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10.1《在流体中运动》导学稿
撰写人 : 陆渝洪
一、学习目标
(1)、让学生初步知道流体具有流动性.
(2)、了解流体流动时压强的特点.
(3)、让学生初步了解机翼升力产生的原因.
(4)、培养学生用所学流体的压强知识分析解决实际问题的能力.
重点:初步了解流体流动时压强的特点.
难点:能用流体流动时压强的特点简单解释生活中的一些现象.
2、学习准备
(一)、学生体验活动
1、
2、如图2在倒置的漏斗里放一个乒乓球,
(1)用手指拖住乒乓球,然后移开手指,观察到的现象是:
(2)再用手指拖住乒乓球,然后从漏斗口向下用力吹气,并将手指移开,
观察到的现象是:
3、如图3所示在硬币上方沿着与桌面平行的方向用力吹气时,硬币会
(二)、知识准备
1、我们把能够流动的物体叫做____ __,例如液体和气体
2、流体流动时的压强和流速的关系是:
流体在流速大的地方压强较 ,流速小的地方压强较
三、我能自学、我能探究
(一)、伯努利原理
1、提出问题:流体压强与流速有什么关系?
2、猜想与假设:
猜想1:液体和气体流动越快,它的压强越大。
猜想2:液体和气体流动越快,它的压强越小。
3、设计好实验并进行实验
(1)气体
如图所示,把一纸条放在嘴边,用力从纸条上方向前吹气,纸条就会向上飘起来
这是因为在纸条上方吹气,纸条上方的气流流速 ,纸条下方的气流流速 。纸条向上飘动,说明上方流体的压强 ,下方流体的压强 ,于是就推着纸条向
运动。
(2)液体
打开水龙头,使自来水流过如图所示的玻璃管,由于一定时间里流过A、B、C处的水量是相等的,而B处的水管较细,所以B处的流速一定比A、C两处的流速 。从图可以看出B处竖直水柱的高度较 ,由P=ρgh可知B处的压强较 。A、C两处竖直水柱的高度较 ,由P=ρgh可知A、C处的压强较 。
综上所述:结论:流体(流动的气体或液体)在流动时,流速 的地方压强 ,流速 的地方压强 。这就是著名的伯努利原理。这里可以看出,流体在流动时的压强规律和静止时的压强规律是不同的。
(2)、伯努利原理的利用
1、探究飞机的升力
飞机机翼的升力产生原因:如图所示,飞机的机翼形状类似鸟的翅膀形状,下方平上方凸起。当飞机高速行使时,机翼与周围的空气发生相对运动。迎面而来的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,在相同时间里机翼上方气流通过的曲线路程较长,机翼下方气流通过的直线路程较短,这就造成机翼上部气流的速度比机翼下部气流的速度大,由于流速高的地方压强小,流速低的地方压强大,因此上方气流流速较大,压强较 ,下方流速较小,压强较 。机翼上、下表面受到了不平衡力的作用,向上的力 向下的力,二者合力是向 的,便是我们所说的升力。
想想做做:学生动手制作飞机机翼模型
把细绳拉平绷紧,用嘴对着“机翼”前端细绳的位置,用力水平吹气,可以看到什么现象?
2、 “香蕉球”的原理
为什么足球会在空中沿弧线飞行呢?
原来,罚“香蕉球”的时候,运动员并不是拔脚踢中足球的中心,而是稍稍偏向一侧,同时用脚背摩擦足球,使球在空气中前进的同时还不断地旋转。这时,一方面空气迎着球向后流动,另一方面,由于空气与球之间的摩擦,球周围的空气又会被带着一起旋转。这样,球一侧空气的流动速度加快,而另一侧空气的流动速度减慢。物理知识告诉我们:气体的流速越大,压强越小(伯努利原理)。由于足球两侧空气的流动速度不一样,它们对足球所产生的压强也不一样,于是,足球在空气压力的作用下,被迫向空气流速大的一侧转弯了。
乒乓球中,运动员在削球或拉弧圈球时,球的线路会改变,道理与“香蕉球”一样。
四、我能挖掘
1、请收集伯努利原理在生产、生活中还有那些利用?
5、我能反思
1、知识上学到了什么?
2、学习方法上有什么收获?
六、我能达标
1.如所示两船近距离并排行驶时将会 ,这是因为两船内侧水的流速
于两船外侧水的流速,造成了两船内侧水的压强 于外侧水的压强的原因(选填“大”、“小”或“等”)。
2.如图13-52所示,是喷雾器的原理示意图,当空气从小孔迅速流出,小孔附近空气的流速较大,压强 容器里液面上方的空气压强,液体就沿细管上升,从管口中流出后,受气流的冲击,被喷成雾状。
3.如图12-55所示,将一张明信片沿着其边长弯成弧形放在玻璃台面上,形成一座“拱桥”,当你对着“拱桥”使劲吹气时,你会发现( )
A.“纸桥”被吹开较长的距离 B.“纸桥”被吹开较短的距离
C.“纸桥”被吹得上下跳动几下 D.“纸桥”紧贴桌面不动
4.想象一下,如果在气体和液体中流速越大的位置压强越大,则不会出现的情况是( )
A. 飞机翅膀的截面形状应该反过来
B. 两艘并列同向行驶的船只不会相撞
C. 地铁、火车站的站台安全线不必设置
D. 喷雾器再怎么用力吹也喷不出雾来
5.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15N;当迎面吹着飞机的风速达到20m/s时,托盘测力计的示数为7N,可以判定飞机受到了一个新的力。根据你的分析,飞机受到的该力大小为_______N,方向________。
6.阅读下列材料,然后回答问题.
物理学中把具有流动性的液体和气体统称为流体. 当流体处于流动状态时,其内部各处的压强有什么规律呢?
小明同学将图13-63所示的玻璃管装置接到水流稳定的自来水管上,当水在玻璃管中流动时,可看到两个竖直管中液面的高度并不相同. 从图中可以看出在A.B两处管的粗细不同,因而A处流速小,B处流速大. 可见流体的压强与流速之间有着一定的关系.
接着,小明又自制了一个飞机翼模型(如图13-64),将其固定在托盘测力计上,在机翼模型的正前方用电扇迎面吹风来模拟飞机飞行时的气流,比较机翼上下方气流压强的大小,进一步验证了上面的关系.
(1)由图13-63所示的实验,可以得出流体的压强与流速之间有什么关系?
答:_________________________________________;
(2)在图13-64所示的实验中,电扇转动后,托盘测力计的示数发生了什么变化?
答:_________________________________________;
(3)下列四种情形中,哪几种情形能够运用上述的实验规律进行解释?( )
A.乒乓球运动员拉出的弧圈球能急速旋转而下沉
B.将氢气球放手后,它会漂向空中
C.直升飞机能够停在空中一定高度处
D.船舶航行时应避免两艘靠近的船并排前进
七、我能评价
图2
图3
PXIANGXIAXIANGXIA
P
图13-55
图13-51
图13-52
A
B
A
B
图13-63
B
图13-64
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