苏科版 初中物理 八年级下册 第九章 压强和浮力 9.3 气体的压强（课件) 51页ppt

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第九章 压强和浮力
第三节 气体的压强（2）
八年级物理 下册
为什么坦克能在原野、沙漠和滩涂驰骋，
而列车却要在铁路钢轨上行驶
为什么空气或水无法托起一粒石子，
而飞机却能翱翔云天，船舶却能畅游江海
............
导入新课
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？
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？
第三节 气体的压强
发现两张纸不但不
分开，反而会靠拢
学习目标
1. 知道流速压强与流速的关系。
2. 飞机的升力。
第三节 气体的压强
1. 流体压强与流速的关系.
2. 飞机的升力.
3. 课堂总结.
4. 实践与练习.
5. 综合提升训练.
学习内容
第三节 气体的压强
流体压强与流速的关系
一
第三节 气体的压强
一、流体压强与流速的关系
1 . 探究流体的流速对压强的影响
（1）流体：物理学中把具有流动性的液体和气体统称为流体。如空气、水等。流体流动时产生的压强称作流体压强。
（2）实验探究：流体压强与流速的关系
【提出问题】流体产生的压强与流速有什么关系？
【猜想与假设】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。
一、流体压强与流速的关系
①探究一：吹纸条
如图所示，将纸条的一端按在嘴唇下方，沿纸面上方向前吹气。你看到了什么现象？
【实验现象】发现纸条向上偏移。
【实验分析】纸条向上偏移说明纸条下面空气向上的压力大。因为纸条上下两面的面积相同，因此一定是下面空气向上的压强大，上面空气向下的压强小。
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。
【实验结论】空气流动时的压强比静止时的压强小。
流速小
压强大
流速大
压强小
一、流体压强与流速的关系
②探究二：口吹硬币跳木块
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，观察现象。
【实验现象】硬币会跳过木块。
一、流体压强与流速的关系
【现象分析】
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。
空气流速大
流速小，压强大
流速大，压强小
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。
【实验结论】
气体压强与气体的流速有关，流速大的位置压强小。
一、流体压强与流速的关系
③探究三：吹不开的乒乓球
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。现用一细纸管向两乒乓球中间吹气，观察现象。
【实验现象】两乒乓球会靠拢。
一、流体压强与流速的关系
【实验分析】
两个乒乓球向中间靠拢，说明两球内侧受到液体的压强变小，吹气前后两球外侧受到液体压强不变，球内外存在压强差，因而存在压力差，两球在压力差作用下向中间靠拢。
流速快,压强小
压强大
压强大
【实验结论】
液体压强与液体的流速有关，流速大的位置压强小。
一、流体压强与流速的关系
④探究四：玻璃管中水柱的高度不同
如图所示是一粗细不同的玻璃管，在粗细不同的位置上分别有竖直玻璃细管与其连通；让水流过玻璃管，观察现象。
【实验现象】三个竖直玻璃管中的水柱高度不相同。与粗管处连接的管子，水柱最高，与细管处连接的管子，水柱最低。
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，粗管中的水流速小，细管中的水流速大。
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。
流速小
流速小
压强小
流速大
压强大
压强大
【实验结论】
液体压强与液体的流速有关，流速大的位置压强小。
一、流体压强与流速的关系
（3）探究归纳
流体压强与流速的关系：
流体的流速越大，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。
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
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
2 . 用“流体压强与流速的关系”解释现象
（1）火车站台上的安全线
为什么火车站和地铁站的站台上要画一条安全线？
地铁站台的安全线
火车站台的安全线
【分析】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，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。
一、流体压强与流速的关系
（2）喷雾器的工作原理
【分析】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
一、流体压强与流速的关系
（3）草原犬鼠的洞穴
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。两个洞口的形状不同，决定了洞穴中空气流动的方向。
气流慢，压强大
气流方向
气流快，压强小
【分析】吹过平坦表面的风速小，压强大；吹过隆起表面的风速大，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。
一、流体压强与流速的关系
（4）跑车的气流偏导器
跑车在车尾安装了一种“气流偏导器”， “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小。此时，上方空气压强比下方空气压强大，这样，“气流偏导器”受到一个向下的压力差，从而使车轮抓紧地面。
气流
偏导器
一、流体压强与流速的关系
高度；再打开 B 阀门，在水向外流的过程中，a管
液面高度______b 管液面高度（均选填“高于”“等于”或 “低于”）。
【例题1】物理小组制作了如图所示的实验装置，打开 A 阀门，关闭 B 阀门，水流入管道，当水稳定后，a 管液面高度_______b 管液面
等于
高于
打开A阀门，关闭 B 阀门，水流入管道，a管、b管、大烧杯组成了连通器，因为连通器中装有同种液体，由连通器原理知道，当水稳定后，a管液面高度等于b管液面高度。
再打开B阀门，粗管和细管中水的流量相同，细管处水的流速大、压强小，支持的水柱低；粗管处水的流速小、压强大，支持的水柱高，所以a管液面高度大于b管液面高度。
一、流体压强与流速的关系
【例题2】夏季烈日炎炎，有不少摩托车主选择加装如图所示的遮阳伞。虽然这样的遮阳伞能够让车主免受阳光的荼毒，但是存在很大的安全隐患，这是因为，当摩托车快速行驶时，伞上方的空气流速______（选填“大于”或“小于”）下方的空气流速，导致上方的大气压强______（选填“大于”或“小于”）下方的大气压强，驾驶员会感觉车被向_____（选填“上”或“下”）提起。
上
遮阳伞“上凸下平”，当摩托车快速行驶时，伞上方空气流速大，压强小；伞下方空气流速小，压强大，伞就受到一个向上的压强（或压力）差，伞面会被吹起，驾驶员会感觉车被向上提起，存在严重的安全隐患。
大于
小于
飞机的升力
二
第三节 气体的压强
机翼获得升力的原理示意图
二、飞机的升力
1. 飞机的升力
（1）观察思考
观察如图所示飞机的机翼截面形状。想一想，为什么机翼上部和下部的形状是不对称的？是什么将飞机“托上”天空的呢？
机翼的形状基本是上凸下平。机翼的形状对飞机的起飞起了很重要的作用。
二、飞机的升力
（2）分析探究
机翼 上表面 下表面
空气流速
压强
产生升力原因 机翼产生向 的压强差
小
小
大
上
飞机起飞前，先在跑道上跑一段距离。空气相对机翼向后运动。因为机翼的形状是上凸下平，所以上方空气流速快，压强小，机翼上、下方存在压强差，产生压力差，形成了向上的升力。
机翼上、下表面的压强差是产生升力的原因。
大
F2 >F1
二、飞机的升力
如果机翼的前缘稍向上仰，跟气流的方向成一个小的仰角，则机翼上下方的压强差比机翼跟气流方向平行时还要大，所产生的升力就比较大。升力是竖直向上的，它跟飞机所受重力方向相反，当升力大于重力时，飞机上升。
（3）归纳总结
飞机的升力：机翼的形状决定了机翼上下表面空气的流速不同，机翼上、下表面就存在着压强差，因而有压力差，产生了升力。
二、飞机的升力
视频欣赏——《飞机升力的产生》
二、飞机的升力
2. 鸟类的滑翔原理
（1）鸟类的滑翔原理
【想一想】
鸟类展开双翅，即使不扑打，为什么也能在空中滑翔而不会跌下来？
【分析】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。
二、飞机的升力
（2）灰雁
生活在欧洲的灰雁，如果天气情况很恶劣时，空气流动很大，且非常不稳定，它需要降低高度以摆脱这种不利的状况。它怎样才能迅速的降低高度呢？
【分析】身体完全翻转过来，倒立飞行。
二、飞机的升力
【例题3】如图是某同学分析飞机如何获得升力时所画的示意图。下列说法正确的是（　　）
A．飞机获得升力利用了流体流速大的位置压强大的原理
B．根据机翼上凸下平分析出机翼上方空气流速大
C．根据所知原理可推理出机翼下方空气压强小
D．机翼受到空气向上的压力小于向下的压力
B
二、飞机的升力
A．根据流体压强与流速的关系，流速越大的位置，压强越小。飞机获得升力利用了流体流速大的位置压强小的原理。故A错误；
BCD．观察机翼的形状，机翼上方是凸起的，而下方是平的。当飞机飞行时，机翼上方的空气需要流经更长的路程，所以流速会相对较大。因此，根据机翼上凸下平的形状，我们可以分析出机翼上方空气流速大，压强小。机翼下方空气流速小，所以压强相对较大，所以机翼受到空气向上的压力大于向下的压力，这个压力差使飞机获得向上的升力。故CD错误，B正确。
故选B。
【例题4】我国具有完全自主知识产权的新一代大型客机C919在上海浦东国际机场首飞，这标志着中华民族百年的“大飞机梦”取得了历史性突破。
（1）如图乙所示，飞机的机翼做成上凸下平的形状，飞机飞行时，机翼上方气流比下方气流的流速大，下方空气的压强____ （填“大于”“等于”或“小于”）上方空气的压强，从而使机翼获得了向上的升力；为了缩短飞机起飞或着陆的滑行距离，最好____（填“顺风”或“逆风”）起飞。
大于
逆风
二、飞机的升力
（2）在C919客机加速上升的过程中，机舱外的大气压_____（填“变大”“变小”或“不变”），机舱内先进的“呼吸系统”，使飞机在气压只有2.5×104 Pa左右的万米高空时，机舱内气压达到8.0×104 Pa，机体1m2面积上承受内、外气压的压力差约为_______N.
5.5×104
变小
二、飞机的升力
（1）由于飞机的机翼上凸下平，飞机飞行时，机翼上方的气流流速就大于机翼前方的气流流速；机翼下表面平直，下方的气流流速大致等于前方的气流流速。所以机翼下方的气流流速就小于机翼上方的气流流速，机翼上方的压强小于机翼下方的压强，就产生了作用在机翼上的向上的升力；
飞机逆风起飞时，上下面的压强差较大，产生向上的升力较大，为了缩短飞机起飞或着陆的滑行距离，最好逆风起飞；
（2）由于大气压随高度的升高而降低，故在C919客机加速上升的过程中，机舱外的大气压变小；
机体1m2面积上承受内、外气压的压力差为
二、飞机的升力
课堂总结
三
第三节 气体的压强
课堂总结
流体压强与
流速的关系
飞机的升力
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，有压力差
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
流体压强与
流速的关系
实践与练习
四
第三节 气体的压强
实践与练习
1. 如何吹气可以使桌面上的硬币飞入盘中？试一试，并解释硬币能够飞入盘中的原因。
可以在硬币上方沿着与桌面平行方向用力吹一口气。
这是因为，吹气时，硬币上方的空气流速大于下方的空气流速，则硬币上方的气体压强小于下方的气体压强，硬币受到向上的压强差，所以硬币能飞入盘中。
实践与练习
2. 如图所示，从倒置的漏斗管口向下吹气，乒乓球会掉下去吗？试一试，并解释其原因。
如图所示，从倒置的漏斗口部向下方吹气，乒乓球两侧上方空气的流速大、压强小，而下方空气的流速小、压强大，所以在下方空气向上的压强作用下，乒乓球被压向漏斗颈部，从而不会掉下来。
综合提升训练
五
第三节 气体的压强
综合提升训练
1．据说1911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，两船最初相距100m左右，随后相互靠近。一件令人吃惊的事发生了：霍克号突然偏离了自己的航道，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。
综合提升训练
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。
综合提升训练
2. 如图所示，把一根吸管A插在盛水的杯子中，将另一根吸管B的管口贴靠在A管的上端。往B管中吹气，可以看到吸管A管中的水面上升，这是什么原因？如果用力吹气，吸管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
往吸管B中吹气时，吸管A上方空气流速增大，压强减小，烧杯中水面上方气压大于吸管A上方的气压，因而有压力差，使吸管A中的水面上升。
利用这种现象可以制作一个喷雾器。
综合提升训练
3. 下列现象能用流体压强与流速的关系来解释的是（　　）
D
①如图甲所示向两张纸中间吹气，纸张向中间靠拢
②如图乙所示装有液体的玻璃管，底部和侧壁的橡皮膜往外凸起
③如图丙所示地铁站台边，人必须站在安全黄线以外的区域候车
④如图丁所示飞机升力的产生原因
A．①② B．①④ C．③④ D．①③④
综合提升训练
①对两张平行的纸吹气，两纸间的空气流速大压强小，而两纸的外部空气流速小压强大，两纸受到向内的压力差，所以两张纸被压到一起，能用流体压强与流速的关系来解释，故①符合题意；
②装有液体的玻璃管，底部和侧壁的橡皮膜往外凸起，是因液体对容器底和侧壁有压强，不能用流体压强与流速的关系来解释，②不符合题意；
③当列车驶进站台时，会带动人和车之间的空气流动速度加快，压强小，此时人外侧的空气流动速度慢，压强大，会产生一个向内侧的压强差，将人推向火车，易出现危险，能用流体压强与流速的关系来解释，故③符合题意；
④相等的时间内，空气经过机翼上面的路程大于下面的路程，则机翼上面的空气流速大于下面的流速，所以机翼上面的压强小于下面的压强，产生一个向上压强差，出现一个向上压力差，就是机翼向上的升力，故④符合题意。
故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D.
综合提升训练
4. 如图所示为自制发球机示意图，当吹风机向水平管吹风时，乒乓球上方的气体压强变_______。已知球的质质为2.5g，竖直方向受大气压作用的等效面积为12.5cm2，若不计管壁摩擦，当球下方和上方气压差为_______Pa时，球恰能上升；若考虑管壁摩擦，则需要_________乒乓球上方的风速。（ g取10 N/kg ）
小
20　
增大
综合提升训练
当吹风机向水平管吹风时，乒乓球上方的气体流速变大，压强变小。若不计管壁摩擦，则球恰能上升时：ΔF=G，
Δ p= ΔF/s= G/s = mg/s
=（2.5×10-3 kg×10N/kg）/12.5×10-4m2
=20pa
若考虑管壁摩擦，则球恰能上升时：
ΔF ' =G+f， ΔF ' ＞ F ， Δp ' ＞ p
即 p下- p上' ＞p下- p上 所以 p上' ＜ p上，
故需要增大乒乓球上方的风速.
综合提升训练
5. 如图所示，使用燃气灶时，打开燃气阀门，拧动点火装置，燃气和空气在进口处混合流向燃烧头被点燃，而燃气不会从进口处向空气中泄漏，其原因是（ ）
A.进口处燃气流速小，压强大于大气压强
B.进口处燃气流速小，压强小于大气压强
C.进口处燃气流速大，压强大于大气压强
D.进口处燃气流速大，压强小于大气压强
D
流体流速越快的位置压强越小，进口处煤气流速大，压强小于大气压，煤气和空气在大气压的作用下流向燃烧头，而煤气不会向空气中泄漏，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。
综合提升训练
6．在观看“十一国庆”阅兵仪式时，有同学注意到到：
①飞机在起飞和航行时机翼的仰角不同；
②飞机越大其机翼越大。他想探究“机翼获得升力的大小与机翼仰角、机翼面积有什么关系？”（注：机翼仰角为机翼下表面与水平面的夹角，机翼面积指机翼在水平面上投影的面积）于是，他和兴趣小组的同学们一起利用塑料泡沫等材料自制了三个质量相同、形状相同、面积不同的机翼模型，将其固定在测力计上，在机翼模型的正前方用电扇迎面吹风，来模拟飞机起飞时的气流，实验装置如图所示（每次吹风前托盘测力计的示数均为3.5N）.
综合提升训练
（1）每次实验数据记录如上表，在实验中，当机翼仰角为0°，机翼面积为395cm2时，机翼获得升力的大小为______；
（2）在上述实验中，飞机是如何获得升力的？_______；
（3）通过分析数据可以得出结论：_______。（写出一条即可）
机翼面积/cm2 275 395 566
机翼 仰角 0°（水平） 3.2 3.0 2.6
较小 3.0 2.9 2.4
较大 2.9 2.8 2.3
最大 3.1 2.9 2.7
0.5N
见解析
见解析
综合提升训练
（1）在实验中，“机翼”获得升力的大小等于吹风前后测力计示数的变化量，由图可知，每次吹风前托盘测力计的示数均为3.5N，当机翼仰角为0°，机翼面积为395cm2时，吹风后的托盘测力计的示数为3.0N，所以，机翼获得升力的大小为 F升= F前- F后=3.5N-3.0N=0.5N
（2）由图可知，机翼上凸下平，用电扇迎面吹风时，机翼上方的空气流速大于下方的空气流速，由流体压强与流速的关系可知，机翼上方的空气压强小于下方的空气压强，这样机翼的上下方形成向上的压强差获得向上的升力。
综合提升训练
（3）分析表中数据：当质量、形状、机翼面积和风速相同时，仰角增大，弹簧测力计的示数有时增大，有时减小，即获得的升力有时大、有时小，所以可以得出结论：机翼获得的升力大小与机翼仰角大小无明显关系。
或分析表中数据：当质量、形状、仰角和风速相同时，机翼面积越大，弹簧测力计的示数越小，即获得的升力越大，可以得出结论：当机翼质量、形状、仰角和风速相同时，机翼面积越大，获得的升力越大。