(共63张PPT)
第八章
压强
第4节
液体压强与流速的关系
沪科版物理八年级全一册
1.了解流体压强与流速的关系。
2.了解飞机升力是怎样产生的。
3.了解生活中跟流体的压强与流速相关的现象。
学习目标
鸟儿是怎样飞翔的?
导入新知
几十吨重的飞机为什么能腾空而起?
1
知识点
流体压强与流速的关系
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。
是什么力使得硬币向上“跳”起来了?
想想做做
合作探究
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。
气体压强与流速的关系
探究活动
手握两张纸,让纸自然下垂,在两张纸中间向下吹气。
猜想两张纸将怎样运动。
是什么力使得两张纸靠拢?
结论
气体压强与气体流速有关,气体在流速大的地
方压强较小;反之,在流速小的地方压强较大。
如图所示,两只纸船浮在水面上静止不动,用大注射器向两船之间的水面快速注水。两船将( )
A.静止不动
B.向中间靠拢
C.向两侧分开
D.向同侧偏移
【例1】
B
【解析】
用大注射器向两船之间的水面快速注水,导致两船中
间水的流速大,压强小;而船两侧水的流速小,压强
大。这样,船就受到了一个向里的压强、压力差,两
船向中间靠拢。
解答本题的关键是理解流体压强与流速的关系:气
体在流速大的地方压强较小;反之,在流速小的地
方压强较大。
新知小结
1
下列关于“流速越大的位置压强越小”的认识正确的是( )
A.只适用于气体
B.只适用于液体
C.适用于气体和液体
D.适用于固体、液体和气体
C
巩固新知
2
【中考·株洲】如图,水平桌面上并排靠近放置两个相同的小木块。当用细管沿水平方向对着木块间的狭缝快速吹气时( )
A.两木块都不受摩擦力
B.两木块受到的摩擦力大小相等,方向相同
C.两木块受到的摩擦力大小不等,方向相同
D.两木块受到的摩擦力大小相等,方向相反
D
2
知识点
升力的产生
飞机为什么能像
鸟儿一样遨游天
空?
合作探究
机翼的形状是上凸下平的
飞机起飞之前,先得在跑道上跑一段距离。飞机
向前跑,空气就相对地向後移动,空气的压强作用在
机翼上使机翼获得巨大的升力。机翼的形状起了很重
要的作用。
上方流速快,压强小
结论:气流在机翼上下表面由于流速不同产生压
力差,这就是向上的升力
下方流速慢,压强大
合压强:P
机翼剖面图
水翼船
水翼船和其他船舶不同之处,是在船的底部装了两幅
类似于飞机机翼的水翼,船舶航行时,水流经过水翼上方
的流速大,压强小,水经过水翼下方的流速小,压强大,
从而产生了向上的压力差,有了向上的升力,把船体向上
托起,使船体与水的接触面积减小,减小了水对船体的阻
力,进一步提高了船速。
气流偏导器
象“装反了的机翼”
上方压强大于下方
给车身较大压力
增加了稳定性
加大了与地面摩
擦
增大了动力
赛车尾翼板有何妙用?
球类比赛中的“旋转球”
比较不转球和
旋转球周围空
气的流线。旋
转球跟不转球
相比,飞行轨
迹会向
弯
曲。
下
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。
“香蕉球”
(应用题)飞机机翼初看好像是一
个整体,实际上是由几部分组成
的,如图所示。它的襟翼可以绕
轴向后下方、后上方偏转。飞行员在飞机上升、平稳飞行、下降和着陆减速等过程中,是通过操纵杆改变襟翼的弯曲度来改变飞机的升力、阻力的。下图是简化的机翼截面图,其中表现飞机上升的是( )
A
【例2】
【解析】
当飞机在机场跑道滑行时,流过机翼上方的空气流速
大,流过机翼下方的空气流速小,机翼上下方所受的
压力差形成向上的升力,当飞机滑行速度大到一定值
时,机翼所受的升力超过飞机的自重,飞机就起飞了
。从题目中我们发现飞机在上升过程中,需要的升力
最大,也就需要机翼上方的凸度最明显,A选项中机翼
上方的凸度最明显,形成向上的升力最大,符合飞机
上升时的状况。故选A。
本题用到图示法和对比法。对比四幅图,看哪一种情
况机翼拱起的程度最大,则此时的升力最大,因升力
最大是飞机上升所需要的。
新知小结
1
【中考·哈尔滨】如图所示是一种水翼船,船体下安装了水翼。当船在高速航行时,水面下的水翼会使船体整体抬高从而减小水对船体的阻力。则水翼安装正确的是( )
A
巩固新知
2
【中考·茂名】机翼的横截面设计成如图所示的形状,这是利用了在气体中流速越大的地方压强越______的原理,从而使机翼的上下表面产生压强差,为飞机提供升力。当该飞机水平加速飞行时,飞机受到的动力________(填“大于”“等于”或“小于”)它受到的阻力。
小
大于
1
知识小结
流体
归纳新知
1.
导致流体流速大的原因:(1)外力导致流体流速变快,
如用力吹气;(2)高速运动的物体带动流体流速变快,
如高速行驶的列车周围的气体流速变快;(3)同一流
体在相同的时间内,通过较大的路程处流速大;(4)
同一流体流经不同的横截面时,流过横截面小的位
置流速大,如河道狭窄处水的流速大。
2.
运用流体压强规律推测相关现象的结果时,要警惕
生活经验的影响,因为结果往往与生活经验相反,
如教材中的“吹硬币”现象。
【中考·佛山】民航客机在飞行时,机翼的上表面空气流速大,压强________,因此获得升力。直升机能悬停在空中,是因为旋转的机翼对空气施加一个向下的力,根据___________________,空气会对机翼施加一个向上的力。
2
易错小结
易错点:不能区分普通飞机和直升机的升空原理
小
力的作用是相互的
如图所示,取两张白纸,让其平行地自然下垂,向两纸中间用力吹气。
(1)
本实验可以观察到的现象是_________________
_______________________________。
(2)通过本实验可以得出的初步结论是___
________________________。
(3)请你联系实际,举出两个生产、生活中与此知识
有关的实例:____________________________
__________________________________。
1
两张纸相互靠拢
气体流速大的地方压强小
飞机、水翼船、推拉式喷雾器、打乒乓球时的弧圈球等(写出两个即可)
巩固新知
如图所示,这是喷雾器工作时的示意图。这与你在前面“迷你实验室”中思考的原理是否一致?当你推动活塞时,管口的空气速度______,压强______;当压强比瓶中液体上面的大气压强_____时,液体就被大气压压上去,随流动的空气而喷成雾状。
2
变大
变小
小
图是家用煤气灶灶头的示意图。使用煤气灶时,打开煤气阀门,拧动点火装置,煤气和空气在进口处混合流向燃烧头被点燃,而煤气不会从进口处向空气中泄漏,其原因是(
)。
A.进口处煤气流速小,压强大于
大气压强
B.进口处煤气流速小,压强小于大气压强
C.进口处煤气流速大,压强大于大气压强
D.进口处煤气流速大,压强小于大气压强
3
D
解:两船并排同向行驶时,
由于两船间的水流流
速比两船外侧的大,
因此两船间的水的压
强小于两船外侧的水
的压强,这样两个船都受到一个向中间的推力,容易使两船相撞。
如图所示,两艘船并排行驶时,两船间水的流速比两船外侧的大,这会使两船靠得越来越近,甚至发生碰撞,你知道这是为什么吗?
4
5
【中考·吉林】生活中,“吸”字表述的现象,其原因各不相同,用吸管“吸”饮料时,饮料是在__________的作用下被“吸”入口中的。用吸尘器“吸”灰尘时,灰尘是由于空气流速越大,压强越______的缘故被“吸”入吸尘器的。
大气压
小
6
在水面上放两只船,用水管向两船中间的水域冲水,观察到的现象是两船______________,产生这一现象的原因是两船之间的压强____________________________。
向中间靠拢
小于船外侧的压强
7
化学实验室里常用的水流抽气机
的结构如图所示。使用时让自来
水流入具有内置喷口的T形玻璃
管内。由于水流的作用,喷口A
处气流的速度将________,A处
气体的压强将________,从而使喷口A处的气体和抽气容器内的气体之间产生压力差,以达到抽气的目的。(均填“减小”“增大”或“不变”)
增大
减小
8
【中考·广州】如图,行驶中的汽车,车窗紧闭,当打开天窗时,天窗外空气流速________车内空气的流速,天窗外空气的压强______车内空气的压强,所以车内空气被“抽”到车外。(均填“>”“=”或“<”)
>
<
9
中新网曾转发了一组照片,向人们展示了一只灰鹅独特的飞行技艺。如图所示就是这只灰鹅在突遇强风时,身体猛然转过180°,而头部却保持正常姿态的情形。使用这种“超级扭曲”的方式能使翅膀下方空气流速________(填“大于”或“小于”)上方空气流速,从而使灰鹅受到一个向________的作用力,能迅速降低飞行高度,使飞行更安全。
大于
大于
1.【中考·大连】某同学利用身边的物品做实验,他通过吹气改变空气流速,其中不能揭示“流体压强与流速关系”的是( )
课后练习
【点拨】将一纸条放在嘴边,用力从纸条下方吹气,纸条被吹起,这是因为纸条受到向上的力的作用,不能揭示“流体压强与流速的关系”。
【答案】B
2.【中考·嘉兴】如图装置可以用来研究液体压强与流速的关系,打开阀门,水流经该装置时,可观察到a、b两管口均有水喷出,且________管口喷出的水柱更高,原因是________________________。
【点拨】打开阀门,由于水流量一定,a管下端管道横截面积小于b管下端管道横截面积,
a管下端水流速大于b管下端水流速,所以b管下端的压强大,
b管口喷出的水柱更高。
【答案】b;b管下端管道横截面积大,水流速小,压强大
3.【中考?贺州】如图所示,小露用电吹风从A端对着泡沫机翼模型送风,机翼模型升起,下列说法正确的是( )
A.气流通过下表面的路程大于上表面的路程
B.气流在下表面的流速大于在上表面的流速
C.机翼模型上表面受到的压强大于下表面受到的压强
D.机翼模型升起的原因是机翼下
表面受到的压力大于上表面
受到的压力
【点拨】如图所示,机翼模型上凸下平,当用电吹风从A端对着泡沫机翼模型送风时,在相等的时间内,机翼上方空气流过的路程大,速度大,压强小;机翼下表面受到的压力大于上表面受到的压力,从而产生了向上的升力,所以机翼模型升起。
【答案】D
4.中国南极泰山站采用轻质材料装配而成,为避免被南极强横风吹得移位,其独特的支架悬空形状发挥了作用。泰山站的悬空形状接近于下列图( )
【点拨】A中结构,当风刮过屋顶,屋顶上方的空气流动速度小,压强大;屋顶受到的向下的压力大于屋底向上的压力,使整体更加稳定。
【答案】A
5.随着人们生活水平的提高,扫地机器人逐步进入普通家庭。某款扫地机器人工作时是通过电机转动使内部气流速度变________,压强变________
,使杂物进入吸尘器达到清扫的目的。
大
小
6.【中考·湖州】下列情景都与气压有关,其中有一种情景与其他三种的原理有所不同,这种情景是( )
A.刮大风时会有房屋顶部被大风掀起的情况
B.打开的窗户外有平行于墙壁的风吹过时,窗帘会飘出窗外
C.等候列车的乘客应站在安全线以外,否则会被“吸”向列车
D.将吸盘按在光洁的瓷砖表面,放手后吸盘会被“吸”在瓷砖上
D
7.【中考·温州】兴趣小组用如图装置研究压强与流速的关系,将吹风机对准竖管上端管口向下吹风,在三个水平玻璃管的右端口处同时释放相同规格的乒乓球,某时刻乒乓球处于如图所示的位置。下列说法合理的是( )
A.乒乓球运动是因受到竖管气流的吸引力
B.装置中三个水平玻璃管的横截面积不同
C.三个水平玻璃管的左端口处压强不相同
D.该装置可以测量竖管中各处的压强大小
【点拨】由图中实验装置可知,将吹风机对准竖管上端管口向下吹风,由于竖管口越来越粗,所以最上端的空气流速大、水平玻璃管左端开口处压强小,最下端的空气流速小、水平玻璃管左端开口处压强大。乒乓球在右侧大气压的作用下会向左运动,所以会产生三个乒乓球向左运动的位置不同的现象。
【答案】C
8.如图所示的是一个蓄水箱示意图,箱内装满水,M、
N是管内同一水平线上的两点,K是阀门,K关闭时M、
N两点的压强分别是pM、pN,K打开流出水时,M、
N两点的压强分别是pM′、pN′,则( )
A.pM<pN
B.pM>pN
C.pM′=pN′
D.pM′>pN′
【点拨】当K关闭时,M、
N所处的深度相同,
M、
N两点的压强大小关系是pM=pN;K打开流出水时,相同质量的水流过时,M处的流速小于
N处的流速,所以pM′>pN′。
【答案】D
9.【中考·龙岩】如图是家用煤气灶灶头的示意图,使用煤气灶时,打开煤气阀门,拧动点火装置,煤气和空气在进口处混合流向燃烧头被点燃,而煤气不会从进口处向空气中泄漏,其原因是进口处煤气流速________,压强比大气压强________。
大
小
10.【中考·东营】校园里时常出现“小旋风”,当“小旋风”经过时,旋涡中心气流的速度________(填“大”或“小”),旋涡内部气体压强________,容易把地面上的纸屑“吸”向空中。
大
小
11.【中考·广东】如图1所示的是演示“流体压强和流速的关系”实验装置,U形管中装有水,直径相同的a、b两管中的水静止时液面相平。
(1)如果在右端c处往装置里急吹气,导致b管上方的气流速度________(填“大于”“等于”或“小于”)a管上方的气流速度,b管与a管的水面上方形成气压差,U形管中____(填“a”或“b”)管水面升高,如果升高的液面比原来高了2
cm,则此时U形管底部d处左、右两侧液体压强差为________
Pa。(g取10
N/Kg)
【点拨】如果在右端c处往装置里急吹气,b管上方的横截面积大于a管上方的横截面积,导致b管上方气流速度小于a管上方的气流速度,在b管与a管的水面上方形成气压差,U形管中a管水面升高,如果升高的液面比原来高了2
cm,则下降的液面比原来低了2
cm,此时U形管两端液面的高度差为4
cm,则此时U形管底部d处左、右两侧液体压强差:p=ρgh=1×103
Kg/m3×10
N/Kg×0.04
m=400
Pa。
【答案】小于;a;400
(2)图2是某种喷雾器的工作原理示意图,当喷雾器未工作时,细管A内、外气压相等,细管A内、外液面________,当喷雾器工作时,空气从细管B的右端快速喷出,导致细管A上方空气的流速突然增大,细管A内液面上方气压________(填“大于”“等于”或“小于”)细管A外液面上方的气压,液体就沿细管A的管口流出,同时受到气流的冲击,形成雾状向右喷出,如果此时喷雾器停止工作,细管A中的液体将____________。
【点拨】当喷雾器工作时,空气从细管B的右端快速喷出,导致细管A上方空气的流速突然增大,气压突然减小,细管A内液面上方气压小于细管A外液面上方的气压,液体就沿细管A的管口流出,同时受到气流的冲击,形成雾状向右喷出;如果喷雾器停止工作,A管内、外液面上方气压相等,细管A与烧杯构成连通器,液面下降到与细管A外液面相平。
【答案】相平;小于;下降到与细管A外液面相平
12.【中考·温州】飞机在空中飞行时都有一定的迎角(机翼轴线与水平气流的夹角)。飞机飞行时的升力除了与机翼形状有关外,是否还与迎角大小有关?为了研究这一问题,在老师的帮助下,小明利用电风扇、升力测力计、飞机模型按
图甲方式进
行如下实验。
①闭合电风扇的开关,调节挡位使其风速最大,并使飞机模型的迎角为0°,记录测力计的示数。重复5次实验并计算升力平均值。
②改变迎角大小,使其分别为5°、10°、15°、20°,重复步骤①。
③处理相关数据得到“升力与迎角的关系”如图乙。
(1)本实验得出的结论是________________________________
_________________________________________________
_____________________。
飞机以一定的速度飞行时,迎角从0°
到20°,随着迎角的增大,飞机所受升力先增大后减小,15°附近时达到最大
(2)小明若要进一步研究“飞机的升力与其飞行速度的关系”。利用现有器材,如何操作可以模拟飞机不同的飞行速度?_______________________________。
(3)资料显示:本实验结论与实际相符,且飞机迎角一定时,飞行速度越大升力也越大。若某飞机以500
km/h做水平匀速直线飞行时的迎角为θ1,而以800
km/h做水平匀速直线飞行时的迎角为θ2(θ1、θ2均小于15°)。请比较θ1、θ2的大小关系:__________________________。
改变电风扇的挡位来改变风速大小
θ1>θ2
再见