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第四节
流体压强与流速的关系
1、了解流体的压强与流速的关系;
2、了解飞机的升力是怎样产生的;
3、通过观察,认识流体的压强与流速有关的现象;体验由气体压强差产生的力。
一、流体
1.定义:液体和气体都具有流动性,统称为流体。
2.流体压强:流体流动时产生的压强称作流体压强。
在离桌边2-3cm处放一铝质的硬币,在硬币前10cm左右用直尺或钢笔等支起一个栏杆,高约为2cm,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。是什么力使硬币跳起来?
是什么力使硬币跳起来呢?
[问题]
[分析]
空气流动
硬币向上飞的时候只有空气和它接触,桌面不可能对它产生作用了,是不是硬币上下的压强不同使它向上运动?
[猜想]
硬币上面的压强小,下面的压强大。
是否是气体的压强与气体的流速有关?
二.探究:气体压强与流速的关系
手拿两张纸让它们自然下垂,且纸面平行。在两张纸中间向下吹气,可以观察到什么现象?
纸往中间靠拢。
这说明了什么?
气体的流速越大,压强越小。
结论:
在气体中,流速越大的位置压强越小。
1.气体在流速大的地方压强小,在流速小的地方压强大.
结论:
两小球互相靠近
现象:
思考:以上现象都说明了什么?
为什么火车和地铁的站台上要画一条安全线?
实例分析:
V
空气流速快
空气流速慢
空气压强大
空气压强小
我们日常生产、生活中的哪些现象,气体流体压强与流速的关系来解释?
小孔处空气流速快,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,被喷雾状。
打气
小孔
喷雾器
你一定见过足球比赛的罚前场直接任意球。通常是防守方五六个球员在球门前组成一道“人墙”,挡住进球路线。进攻方的主罚队员,起脚一记劲射,球绕过了“人墙”,眼看要偏离球门飞出,却又沿弧线拐过弯来直入球门,让守门员措手不及,眼睁睁地看着球进了大门。这就是颇为神奇的“香蕉球”。
足球比赛中的香蕉球
答:
由于气体的流速越大,压强越小。罚“香蕉球”的时候,足球一边向前飞行一边不断地旋转,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。
相对运动快
相对运动慢
球门
守门员
人墙
发球点
我们经常会看到这种现象:汽车在马路上快速驶过以后,马路两边的树叶会随风飘动,马路两边的树叶会沿哪一个方向飘动?请猜想并说明理由。
向前行驶的汽车
C
B
A
A
B
C
树叶
树叶
马路
右
中
左
实战演练1
树叶落在马路上,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.不受影响
C
实战演练2
你是否有这样的经历:撑一把雨伞行走在雨中,一阵大风吹来,伞面可能被
“吸”,从而严重变形。下列有关这一现象及其解释,正确的是(
)
A.伞面被向下“吸”
B.伞上方的空气流速大于下方
C.伞上方的空气流速等于下方
D.伞上方的空气流速小于下方
B
实战演练3
3.
抽油烟机在工作时由于转动的扇叶处气体的流速大,压强
,从而在周围大气压的作用下将油烟压向扇口排出。
小
二.探索:液体压强与流速的关系
结论:在液体中流速越大的地方,压强越小。
用注射器向两只小船中间注射水,可以观察到什么现象?
两只小船向中间靠拢。
这说明了什么?
液体的流速越大,压强越小。
航海规则规定两艘轮船不能近距离同向航行!
在航海中,船只在行驶过程中不允许两船并肩
前进,如果并肩行驶,会出现什么情况?并分析说明其原因。
答:
如果两船并肩行驶会出现两船逐渐靠拢而发生相碰事故。
这是因为在流体中,流速大的位置压强小。当两船并行时,两船内侧水的流速大于两船外侧水的流速,造成内侧水的压力小于外侧水的压力,而使它们逐渐靠拢。
打开水龙头,使自来水流过如图甲所示的玻璃管,在A、B、C三处,哪一处的压强较小?如果玻璃管改装成图乙所示的装置,使自来水流过时,图中所示情况是否正确?
如图所示,是我国海军舰艇赴亚丁湾护航时的情景.护航编队一般采用前后护航形式,而不采用“并排”护航,这是因为流体流速大的地方
,压强
,当两船高速并排行驶时,容易发生
事故.
实战演练4
小
相撞
5.如图所示,A、B是两个上端开口的容器,它们构成的是一个______;当用一个管子沿B容器口吹气时,A容器中的液面会______(填“上升”、“下降”或“不变”).
连通器
下降
三、飞机的升力
问题:飞机为什么能像鸟儿一样遨游天空?
三
、飞机的升力
飞机机翼的形状:上凸下平
在相等的时间里,机翼上下气流通过的路程不同,即气体的流速不同。
飞机机翼上面气流的速度大,气体的压强小;下面的气流速度小,气体的压强大。因此在上下表面产生了压强差,从而产生压力差,这就形成向上的升力。
观察鸟翅膀的形状,解释为什么鸟在空中展翅滑翔时不会坠落下来?
答:鸟翅膀展开后的截面是上凸下凹,气流流经翅膀,翅膀上下流速不同会形成压力差,产生向上的升力,使鸟在空中自由飞翔。
竹蜻蜓、风筝
气流偏导器
有的跑车车尾设计一种“气流偏导器”,它的上表面平直,底部呈弧形凸起,相当于一个倒置的翅膀,这主要是为了让跑车高速行驶时,车能更好的抓紧地面.请解释其中道理.
相信大家都有过这样的经历:步行在雨中,我们会打一把伞.一阵大风吹来,雨伞会被向上吸起来.这是为什么呢?你能不能用所学的知识解释这个现象呢?
杜甫在《茅屋为秋风所破歌》当中写道“八月秋高风怒号,卷我屋上三重茅”。大风为什么能掀翻屋顶?
答:大风从屋顶上吹过,屋顶上方空气流速大,压强小,屋内空气流速小,压强大,所以屋顶受到向上的力大于向下的力,这种压力差能把屋顶掀翻。
6、春天是放风筝的好季节,风筝在空气中飞行利用了下列什么原理(
)
A、风筝下方空气流动速度小,空气压强小
B、风筝下方空气流动速度大,空气压强大
C、风筝上方空气流动速度大,空气压强小
D、风筝上方空气流动速度小,空气压强大
C
有些跑车在车尾安装了一种“气流偏导器”,由于“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速度
(选填“大或小”),此时,上方空气压强比下方空气压强
(选填“大或小”),这样,“气流偏导器”受到一个向
(选填“上或下”)的压力差,从而使车轮抓紧地面。
实战演练7
小
大
下
1.
流体在流速大的地方压强_____,在流速小的地方压强_____。
2.
高速航行的轮船如果靠得太近,两船内侧的流速_____外侧的流速,所以内侧的压强_____外侧的压强,船体在_____力作用下,会发生碰撞事故(选填“大于”、“小于”、“平衡”或“不平衡”)。
3.
飞机机翼做成上凸下平,航行时使机翼上方气流速度_____下方气流速度,机翼上方的气压_____下方的气压,由此产生的上下压力差就是飞机获得的_____力。
小
大
大于
小于
不平衡
大于
小于
升
夯实基础
4.
将一张薄纸的一端靠近下嘴唇,另一端自然下垂,沿纸的上方水平吹气,手中的纸将会
此现象反映的物理原理是
请举出一个应用这一原理的实例
向吹气的一面飘起来
气体流速大的地方压强小
飞机的机翼上凸下平
5、如图所示,用一个漏斗向一支点燃的蜡烛的火焰吹气,烛焰将
(
)
A.向左飘动
B.向右飘动
C.静止在原位置不动
D.无法确定
A
点拨:用漏斗吹气,使烛焰左侧流速大,压强小
6、某同学为了探究飞机的升力,制作了一个机翼模型,并把它穿在一根铁丝上,在铁丝的上下各挂一个弹簧测力计,如图所示,他再接通电风扇对着机翼吹风,下面是该同学对实验的结果做出的猜想,你认为正确的是
(
)
A.弹簧测力计A的示数增大,B的示数减小
B.弹簧测力计A的示数减小,B的示数增大
C.两个弹簧测力计的示数都增大
D.两个弹簧测力计的示数都减小
B
A
B
草原上有一种老鼠,它的家是地面下的洞穴,请你分析后说出洞穴里空气流动的方向。
分析:A洞口空气流动速度慢,压强大;B洞口的空气流速快,压强小。
答案:洞内的空气流动方向是从A到B
草原犬鼠的空调系统
作业
直升机:利用“
”升空
力作用是相互的和流速与压强关系
小
结
1.流体
2.流体压强规律
3.流体流速变快的原因:
(1)外力所致.如吹气.
(2)外力带动.如火车的安全线.
(3)一定的流体在相同时间内通过路程大的
位置流速大.如机翼.
(4)一定的流体在相同时间内通过横截面积
小的位置流速大.如轮船不能并排航行.
4.分析流体现象的方法:先弄清流速关系,再分析压强关系,最后得出可能发生的现象.
诗人杜甫在《茅屋为秋风所破歌》中写到:“八月秋高风怒号,卷我屋上三重茅”,请你分析诗中包含的物理道理。
杜甫在《茅屋为秋风所破歌》写道:
“八月秋高风怒号,卷我屋上三重茅。”请你从物理学的角度分析这两句诗所描写的物理现象。
风怒号
空气流动很快
卷我屋上三重茅
茅草都向上运动而飞走
分析:
答:
这是因为刮大风时,茅草上面的空气流动快,茅草的下面的空气基本是静止的。
根据流体中,流速大的地方压强小的原理,
茅草上面的空气压强压力小,而下面的压强压力大,对茅草产生了向上的升力使它飞走了。
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