第九章 压 强
第1节 压 强
◇教学目标◇
【知识与技能】
1.知道压强的意义、定义、公式和单位。
2.理解影响压强大小的因素。
3.能用压强的公式进行简单计算。
4.知道增大和减小压强的主要方法。
5.能用压强的知识解释日常生活中的常见现象。
【过程与方法】
通过“探究压力的作用效果跟哪些因素有关”的实验,学习运用控制变量法和转换法研究问题。
【情感·态度·价值观】
通过观察、体验压力的作用效果,调查、收集生活中的实例,养成将物理知识运用于生活、生产的意识。
◇教学重难点◇
【教学重点】
压强及影响压力作用效果的因素。
【教学难点】
压强的物理意义及计算。
◇教学过程◇
一、新课导入
[投影展示]气功大师正在表演“腹部开石”,抡起大锤用力砸在石头上,石头开了,而人却安然无恙,这真的是气功吗?你知道其中的秘密吗?
二、教学步骤
探究点1 压强
[阅读课本]P29~30“茫茫白雪中……检验上述想法。”
[小结]压力对物体作用的效果不仅跟压力的大小有关,还应该跟受力面积有关。
[实验]探究影响压力作用效果的因素。
[思考]根据提供的实验器材,你认为小方桌有什么作用?
[提示]小方桌正放与反放,可以改变受力面积的大小。
[思考]实验器材中提供的砝码有什么作用?
[提示]放置不同的砝码可以改变压力的大小。
[思考]实验器材中提供的海绵块有什么作用?
[提示]将小方桌放在海绵块上,可以通过比较海绵块的形变程度比较压力的作用效果。
[思考]实验中应用了哪些物理方法?
[提示]乙图和丙图控制压力不变,改变受力面积大小;甲图和乙图控制受力面积不变,改变压力大小。运用了控制变量法;另外,通过海绵块的形变程度来反映压力作用的效果,运用了转换法。
[思考]通过实验探究,可以得出什么结论?
[提示]压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关。当受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显。当压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
[思考]当压力和受力面积都不相同时,我们如何比较压力的作用效果呢?
[提示]当路程和时间都不相等时,采用了单位时间内通过的路程来比较物体运动的快慢。所以,要比较压力的作用效果也可以比较单位面积上受到的压力。
[思考]单位时间内通过的路程叫做速度,那么单位面积上受到的压力叫什么呢?
[小结]在物理学中,物体所受压力的大小与受力面积之比叫做压强,即压强=。
[思考]你知道压强的物理意义吗?
[归纳提升]压强的物理意义:表示压力作用效果的物理量,压强越大,压力的作用效果越明显。
[思考]如何用公式表示压强与压力和受力面积的关系呢?
[提示]如果用p表示压强,F表示压力,S表示受力面积,则有p=。
[思考]压强的单位是什么?
[提示]在国际单位制中,压强的单位是帕斯卡,简称帕,符号是Pa。
[思考]1 Pa表示的物理意义是什么?1 Pa大约有多大?
[提示]1 Pa=1 N/m2,表示的物理意义是在1 m2的面积上受到的压力是1 N。一个成年人站立时,对地面的压强约1.5×104 Pa。
[习题]练习课本例题,试着归纳压强计算的过程中有哪些注意事项?
[归纳提升]①在计算的过程中各单位一定要换算成国际单位;②弄清受力面积的大小;③注意题中压力的大小等于其重力的大小,但不是任何情况下压力的大小都等于重力的大小。
探究点2 怎样减小或增大压强
[阅读课本]P31“怎样减小或增大压强”
[思考]一条较宽的塑料带和一根细棉线,哪个更容易把肥皂块切断?
[提示]宽塑料带和肥皂的接触面积大,当压力相同时,肥皂受到的压强小,不容易被切断;细棉线与肥皂的接触面积小,用同样大小的力,肥皂受到的压强大,更容易被切断。
[思考]家中的剪刀和菜刀的刀刃都很薄,这是为什么呢?
[提示]压力相同时,刀刃薄的受力面积小,产生的压强大。
[思考]啄木鸟能很轻松地将树皮啄破,这是为什么呢?
[提示]啄木鸟的喙很尖,啄树皮时受力面积小,压强大。
[思考]公路上通行的货车为什么严禁超载?
[提示]车轮与地面的接触面积不变时,超载的货车对地面的压力大,产生的压强大,容易压坏路面。
[思考]通过以上实例分析,你能归纳出增大压强的方法吗?
[归纳提升]增大压强的方法:当受力面积一定时,增大压力;当压力一定时,减小受力面积;在增大压力的同时减小受力面积。
[思考]雪橇的面积很大,你知道这样设计的原理吗?
[提示]这样设计使滑雪时雪橇与雪的接触面积大,雪受到的压强小,人不会陷入雪中。
[思考]骆驼身体庞大笨重,但它即使在沙漠行走也不会陷进去,你知道为什么吗?
[提示]骆驼虽然身体庞大笨重,但它有四只大脚掌,踩在地上时,受力面积大,单位面积受到的压力小,即压强小。因此,即使在沙漠行走也不会陷进去。
[思考]你知道电线杆的中间为什么做成空的吗?
[提示]电线杆与地面的受力面积不变,中间做成空的,可以减小对地面的压力,从而减小对地面的压强。
[思考]通过以上实例分析,你能归纳出减小压强的方法吗?
[归纳提升]减小压强的方法:当受力面积一定时,减小压力;当压力一定时,增大受力面积;在减小压力的同时增大受力面积。
三、板书设计
第1节 压强
1.压力的作用效果
(1)压力的大小
(2)受力面积的大小
(3)实验方法:控制变量法、转换法
2.压强
(1)定义
(2)物理意义
(3)公式:p=
(4)单位:Pa
3.怎样减小或增大压强
(1)增大压强的方法
(2)减小压强的方法
◇教学反思◇
理解压强的物理意义是本节的难点,教学过程中采用与速度类比的方法,引进压强的概念,然后通过回顾速度的物理意义理解压强的物理意义。利用学生已有知识,引导学生利用迁移的学习方法,认识、理解新的知识,从而让学生学会学习。
第2节 液体的压强
◇教学目标◇
【知识与技能】
1.知道液体压强的特点。
2.知道连通器的原理。
3.了解连通器的应用实例。
4.能用公式计算液体内部的压强。
【过程与方法】
1.通过利用U形压强计探究“液体内部的压强特点”,提高学生的分析、概括能力。
2.利用选取“液柱”的方法来推导液体内部压强公式,培养学生的抽象思维能力,初步学会研究问题的科学方法。
【情感·态度·价值观】
以实验和实例为基础,让学生产生对身边物理现象的好奇心,激发学生学习物理的兴趣。
◇教学重难点◇
【教学重点】
1.液体压强的特点及公式。
2.连通器。
【教学难点】
液体压强的大小。
◇教学过程◇
一、新课导入
1963年,一艘潜水深度最大为500 m的美国潜艇——长尾鲨号,由于发动机发生故障,潜水艇不断下沉,最后发生爆炸,造成了重大的伤亡事故。潜水艇下沉后为什么会爆炸呢?
二、教学步骤
探究点1 液体压强的特点
[阅读课本]P33“液体压强的特点”
[思考]潜水员潜入不同深度的水中需要穿上不同的潜水服,原因是什么?
[提示]水能够产生压强,且不同深度,水产生的压强大小不同。
[思考]水坝为什么做成上窄下宽?
[提示]液体能够产生压强,且下方的水产生的压强更大。
[思考]观察图9.2—1,液体从容器侧壁的孔中喷出,且射出的距离不同,这一实验说明了什么?
[提示]液体从侧壁喷出,说明液体对侧面有压强。下面的液体喷射得更远,说明该处液体的压强更大。
[思考]你认为液体的压强是什么引起的?
[提示]液体由于受重力作用,对容器底部有压强;对阻碍液体散开的容器壁也有压强。
[演示实验]研究液体内部的压强。
[思考]使用压强计前需用手压一下探头上的橡皮膜,这样操作的目的是什么?
[提示]用手压一下探头上的橡皮膜,U形管左右两侧液面出现高度差时说明该压强计没有漏气,可正常使用;否则,需把橡皮管拔下重新安装。
[思考]我们是如何根据压强计判断液体压强大小的呢?
[提示]U形管左右两侧液面的高度差越大,橡皮膜表面受到的压强越大。
[思考]将压强计的探头放进液体中,你观察到了什么现象?这一现象说明了什么?
[提示]U形管左右两侧液面出现了高度差,说明液体内部有压强。
[思考]将探头放入水中不同深度,你观察到了什么现象?这一现象说明了什么?
[提示]探头放入的深度增大,U形管左右两侧液面的高度差也增大,说明液体内部的压强随深度的增加而增大。
[思考]在液体内同一深度,转动探头,U形管左右两侧液面的高度差会改变吗?这一现象说明了什么?
[小结]改变探头的方向,U形管左右两侧液面的高度差不变,说明液体内部同一深度,向各个方向的压强都相等。
[思考]换用盐水做实验,深度相同时,U形管左右两侧液面的高度差相同吗?说明了什么?
[提示]水和盐水的密度不同,同一深度的盐水中U形管左右两侧液面的高度差更大,说明液体内部的压强与液体的密度有关。
[归纳提升]液体内部压强的特点:①液体内部向各个方向都有压强,压强随液体深度的增加而增大;②同种液体在同一深度处各个方向的压强大小相等;③不同的液体,在同一深度处产生的压强大小与液体的密度有关,密度越大,液体的压强越大。
[习题]小明利用如图所示装置探究液体压强的特点(已知隔板在容器的中央)。
(1)向隔板左侧倒水,发现橡皮膜向右侧凸起(如图甲所示),这说明液体对容器侧壁有 。向左侧倒的水越多,橡皮膜凸起的程度越明显,这说明液体压强随深度的增加而 。?
(2)再向隔板右侧倒入另一种液体,当加到一定程度时,橡皮膜恢复原状(如图乙所示),则此时A、B两点的液体压强关系:pA pB。?
[分析](2)由橡皮膜恢复原状可知,橡皮膜两侧受到液体的压强相等,从图中可看出,橡皮膜左侧液体的深度小,而两侧压强相等,所以加入的液体的密度小于水的密度;由于橡皮膜以上左右两侧液体产生的压强相等,故橡皮膜以下液体产生的压强在深度相同时只与液体的密度有关,由于ρ水>ρ液体,故pA>pB。
[答案] (1)压强 增大 (2)>
探究点2 液体压强的大小
[阅读课本]P34“液体压强的大小”
[思考]设想在液面下有一高度为h,底面积为S的液柱。则这个液柱的重力该怎么表示?
[提示]设液体的密度为ρ,液柱的体积V=Sh,液柱的质量m=ρV=ρSh,则液柱的重力G=mg=ρShg。
[思考]液柱产生的压强有多大?
[提示]液柱产生的压力F=G。
液柱产生的压强p==ρgh。
[思考]通过推导,你发现了什么?
[提示]液体的压强与受力面积无关,只与液体的高度和液体的密度有关。
[习题]背着氧气瓶的潜水员在浅海中可以长时间地停留,若要在深海的海水中工作,就要穿抗压服了,这是由于海水的压强随深度的增加而 (选填“增大”“减小”或“不变”)。设想你在7 km深的蛟龙号潜水器中把一只脚伸到外面的水里,此时水对你脚背的压强为 Pa(ρ水=1.03×103 kg/m3)。?
[分析]液体的压强随深度的增加而增大,所以深水潜水员在潜水时要受到比在水面上大许多倍的压强,必须穿上高强度耐压的潜水服才行;此时水对脚背的压强p=ρ水gh=1.03×103 kg/m3×10 N/kg×7000 m=7.21×107 Pa。
[答案] 增大 7.21×107
探究点3 连通器
[阅读课本]P36“连通器”
[思考]观察图9.2—6,这些装置的结构上有什么相同之处呢?
[提示]都可以看成两个容器的组合,且开口处与空气接触,而底部相互连通。
[小结]上端开口、下端连通的容器叫做连通器。
[思考]观察图9.2—6,这些装置中各个容器的液面高度有什么特点?
[提示]两端开口与空气相接触的面都是相平的。
[思考]这些容器中的液面为什么总是相平的呢?
[提示]当液体不流动时,设想U形管下端中部有一液片A,由于液片处于平衡状态,所以两边液体对液片的压力相等;由于液片左右两边的面积相同,所以U形管两侧液体的压强相等,管内是同种液体,密度相同,所以液面的高度也相同。
[归纳提升]连通器的原理:连通器里只有一种液体且液体静止时,各容器中液面总保持相平。
[阅读课本]P37“三峡船闸——世界上最大的人造连通器”
[思考]观察图9.2—7,说说船闸的工作过程?
[提示]关闭下游阀门B,打开上游阀门A,闸室和上游水道构成了一个连通器;闸室水面上升到和上游水面相平后,打开上游闸门C,船驶入闸室;关闭上游闸门C和阀门A,打开下游阀门B,闸室和下游水道构成了一个连通器;闸室水面下降到和下游水面相平后,打开下游闸门D,船驶向下游。
[思考]说说船闸的工作原理?
[提示]船闸是利用连通器的原理工作的。通过闸门和阀门的打开、关闭,调节船闸内的水位分别与上、下游水位相平,使船经过船闸从上游驶向下游或从下游驶向上游。当上游阀门打开时,闸室与上游河道构成连通器;当下游阀门打开时,闸室与下游河道构成连通器,这样在落差较大的河面上能使船只正常、安全地行驶。
[习题]如图所示装置中,两端开口的U形管内装有一定量的水,将A管稍向右倾斜,稳定后A管中的水面将 ( )
A.低于B管中的水面
B.高于B管中的水面
C.与B管中的水面相平
D.以上三种情况均有可能
[分析]A、B两管上端开口,下端连通,属于连通器,连通器不论管子的粗细、形状如何,只要液体不再流动,两管中液面始终相平。
[答案] C
三、板书设计
第2节 液体的压强
1.液体压强的特点
(1)U形压强计
(2)液体压强的特点:各个方向都有压强,压强的大小与液体的深度和密度有关。
2.液体压强的大小
(1)公式:p=ρgh
(2)影响因素
3.连通器
(1)特点
(2)原理
(3)船闸工作过程
◇教学反思◇
本节课是按照“体验→探究→应用”的顺序进行的。首先通过一些生活中的实例,让学生体验到液体也能产生压强,从而激发学生探究的欲望。然后通过实验说明液体对容器底和侧壁有压强,再通过探究“液体内部的压强”,让学生了解液体内部压强的特点。在定性探究的基础上,通过选取液柱,建立理想模型的方法,推导液体压强公式,加深理解,使学生的思维从感性认识上升为理性认识。通过连通器的介绍,让学生再次回到生活,体现了从物理走向社会的新课程理念。
第3节 大气压强
◇教学目标◇
【知识与技能】
1.了解大气压强产生的原因。
2.了解托里拆利的实验内容。
3.能用大气压强解释常见的现象。
【过程与方法】
1.通过科学探究过程,学会设计并验证大气压强存在的实验。
2.通过探究测量大气压强的方法,培养学生观察、分析、解决问题的能力。
【情感·态度·价值观】
1.利用大气压的知识解释日常生活中的现象,激发学生的好奇心和探究欲。
2.通过大气压在人类生活中的应用,体会科学技术对人类生活的影响。
◇教学重难点◇
【教学重点】
大气压强。
【教学难点】
测量大气压大小的方法。
◇教学过程◇
一、新课导入
将一个煮熟的鸡蛋,剥去外壳,放置在一个瓶口小于鸡蛋的瓶子上,你有办法让瓶子把鸡蛋整个吞下去吗?
二、教学步骤
探究点1 大气压强的存在
[阅读课本]P39“大气压强的存在”
[思考]将硬纸片平放在玻璃杯口,用手按住,并倒置过来,放手后,看到什么现象?
[提示]纸片在重力的作用下,掉落下来。
[思考]将玻璃杯装满水,仍用硬纸片盖住玻璃杯口,用手按住,并倒置过来,放手后,会出现什么现象?说明了什么?
[提示]硬纸片没有掉落,说明一定有我们看不见的物质托住了硬纸片。
[思考]这种看不见的物质可能是什么?
[提示]与硬纸片接触的只有空气,所以一定是空气对硬纸片施加了力。
[思考]在上一个实验的基础上,继续转动玻璃杯,使杯口朝不同方向,硬纸片会掉落吗?
[提示]硬纸片依然不会掉落。
[归纳提升]实验证明,大气压强确实是存在的。大气压强简称大气压或气压。
[思考]将挂物钩的塑料吸盘压在光滑的墙上,尽量挤出吸盘内的空气,在挂钩上挂一定质量的重物,观察到什么现象?如何解释这种现象?
[提示]吸盘没有掉落下来。因为吸盘贴在光滑的墙壁上时,吸盘内几乎没有空气,因而其内部压强小于外界大气压,所以是大气压将吸盘紧压在墙壁上而不掉落下来。
[思考]结合液体内部压强的形成原理,你能解释大气压形成的原因吗?
[提示]地球周围被厚厚的空气层包围着,空气由于受重力作用,而且能够流动,因而空气内部向各个方向都有压强。
[小结]大气压产生的原因:①自身重力;②具有流动性。
[习题]如图所示,小关在课外探究活动中将一个空的易拉罐里的空气抽走后,易拉罐变扁了,压扁易拉罐的力是 ( )
A.大气压力
B.易拉罐的重力
C.易拉罐对地面的压力
D.地面对易拉罐的支持力
[分析]将一个空的易拉罐里的空气抽走后,易拉罐内的气压变小,在外界大气压力的作用下,易拉罐被压扁了。
[答案] A
探究点2 大气压的测量
[阅读课本]P40“大气压的测量”
[思考]大气压强与管内水银柱的压强有什么关系呢?
[提示]水银柱静止,说明大气对水银柱的压力等于水银柱的重力,由于接触面相同,所以大气压强与水银柱产生的压强相等。
[思考]实验前玻璃管里装满水银的目的是什么?
[提示]玻璃管里装满水银,当玻璃管倒置后,水银上方为真空。
[思考]当玻璃管倾斜时,测量的是水银柱的高度还是长度?
[提示]水银柱高度是指管内外水银液面的竖直高度差,不是指倾斜管内水银柱的长度。
[思考]玻璃管的粗细对测量结果有影响吗?
[提示]玻璃管的粗细不会影响大气压强的测量,因为液体的压强只与液体的密度和深度有关。
[思考]你知道课本“演示(录像)”实验中运用的物理方法吗?
[提示]实验中运用了转化法。
[思考]760 mm水银柱的压强有多大?
[提示]根据液体压强的计算公式p=ρgh计算,760 mm水银柱产生的压强约为1×105 Pa,这就是托里拆利实验测出的大气压强的值。
[归纳提升]通常把高760 mm的水银柱产生的压强作为1个标准大气压,符号为1 atm,1 atm的值约为1×105 Pa。
[思考]能否设计一个简单的实验,粗略地测量大气的压强?
[提示]用注射器、弹簧测力计、细线、刻度尺等设计如图所示的测量方案。
[思考]实验中,我们如何测量大气对活塞的压力呢?
[提示]活塞将要被拉动时,活塞对弹簧测力计的拉力等于大气对活塞的压力。
[思考]实验时,为什么要把活塞推至针筒的顶端?
[提示]把活塞推至针筒的顶端,目的是尽量排净针筒里的空气。
[思考]实验时,需要测量哪些物理量?
[提示]针筒上有刻度部分的总长度L,针筒上有刻度部分所对应的容积V,活塞刚刚开始运动时弹簧测力计所受拉力F。
[思考]你能运用已知物理量推测出大气压的表达式吗?
[提示]大气压的表达式:p=。
[思考]该实验误差较大,你能指出产生误差的原因吗?
[提示]针筒内空气无法排尽,导致测量值偏小。
[习题]为了测量大气压强,某同学选择了下列器材:2.5 mL的注射器、0~10 N的弹簧测力计、刻度尺和细线,实验步骤如下:
(1)如图甲,用刻度尺测出注射器有刻度部分的长度L= cm。?
(2)如图乙,把活塞推至注射器的底端,用橡皮帽封住注射器的小孔,水平向右慢慢拉动注射器筒,当注射器中的活塞开始滑动时,记录弹簧测力计的示数F= N。?
(3)该同学所测得的大气压强值为 Pa。?
[分析](1)由题图可知,注射器的容积为2.5 mL=2.5 cm3,有刻度部分的长度为4.00 cm;(2)弹簧测力计的分度值是0.2 N,所以拉力大小为6.4 N;(3)活塞的横截面积为S==0.625 cm2=6.25×10-5 m2,则大气压为p==1.024×105 Pa。
[答案] (1)4.00 (2)6.4 (3)1.024×105
探究点3 大气压的变化
[阅读课本]P41~42“观察大气压随高度……使用压力锅做饭。”
[思考]大气压与高度有什么关系?
[提示]大气压随高度的增加而减小,在海拔3000 m以内,大约每升高10 m,大气压减小100 Pa。
[思考]大气压与液体的沸点有什么关系?你知道高压锅的原理吗?
[提示]液体的沸点随液体表面气压的增大而升高,随液体表面气压的减小而降低。高压锅是利用液体的沸点随液体表面的气压增大而升高的原理制成的。
[思考]大气压与天气有没有关系呢?
[提示]大气压随天气的变化而变化:冬高夏低、晴高阴低。
[习题]如图,小明同学将自制气压计从山脚带到山顶的过程中,气压计的水柱和外界气压的变化分别是 ( )
A.上升,降低 B.下降,升高
C.上升,升高 D.下降,降低
[分析]大气压随海拔高度的增加而减小,所以从山脚到山顶的过程中,大气压降低,而瓶内空气的压强不变,所以在瓶内气压的作用下,会有一部分水被压入玻璃管,使管内水柱上升。
[答案] A
三、板书设计
第3节 大气压强
1.大气压强的存在原因
(1)自身重力
(2)具有流动性
2.大气压的测量:托里拆利实验
3.大气压的变化
(1)大气压与高度
(2)大气压与沸点
◇教学反思◇
空气看不见、摸不着,本节课的重点是把看不见的大气压转换为看得见的现象,让学生体验大气压的存在、分析大气压的大小,把抽象的问题形象化,激发学生的探究热情。
第4节 流体压强与流速的关系
◇教学目标◇
【知识与技能】
1.掌握流体压强与流速的关系。
2.了解飞机的升力是如何产生的。
【过程与方法】
1.通过探究“流体的压强与流速的关系”,学习科学的探究方法。
2.通过对飞机产生升力现象的解释,传授学生分析问题的方法。
【情感·态度·价值观】
领略气体压强差所产生现象的奥妙,提升对科学的热爱和兴趣。
◇教学重难点◇
【教学重点】
流体压强与流速的关系。
【教学难点】
升力产生的原因。
◇教学过程◇
一、新课导入
在体育比赛中,足球运动员常常会利用定位球的机会,踢出在空中沿弧线运动而偏离正常轨道的“香蕉球”,令守门员防不胜防,踢出一个又一个“世界波”。你知道球员是如何做到的吗?
二、教学步骤
探究点1 流体压强与流速的关系
[阅读课本]P44“物理学中把具有流……流速有关系?”
[思考]你知道什么是流体吗?
[提示]物理学中把具有流动性的液体和气体统称为流体。
[思考]观察图9.4—1,实验的要点在哪里?
[提示]沿着硬币的上表面吹气,尽量让吹出的气流沿水平方向。
[思考]观察图9.4—2,实验的要点在哪里?
[提示]让纸张自然下垂,向纸张的中间吹气。
[思考]图9.4—1,硬币的上表面和下表面,哪个面的空气流速大?
[提示]吹气实际上就是加快空气的流动速度,所以上表面的空气流速大。
[思考]硬币跳跃木块,说明了什么?
[提示]说明硬币受到了力的作用,力的方向由下向上。
[思考]这个力是如何产生的?
[提示]硬币上、下表面的压强不同,下表面的压强大,上表面的压强小,两面有压强差。
[思考]图9.4—2,纸张的中间和两侧,哪个地方的空气流速大?
[提示]向纸张中间吹气,加快了中间空气的流动速度。
[思考]纸张向中间靠拢,说明了什么?
[提示]说明纸张受到了力的作用,力的方向由外向内。
[思考]这个力是如何产生的?
[提示]纸张的外侧和中间受到的压强不同,外侧的压强大,中间的压强小,内外有压强差。
[思考]通过以上实例,你能得出什么规律呢?
[提示]流体的压强跟流速的关系:在气体和液体中,流速越大的位置,压强越小,流速越小的位置,压强越大。
[思考]你能列举生活中有关流动的气体压强与流速关系的实例吗?并给出合理的解释。
[提示]动车进站时,为了避免乘客被“吸”向动车而造成人身伤害,站台上都标有“安全黄线”。原因:动车的速度快,人面对车时,人和车之间的空气流速大压强小,而人的背后空气的流速小压强大,人体前后有压强差,产生的压力其方向指向动车。
[思考]你能列举生活中有关流动的液体压强与流速关系的实例吗?并给出合理的解释。
[提示]为避免舰艇相“吸”碰撞,水面舰艇多采用前后编队而非并排行驶的方式。原因:两船并排行驶时,两船之间的液体流速快,由流体压强和流速的关系可知,两船之间的压强要小于船只外侧的压强,使两船逐渐靠近,有相撞的危险。
[思考]水面下可能会有暗流或漩涡,人在其附近容易被卷入。你能解释其中的科学道理吗?
[提示]相对于漩涡边沿,旋涡中心水的流速大、压强小,外侧流速小、压强大,形成一个向旋涡中心的压力差,从而使人容易被压入漩涡中。
[思考]你能分析“香蕉球”产生的原因吗?
[提示]当足球旋转时,在足球的一侧,旋转产生的气流和飞行中的相对气流的方向相同,该侧气流流速大;足球的另一侧,旋转产生的气流和飞行中的相对气流的方向相反,该侧气流流速小。由于速度较大一侧的压强比速度较小一侧的压强小,足球两侧形成压力差,球在运行过程中就产生了方向不断改变的运行轨迹,这就产生了“香蕉球”。
探究点2 飞机的升力
[阅读课本]P45“飞机的升力”
[思考]观察图9.4—3,根据你观察的现象,分析机翼上、下表面的空气流速和压强的大小?
[提示]迎面吹来的气流被机翼分成上、下两部分,由于机翼的特殊形状,在相同时间内,机翼上方气体通过的路程较长,流速较大,它对机翼的压强较小,机翼下方气体通过的路程较短,流速较小,它对机翼的压强较大。
[思考]飞机的升力是如何产生的?
[提示]由于机翼的特殊形状,机翼的上、下表面存在着压强差,因而有压力差,这就形成了向上的升力。
[思考]许多电动车都安装了特制伞,给我们带来方便的同时也带来了安全隐患,以较快速度行驶时有“向上飘”的感觉,请你运用所学知识解释这种现象产生的原因?
[提示]因为流速越大的位置,压强越小,所以伞上方的压强小于伞下方的压强,压强差产生了一个向上的压力差,即升力。电动车的速度越大,升力越大,故以较快速度行驶时有“向上飘”的感觉。
[思考]相信同学们都有过这样的经历:下雨时,我们撑着伞在雨中行走,一阵大风吹来,雨伞往往会被吹翻过来。你能用学过的物理知识解释这一现象吗?
[提示]大风吹来时,伞上方的空气流速大于伞下方的空气流速,而气体流速较大的位置压强较小,因此伞下方的气压大于伞上方的气压,伞会被吹翻过来。
三、板书设计
第4节 流体压强与流速的关系
1.流体压强与流速的关系
(1)流体
(2)结论:在气体和液体中,流速越大的位置,压强越小。
(3)生活实例
2.飞机的升力
(1)产生原因
(2)生活实例
◇教学反思◇
本节课的重点是流体流动时,流体的压强跟流速的关系,为了防止学生将本节内容与上一节内容混淆,需特别强调液体压强和大气压强的知识,如流体在静止状态时压强的大小等,以加深学生对已有知识的认识,从而提高学生对新知识的理解,促使教学过程的顺利进行。
