第四节 流体压强与流速的关系
一、教学目标
1.了解流体压强与流速的关系,并能用其解释某些生活现象。
2.了解飞机的升力是怎样产生的。
二、教学重难点
重点:流体的压强与流速的关系。
难点:对流体压强与流速关系的探究活动。
教学过程
(教学案)
一、情境引入
汽车在沙漠中行驶时总是扬起沙尘,提出问题:为什么车的后面总是尘沙飞扬?
二、互动新授
(一)流体压强与流速的关系
1.流体:液体和气体统称为流体。
2.流体压强与流速的关系
让学生做两个“漏斗”吹球球不走的小实验,把乒乓球放置于漏斗中间,一个朝上,一个朝下,往漏斗里吹气。事先让同学猜想,球会不会被吹走,球会不会掉下来,然后实验。
教师提问:乒乓球为什么在漏斗下方不会掉下来呢?引导学生进行受力分析,根据物体的平衡条件可知,乒乓球在竖直方向上除了受到重力以外,一定还受到一个向上的压力。未吹气时乒乓球会掉下来,而吹气后才产生这种现象,让学生猜想这个压力可能跟什么因素有关。学生思考讨论后可以得出可能跟气体的流动有关。
教师进一步引导学生分析空气的流动情况:不吹气时乒乓球周围的空气是静止的;吹气时乒乓球上下两部分的空气流速是不同的。乒乓球受到向上的压力,其原因应该是流速不同,压强不同,从而提出问题:气体的压强与流速有什么关系呢?学生可能会提出两种猜想:气体在流速大的地方压强大,流速小的地方压强小;气体在流速大的地方压强小,流速小的地方压强大。
教师继续引导学生利用实验器材结合教材图8-50和图8-51进行探究,并观察实验现象。
探究实验一:在两支筷子中间放上两只乒乓球,用吸管向中间吹气。
学生观察到的现象:两个乒乓球向中间靠拢。
教师点拨学生分析:两个乒乓球原来是静止,说明乒乓球处于平衡状态。现在两个乒乓球向中间靠拢,说明平衡被破坏。向乒乓球中间吹气,使中间空气的流速加快,导致了压强变小。
归纳出结论:气体流动快的地方压强小。
探究实验二:在水槽中放两只小船,用水管在两只小船中间的水域冲水,造成两只小船中间的水流速度加快。
学生观察到现象:两只小船向中间靠拢。
学生小组讨论分析:两只小船原来是静止的,说明小船两边受到的压强相等。当两小船中间的水流速度加快时,小船向中间靠拢,说明两小船中间的水流速度加快,导致两小船中间的压强减小,所以两只小船向中间靠拢。
得出结论:液体流动快的地方压强小。
最后教师和学生共同小结:流体的压强与流速有关,流速大的地方压强小,流速小的地方压强大。
让学生利用两张白纸和一个细长的小纸条进行实验:把两张纸立放在桌面上,用嘴在两张纸的中问吹气;手拿小纸条,向小纸条上方吹气,观察发生的现象。根据结论,试着分析现象,小组间进行交流。
(二)升力的产生
播放飞机飞行的视频,提出问题:飞机飞过天空,是什么力量使它庞大而沉重的身体攀升到空中并能在空中飞行呢?
结合教材图8-53和飞机模型引导学生仔细观察机翼的形状,小组间讨论分析机翼上方和下方空气的流动情况。教师提示:飞机起飞之前,总是先在跑道上跑一段距离。
学生讨论得出:飞机向前跑,空气就相对向后移动,机翼上方空气走过的路程较远,空气流动比下方要快,则飞机机翼上下方受到的流体压强不同,向上的压强较大,上下的压强差形成压力差,就形成了向上的升力。
教师加以补充:飞机速度增大,升力也增大,当升力增大到超过飞机自重时,飞机就起飞了。
请学生结合教材图8-54“水翼船”及相关内容,思考讨论水翼在船的航行过程中起到什么作用?教师点拨:在水翼船的下部装有类似于飞机机翼的水翼。
小组间讨论得出:船在高速行驶时,水翼会在水中运动,造成水翼下面的水流速度慢,水翼上面的水流速度快,形成一个向上的压力差,导致船的水翼受到一个向上的压力,使船体上升,与水而的接触面积减小,从而减小水对船的阻力,提高船的航行速度。
三、课堂小结
四、板书设计
第四节 流体压强与流速的关系
1.流体:液体和气体,统称为流体。
2.流体压强与流速的关系:
实验表明:流体流动时的压强与静止时的压强不同,流体流速越快,压强越小。
(1)液体流动时,在流速大的地方,压强较小;在流速小的地方压强大。
(2)气体流动时,在流速大的地方,压强较小;在流速小的地方压强大。
3.升力的产生:
(1)机翼的结构特点:上面凸,下面平直(见多媒体)
(2)机翼升力的产生:机翼上下方所受的压力差形成向上的升力。
五、教学反思
本节课中利用了多个学生熟悉的物品做实验,如:用漏斗吹乒乓球的实验,用水管的水冲纸船的实验等,进一步启发了学生思维,激发了学生动手探究的欲望。同时还注重了学生的自主探究和自主学习,在实验中要注意对实验要求和观察及时进行引导,必要时可加以适当的提醒和要求,让学生正确分析实验现象得出结论是教学的关键,所以必须做好学情的分析,才能提前预见,有的放矢的对课堂进行引导,调控课堂节奏,老师成为幕后的主人,让学生成为舞台上的“主角”。
(导学案)
一、学法点津
让学生充分利用生活中常见的器材,亲身经历观察、体验的过程,同时运用多媒体演示各种生活中常见的现象,充分调动学生学习积极性,培养学生自主探究能力和对科学的热爱。对于飞机的升力的学习,利用飞机机翼模型和动画演示相结合的方式,多让学生讨论交流,真正了解其本质。
二、学点归纳总结
(一)知识要点总结
1.流体压强与流速的关系:气体和液体在流速大的地方压强较小,在流速小的地方压强较大.
2.飞机的升力的产生。
(二)规律方法总结
1.流体流速越大的地方压强越小,此结论只适用于气体和液体(即能流动的物体)。
2.影响流体压强的因素:流体流动时,流体的压强大小不仅与流体的密度、深度等因素有关,还与流体的流速有关。
3.利用流速与压强的关系解释有关现象的步骤:首先要弄清哪部分流速快,哪部分流速慢,流速快处压强小,压力也小,流速慢处压强大,压力也大;流体受压力差作用而产生各种表现形式和现象。
4.升力是由于上下表面产生的压力差形成的。
课时作业设计
一、选择题
1.树叶落在路上,当一辆高速行驶的汽车驶过路面时,树叶将( )。
A.从路中间飞向路边 B.只向上扬
C.从路旁被吸向汽车 D.没有变化
2.如图所示,向漏斗吹气乒乓球被吸起,这个现象说明( )。
A.空气的流速减小,压强增大 B.空气的流速减小,压强减小
C.空气的流速增大,压强增大 D.空气的流速增大,压强减小
第2题图 第3题图 第5题图 第6题图
3.把一纸条放在嘴边,从纸条上方向前用力吹气,纸条就会向上飘起来.如图所示,下列关于此现象的分析中,正确的是( )。
A.吹气时纸条条所受重力减小,所以飘起来了
B.吹气时纸条上方空气流速大,流体压强小,所以飘起来了
C.吹气时纸条上方空气流速大,流体压强大,所以飘起来了
D.从上方向前吹气,给纸条一个向下的压力,所以纸条应向下运动
4.为避免候车乘客被“吸”向火车的事故发生,站台上的安全线与列车的距离也要更大些。这是因为列车进站时车体附近( )。
A.气流速度更大、压强更小 B.气流速度更大、压强更大
C.气流速度更小、压强更大 D.气流速度更小、压强更小
二、填空题
5.如图所示,直升机的螺旋桨高速旋转时,螺旋桨上方的空气流速较大,压强较_______;当直升机悬停在空中时,它受到的升力方向是_________。
6.在科学晚会上,小亮用一根胶管表演了一个有趣的节目。如图所示,他一只手握住管的中部,保持下半部分不动,另一只手抓住上半部,使其在空中快速转动,这时下管口附近的碎纸屑被吸进管中,并“天女散花”般地从上管口飞了出来。产生这一现象的物理原理是________。
7.汽车行驶过程中,开了车窗,小明看到车内悬挂的窗帘在向_____飘动(选填“车内”或“车”);这是由于车外空气的流速大于车内,而使车内的气压____车外的气压而造成的(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
三、实验探究题
8.如图所示,在一个盛水的玻璃杯内插入一根吸管A,用用另一根吸管B对准A的管口上方吹气,看到A的管口有水喷出,这是因为流体的流速越_____,压强越_____。以下现象中不能用此原理解释的是__________(填序号)。
①平行于岸边航行的船不能靠岸太近;
②用吸管把饮料吸进嘴里;
③狂风会把一些不牢固的建筑物的屋顶掀翻。
【参考答案】
1.C 2.D 3.B 4.A 5.小 竖直向上
6.流体流速大的地方压强小 7.车外 大于 8.大 小 ②