9.4 神奇的升力
沪粤版 八年级下
新知导入
几十吨甚至上百吨重的飞机为什么能腾空而起,在空中飞行呢?
为什么我国海军舰艇赴亚丁湾护航时,护航编队一般采用前后护航形式,而不采用“并排”护航?
新知讲解
一、流体压强与流速的关系
(一)流体
流动的水
流动的空气
水、空气等都具有流动性,它们统称为流体
流体流动时,在流速不同的地方会表现出一种奇妙的性质
(二)流体压强与流速的关系
流体流动时,在流速不同的地方会表现出一种什么样的奇妙的性质?
请同学们完成吹纸小实验。
1、流体压强与流速的关系
(1)吹气时,互相平行的两纸间的气体与两纸外侧的气体相比,有什么变化?
(2)你认为两条纸间的的空气压强与纸外侧的压强哪个大,由此说明了什么?
(3)通过实验你发现流体压强与流速有什么关系? 结论:流体的流速越大,压强越小
两纸间的气体流速快,两纸外侧的气体流速慢
两纸间气体压强大,两纸外侧气体压强小
吹气时,纸条上表面空气流速大压强小;下表面空气流流速小压强大,形成一个向上的压强差,纸条受到向上的压力差,所以纸条会向上漂。
纸条会向上漂
2、运用气体压强与流速的关系解释实验现象:
乒乓球不会掉下来
吹气时,乒乓球上表面空气流速大压强小;乒乓球下表面空气流速小压强大,形成一个向上的压强差,乒乓球受到向上的压力差,乒乓球不会掉下来。
水平放置的硬币,在它上方,沿水平方向用力吹口气,有什么现象发生了?
现象:硬币跳起来了!
在硬币上方吹气时上方的空气流速快压强越小,下表面空气流速小压强大。所以硬币上下形成向上的压强差。硬币受到向上的压力差,当压力差大于硬币受到的重力时硬币就会就会跃起,并在气流的作用下跃过刻度尺。
现象:竖管的水水面上升了,并随气流喷出
瓶内装水,竖管插入水中,往横管中用力吹口气,有什么现象发生了?
吹气时,竖管上表面空气流速大压强变小;水就在大气压的作用下,沿竖管的上升,并随气流喷出。
3、液体压强与流速的关系
记录实验现象
液体流速
上方液柱
分析流体压强
粗管
小
较高
细管
大
较低
每秒流经管子不同截面的液体体积相等。
υ大
p大
p小
较大
较小
横截面积大的位置流速小,横截面积小的位置流速大
υ小
υ小
p小
实验分析
水流动时,水平管粗细不同,但流量是相同的,故三段水平管中水的流速是不同的,粗管中的水流速小,细管中的水流速大。水流动时,小竖管中水柱的高度不相同,根据液体的压强公式P=ρgh,也就是说各段水平管中水的压强不相同,粗管中水的压强大,细管中水的压强小。
实验结论
在液体中,流速较大的位置压强较小,流速较小的位置压强较大。
流水“吸引”乒乓球
解释生活中的现象:
水流动带动周围空气流动速度变快,乒乓球和水之间空气流速大压强小;而乒乓球外侧流速小压强大,形成一个压向水流的压强差,乒乓球受到向水流的压力差,乒乓球被压向水流。
向两乒乓球之间喷水两球靠近
向两乒乓球之间喷水,两球之间水流动速度快,压强小;乒乓球外侧水流流速小压强大,形成一个向内的压强差,乒乓球受到向内的压力差,所以两球靠近。
航海规则为什么规定两艘轮船不能近距离同向航行?
同向行驶两船中间部分水流速大,压强小,两船就会在外侧压力下撞在一起。
二、飞机的升力
几十吨甚至上百吨重的飞机为什么能腾空而起,在空中飞行呢?秘密在于机翼,观察模型飞机的机翼,它的截面是什么形状?
机翼的形状是上凸下平的
由于机翼上表面比较凸,而下表面比较平,流过机翼上表面的气流流速较快,气体压强较小;而流过机翼下表面的气流流速较慢,大气压强较大,从而使机翼下表面的压力(方向向上)比施加于机翼上表面的压力(方向向下)大,二者的压力差便形成了飞机的升力。
飞机起飞之前,先得在跑道上跑一段距离。飞机向前跑,空气就相对地向后移动,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。
升力:流速不同→压力差
浮力:深度不同→压力差
(二)结论
(1)由飞机上下方的_________产生。
(三)如果把机翼模型的凸面向下,再向它吹风,会发生什么现象?它的实际应用是什么?
现象:机翼模型向下移动
实际应用:气流偏导器
压力差
问题:汽车在高速行驶时会有什么问题?
气流偏导器
"气流偏导器"它的上表面平直,底部成弧形凸起,相当于一个倒置的翅膀,这主要是为了让跑车在高速行驶时,车轮能更好地抓紧地面.请解释其中道理.
由于气流偏导器上表面平直,下表面凸起,所以当跑车高速行驶时,流过气流偏导器上方的空气速度较慢,压强较大;而流过气流偏导器下方的空气速度较快,压强较小.这样,偏导器上,下方所受的压力差形成了一个向下的力,从而使车对地面的压力增大,摩擦力也随之增大,提高了车轮的着地性能
(四)鸟滑翔时为什么翅膀要张开?而翅膀张开时滑翔为什么不会跌下。
鸟翅膀展开后的截面是上凸下凹,气流流经翅膀会形成气压差,产生向上的升力,确保鸟在不拍打翅膀的滑翔过程中能被托举在空中而不坠落。
三、流体压强与流速的关系在生活中的应用
想一想:
左右的两个
洞口,那个洞
口压强大?
草原犬鼠的空调系统
左边洞口压强大
在火车站或地铁站的站台上,离站台边缘1米左右的地方标有一条安全线,人必须站在安全线以外的位置上候车
杜甫诗中有云:八月秋高风怒号,
卷我屋上三重茅 .
你知道“风抬屋顶”的原因吗?
怎样才能预防或减少灾难的发生呢?
由于房子上表面比较凸,而下表面比较平,流过上表面的气流流速较快,气体压强较小;而流过下表面的气流流速较慢,气体压强较大,从而使下表面的压力(方向向上)比施加上表面的压力(方向向下)大,二者的压力差便使屋顶飞起。
航海规则为什么规定两艘轮船不能近距离同向航行?
同向行驶两船中间部分水流速大,压强小,两船就会在外侧压力下撞在一起。
航海规则规定两艘轮船不能近距离同向航行!
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.
课堂练习
1、一场大雪过后,在公路雪地上行驶的小汽车,车后部常常会有雪附着在上面,对于这种现象,下列分析正确的是 ( )
A 、汽车与空气摩擦而吸住雪。
B 、车上原来有雪。
C 、司机为了保持车体干净而故意做的。
D 、汽车行驶时,车体两边的空气流速较大,是气压差的作用把雪掀起附着在上面的。
D
2、如图,将漏斗大口朝上,把乒乓球放在漏斗里,用力向漏斗的小口端持续地吹气,乒乓球会怎样运动?( )
A.一直向上运动
B.在原来位置转动,但不向上运动
C.向上运动到某一位置,静止不动
D.无法判断
B
3、(2020?连云港)下列关于压力和压强的说法正确的是( )
A.重力大的物体产生的压力也大
B.大气对处于其中的物体都有压强
C.流体的流速越大,流体的压强越大
D.相同深度的液体对容器底部产生的压强相同
B
4、(2020?烟台)“清风不识字,何故乱翻书”所述清风能翻书,是风使书页上表面空气流速变大,导致书页上表面压强_________(选填“增大”或“减小”);“闻其声,不见其人”主要是通过人发出声音的 __________ (选填“音调”、“响度”或“音色”)来判断“其人”的;“秋风瑟瑟天气凉,草木摇落露为霜”,“霜”的形成过程要 ___________(选填“吸收”或“放出”)热量。
减小
音色
放出
5、(广州中考)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,天窗处空气的压强___________车内空气的压强(选填“>”、“=”、“<”),所以车内空气被“抽”到车外。
>
<
6.(郴州中考)下列关于压强的说法正确的是( )
A.飞机升力是由于机翼上下表面的空气流速不同造成压强差所引起的
B.拦河坝设计成下宽上窄,利用了液体压强大小随深度增加而减小
C.菜刀的刀刃薄,是通过减小受力面积来减小压强
D.马德堡半球实验首次测出大气压强值
A
课堂总结
流体在流速大的地方压强小,在流速小的地方压强大。
飞机升力的产生:机翼上下方所受的压力差形成向上的升力。
作业布置
沪粤版物理课本自我评价与作业第101页1、2、3题
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