状．
6．观察如图所示车的外形，若车在水平路面上高速行驶，由于车上下表面空气流动的速度不同，车对地面的压力会变小，从而使车与地面之间的摩擦力变小，车容易失控．(均填“变大”“变小”或“不变”)
第6题图
7．[2024·临夏州]科技兴趣小组利用盛有水的烧杯和A、B两根吸管组成如图所示的实验装置，用于证明流体压强和流速的关系．沿着B管水平吹气，观察到A管液面上升(填“上升”或“下降”)，说明了流速越大的位置压强越小．
第7题图
