第九章 压强 第4节 流体压强与流速的关系 2022-2023学年人教版物理八年级下册

第4节 流体压强与流速的关系 第九章 压强 如图所示，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。是什么使得硬币向上“跳”起来了呢？ 想一想 1.通过实验探究，初步了解流体压强与流速的关系。 2.会简单解释飞机升力产生的原因。 3.能够利用流体压强与流速的关系解释相关现象，并能举例说明。 目标与任务 向各个方向都有压强 气体和液体都具有流动性，统称为流体。 液体有压强 气体有压强 流体 一 当液体和气体处于流动状态时其压强又会怎样？ 思考： 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？ 1.气体压强与流速的关系 流体压强与流速的关系 二 做下面实验：使劲吹气，猜想一下纸条、乒乓球会怎样运动？ 结论：在气体中，流速越大的位置压强越小。 思考 2.液体压强与流速的关系 A B C D 记录现象 液体流速 上方液柱 分析流体压强 粗管 小 较高 细管 大 较低 较大 较小 υ大 υ小 υ小 p大 p大 p小 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。 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。 总结 在流体中，流速越大的位置压强越小，流速越小的位置压强越大。 拓展：草原犬鼠的空调系统 如图是非洲草原犬鼠洞穴的横截面示意图。洞穴有两个出口，一个是平的，而另一个则是隆起的圆形土 堆。两个洞口的形状不同决定了洞 穴中空气流动的方向，吹过平坦表 面的风运动速度小，压强大，吹过 隆起表面的风运动速度大，压强小， 因此，地面上风吹进了犬鼠的洞穴， 给犬鼠带去了习习凉风。 思考： 几十吨重的飞机为什么能够腾空而起？你观察过飞机的机翼吗？它的横截面是什么形状的？ 飞机的升力 三 模拟飞机升力的产生：如图所示，取一个飞机机翼模型放在托盘测力计上，把电风扇置于模型的正前方，当电风扇通电运转时，观察测力计示数如何变化？ 思考 飞机上升的原因 飞机升力的产生秘密在于机翼。机翼的横截面为上表面弯曲，下表面较平的形状。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，因而速度较小，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。 如图，鸟类展开双翅，即使不扑打，也能在空中滑翔而不会掉下来，试分析其中的原因。 鸟翅如同机翼，鸟翅的上方是曲面，下方近似于平面，气流通过上方的速度大于下方的速度。因此上方的压强小于下方的压强，产生向上的升力，所以鸟在空中滑翔不会掉下来。 生活中有关流体压强与流速关系的现象 四 在火车站或地铁站的站台上，离站台边缘1 m左右的地方标有一条安全线，为什么乘客必须站在安全线以外的地方候车？ 当人靠近高速行驶的列车时，会出现被吸入列车的现象，这是由于行驶中的列车会带动附近的空气快速流动，此时人与列车之间的空气流速远大于人背部空气的流速，因此来自背部后方的强大压力就会将人向前推。所以乘客候车时，必须站在安全线以外，否则是非常危险的。 思考 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。 如果两船并肩行驶，会出现两船逐渐靠拢而发生相撞事故。这是因为在流体中，流速大的位置压强小。两船并列航行时，两船之间的水相对船的流速大，压强小；两船外侧的水流速小，压强大，产生向内的压强差，而使它们逐渐靠拢。 思考 流体压强与流速的关系 流体压强与流速的关系 飞机的升力 在气体和液体中，流速越大的位置压强越小 机翼上下表面存在压强差 机翼上表面空气流速大，压强小 机翼下表面空气流速小，压强大 总结与复习 如图所示，当从管的一端吹气时，A管中的液面会下降，B管中的液面会上升。下列现象产生的原理与此实验原理不同的是（　　） A．大风把茅草屋顶掀翻 B．高铁错车时，会自动向中间靠拢一些 C．用抽水机把井中的水抽上来 D．外面刮风时窗帘飘向窗外 C 学以致用 1 如图所示，一辆汽车在水平平直公路上高速行驶，则（　　） A．汽车上表面空气流速小压强大 B．汽车上表面空气流速大压强小 C．汽车行驶过快，可能飞离地面 D．汽车对地面的压力等于重力 B 学以致用 2