第 九 章 压强
第4节 流体压强与流速的关系
典案二 导学设计
学点一 压力
学点一 流体压强与流速的关系
图9－4－9
实验要求：如图9－4－9所示，在离桌边20～30 cm的地方放一枚铝质硬币，在硬币前10 cm左右放置一个高度约2 cm的木块，在硬币后放置一本与硬币厚度相当的笔记本。在硬币上方沿着桌面平行的方向用力吹一口气，硬币就可能跳过木块。
现象分析：实验中，硬币上方只有空气与它接触。吹气时硬币向上“跳”，说明它上面空气向下的压力较__小__，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__。而由于吹气，硬币上面空气的流速变__大__了。
提出问题：由此我们可以猜想气体的压强跟气体的流速__有__(选填“有”或“没有”)关系。
实验验证1：气体压强与流速的关系。
实验1：按照图9－4－10所示实验方法进行实验。
实验现象：在吹气的过程中越用力吹，两张纸越__靠近__。
实验分析：在吹气的过程中，使两张纸中间的空气流动__加快__(选填“加快”或“减慢”)，从而使这里的空气对纸张向外的压强__小于__(选填“大于”或“小于”)外面空气对纸张向里的压强，导致两张纸__合拢__(选填“分开”或“合拢”)。
图9－4－10
图9－4－11
实验2：(1)在漏斗的下方放置一个乒乓球，用手指托着它，松开手后，乒乓球由于受到__重力__作用__会__(选填“会”或“不会”)下落。
(2)用手指托着乒乓球，从上方向下吹气， 手指离开，乒乓球__不会__(选填“会”或“不会”)下落。
实验分析：在吹气的过程中，乒乓球与漏斗间的空气流动__加快__(选填“加快”或“减慢”)，从而使这里的空气对乒乓球向下的压强及重力__小于__(选填“大于”或“小于”)外面空气对乒乓球向上的压强，导致乒乓球__不会__(选填“会”或“不会”)下落。
实验结论：对气体来说，流速越大的地方，压强__越小__。
实验验证2：液体压强与流速的关系。
实验1：(1)如图9－4－12所示，打开阀门A，关闭阀门B，让红颜色水(便于观察现象)流入管径粗细不同的透明塑料管a、b、c，观察三支小细管1、2、3中液柱的高度__相同__。
图9－4－12
(2)打开阀门B，可以看到水从B管流出，但三支小细管1、2、3中液柱的高度__不同__。
实验分析：根据连通器特点知：当液体不流动时，各容器内的液面总保持__相平__。水流动时，小细管1、2、3中水柱的高度却不相同。根据液体的压强公式__p＝ρgh__，可知三支小细管中水的压强就不相同，这跟a、b、c管中水的__流速__有关，且c管中水的流速最__快__，所以小细管3中液柱高度最__低__。
实验2：(1)如图9－4－13所示，在水槽里并排放两只纸叠的小船，使其处于静止状态。
图9－4－13
(2)用注射器往两只小船中间注入水，两只小船会__靠近__(选填“分开”“靠近”或“静止”)。
实验分析：两只小船本来静止，当用注射器往它们中间注入水时，两只小船中间水的流速变__大(或快)__，两只小船__靠近__(选填“分开”“靠近”或“静止”)，说明两只小船此时受到液体向外的压强__小于__(选填“大于”或“小于”)向里的压强。
实验结论：对液体来说，流速越大的地方，压强__越小__。
总结：在气体和液体中，流体流速越大的位置，压强越__小__。
学点二 飞机的升力
按教材P45想想做做自制一个飞机机翼的模型，思考飞机为什么能够在空中飞行。
问题：飞机前进时，机翼与周围的空气发生相对运动，相当于气流迎面流过机翼。在相同时间内，机翼上方气流通过的路程较__长__，因而速度较__大__，它对机翼上表面的压强较__小__；相反，它对机翼下表面的压强较__大__。这样，机翼上、下表面就存在着压强差，因而有压力差，这就是__升力__产生的原因。
第 九 章 压强
第4节 流体压强与流速的关系
方式一 【情景导入】
多媒体播放视频《手摇吸尘器》。
图9－4－1
导入语：同学们，想不想试试，来两个同学，配合一下，一位“长江头”，一位“长江尾”，一“筒”相连，很奇妙吧，这就涉及今天我们要学的一个新的物理规律——流体压强与流速的关系。好，下面我们就开始探究这个关系的奥秘吧！板书课题——《第4节 流体压强与流速的关系》。
方式二 【游戏导入】
设计一个小游戏：(或多媒体播放视频《硬币跳高》)
图9－4－2
在离桌边2～3 cm处放一铝质的硬币，在硬币前10 cm左右的地方放一高约为2 cm的直尺或用钢笔支起一个栏杆，在硬币上方沿着与桌面平行的方向用力吹一口气，硬币就可能跳过栏杆。比比看，谁能使硬币跳得最高，同时思考：向硬币上方吹气，硬币反而可以向上跳过尺子，是什么力使得硬币向上“跳”起来的？
设问：(1)怎样吹硬币才会跳起来？
(2)硬币为什么会跳起来？
(3)怎样才能使硬币跳得更高？
交流：硬币与桌面间总有一定的缝隙，这样硬币的下方和上方都有空气。没有吹气时，硬币上面的空气与下面的空气可看做静止，这时硬币上面的空气对硬币向下的压强等于下面的空气产生的向上的压强，硬币受力平衡而静止。当在硬币上方沿着与桌面平行的方向吹气时，硬币上方气体的流速大于下方气体的流速。
追问：是不是气体的压强与气体的流速有关系？有什么样的关系呢？
引导语：带着这些疑问，让我们一起来探究“流体压强与流速的关系”，谜底很快就能揭开！板书课题——《第4节 流体压强与流速的关系》。
方式三 【故事情景导入】
故事情景：1912年秋，当时世界上最大的轮船之一“奥林匹克号”邮轮，以25 km/h的速度在海上航行时，英国铁甲巡洋舰“霍克号”以34 km/h的速度沿着与它的航线几乎平行的方向疾驶着，两船横向距离很小，只有不足100 m，当“霍克号”刚刚追上“奥林匹克号”，船首与邮轮的船尾并列后，巡洋舰好像突然被一只看不见的巨手推动，不再顺从舵手的操纵，竟自动扭转船头，几乎笔直地向邮轮冲去，随着“咔嚓”一声巨响，“奥林匹克号”的右舷被撞了一个大洞。这起奇怪的海上事故，在当时很长一段时间无人能解释。同学们，你们想知道这其中的原因吗？
图9－4－3
思考交流讨论：为什么行驶的两只船不能平行行驶且彼此靠得太近？
教师引导：带着这些疑问，让我们一起来探究“流体压强与流速的关系”，谜底很快就能揭开！板书课题——《第4节 流体压强与流速的关系》。
实验设计：自制淋浴器
淋浴器有两个进水口，一个是冷水口，一个是热水口，冷水口直接与自来水管连接，热水口的管道很细，插在一壶热水里。使用的时候，拧开自来水龙头，热水会自动向上流，冷水、热水混合以后，从喷头里喷出了适宜淋浴的温水。
其结构如图9－4－4所示，冷水和热水是通过混合阀混合后变成温水的。
图9－4－4
混合阀像个三通管(如图9－4－5所示)，冷水管比较粗，在汇合点附近突然变细。
图9－4－5
原理解释：流动的液体存在着压强，压强的大小跟液体流速有关。液体的流速越大，它的压强就越小。当导管内没有自来水流过的时候，吸水管内外气体的压强相等，都等于大气压强。根据连通器的原理，吸水管里热水面与壶里的热水面相平。当导管里有自来水流过时，吸水管内热水上方气体的压强变小，管内外产生了压强差，在大气压的作用下，热水在吸水管内上升，与冷水混合后，从喷头喷出。冷水流速越大，管内气压越低，管内、外压强差越大，热水流进导管中越多，它与冷水混合后的温度就越高。因此，可以通过控制自来水的流速，以调节流出的水温高低。
[中考解读] 本节在中考中常考内容是：①有关流体压强与流速关系的小实验；
②飞机升力的产生与应用。考查题型一般为选择题、填空题。
[考点对接] 1.流体压强与流速的关系
[源起教材P44] 想想做做
如图9.4－1，在离桌边20～30 cm的地方放一枚铝质硬币，在硬币前10 cm左右放置一个高度约2 cm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，硬币就可能跳过木块。
是什么力使得硬币向上“跳”起来了？
图9.4－1 吹硬币跳跃木块
例1 [济南中考] 如图9－4－6所示是喷雾器工作时的示意图。当推动活塞时，管口的空气速度增大，管口处的压强________(选填“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。
图9－4－6
[答案] 减小 大气压
[考点对接] 2.探究流体压强与流速关系的小实验
[源起教材P44] 实验
手握如图9.4－2所示的两张纸，让纸自由下垂，在两张纸的中间向下吹气。如果空气的压强真的跟空气的流速有关系，这两张纸应该怎样运动？
做一做，检验你的猜想。
图9.4－2 这两张纸怎样运动？
例2 [南京中考] 利用吸管可以做物理小实验。
图9－4－7
(1)用吸管“取”水：如图9－4－7甲所示，要求用这根两端开口的塑料吸管把一只杯子中的水取出一些，移到另一只空杯中。现有以下四个动作：
a．用手指封住管口
b．将吸管移出水面到空杯上方
c．将吸管插入水中
d．松开封住管口的手指
以上四个动作的合理顺序是________(填字母)。这个实验的成功说明了________的存在。
(2)如图乙所示，往吸管B中吹气，可以看到吸管A中的水面上升，以下现象中涉及的物理原理与之不同的有________(填序号)。
①在火车站的站台上，人要与行驶的列车保持适当距离
②通过拍打窗帘清除它上面的浮尘
③平行于岸边航行的船不能靠岸太近
[答案] (1)cabd 大气压 (2)②
[考点对接] 3.飞机升力的产生与应用
[源起教材P45]
借助图9.4－4，我们可以看到机翼横截面的大致形状，其上表面弯曲，下表面比较平。
图9.4－4 飞机升力产生的示意图
飞机前进时，机翼与周围的空气发生相对运动，相当于气流迎面流过机翼。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，在相同时间内，机翼上方气流通过的路程较长，因而速度较大，它对机翼上表面的压强较小；下方气流通过的路程较短，速度较小，它对机翼下表面的压强较大。这样，机翼上、下表面就存在着压强差，因而有压力差，这就是产生升力的原因。
例3 [黄冈中考] 地效翼船(如图9－4－8所示)是一种经济、安全的飞行器，其工作原理是：在贴近水面或地面飞行时，离地表很近的带有翼刀或隔断端板的机翼下方，就会形成气流的堵塞，空气流速减小，压强________，使机翼上下表面间的压力差增大，从而产生一个________(选填“向上”或“向下”)的力。
图9－4－8
[答案] 增大 向上
船为什么会相互吸引？
别莱利曼著的《趣味物理学》记述了这样一件事情：
1912年秋天，远洋货轮“奥林匹克号”在大海上航行着，同时在离它约100 m远的地方，有一艘比它小得多的铁甲巡洋舰“霍克号”几乎跟它平行地疾驰着。两艘船很快靠拢到一起高速并行，这时，突然发生了一起意外的事情：小船好像是服从着一种不可见的力量，竟扭转船头朝着大船，并且不服从舵手操纵，几乎笔直地向大船冲来。“霍克号”的船头撞在“奥林匹克号”的船舷上，以致“霍克号”把“奥林匹克号”的船舷撞了一个大洞。
原理解释：当两艘船平行航行时，在它们的船舷中间就好像有一条沟。在普通的沟里，沟壁不动，水在动，这里正相反，是水不动而沟壁在动。在这条能动的沟的狭窄部分，由于水相对船的流速较大，使得两艘船的相对两侧受到的压力比两船外侧部分受到的压力小，从而使两船相向运动，发生撞船事故。
