内容正文:
第9章 压强
9.4 流体压强与流速的关系
目 录
01
基础过关
02
课堂巩固
03
课后进阶
04
能力提升
01
基础过关
1.物理学中把具有________的液体和气体统称为流体。
温馨提示:固体小颗粒也具有流动性,比如沙粒、麦粒等等,它们也具有流体的性质。
流动性
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2.在气体和液体中,流速越大的位置,压强越____。
3.飞机机翼做成流线型,上表面空气流动的速度比下表面____,因而上表面压强____,下表面压强____,在机翼上下表面就存在着________,从而获得向上的升力。
小
快
小
大
压强差
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温馨提示:如图所示,是飞机机翼的横截面图,当气流迎面流过机翼时,由于机翼横截面的上下不对称,原来的一股气流被分成上下两股。通过机翼后,在尾部又重合成一股。由于机翼上表面拱起,使得上方的那股气流到达尾部时的路程变长,而上下两部分气流是同时到达尾部的,所以上方空气流动快,压强小,下方空气流动慢,压强大。也就是说,机翼下表面受到向上的压力比机翼上表面受到向下的压力要大,这个压力差就是机翼受到的升力。
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02
课堂巩固
液体压强与流速的关系
1.课后小明逐一回忆了老师在课上所讲的内容,请协助完成填空。
(1)如图甲所示,向两张纸的中间吹气,发生的现象是__________________,是由于吹气时两纸间空气流速变____,压强变____。
(2)如图乙所示,小纸条靠近水龙头流下的稳定的水流,你预测小纸条将向______(选填“靠近”或“背离”)水流的方向运动,这是因为水流附近的空气流速比较____,压强较____。
两张纸向中间靠拢
大
小
靠近
大
小
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(3)如图丙所示,在硬币上方沿着与桌面平行方向用力吹一口气,硬币就可以跳过栏杆。这是因为硬币上方气流速度______下方的气流速度,硬币上方压强______下方压强,产生向上的升力,因此硬币就“跳”过了栏杆。
(4)如图丁所示,用吸管向两个空易拉罐中间吹气,导致中间的空气流速加快,______减小,使得两易拉罐相互______(选填“靠近”或“远离”)。
大于
小于
压强
靠近
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(5)如图戊所示,在倒置的漏斗里放一个乒乓球,用手指托住乒乓球,然后从漏斗口向下用力吹气,并将手指移开,由于乒乓球上方空气流速大,压强______的缘故,乒乓球将不会下落;老师将漏斗倒过来向上吹,球______被向上吹起,原因是________________________。
较小
不会
下方气体流速大,压强小
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2.无风的天气,汽车在公路上快速驶过,路两边原来静止的树叶会随风飘动。如图所示,汽车快速向左行驶的过程中,公路两边的树叶会( )
A.向A方向飘动
B.向B方向飘动
C.向C方向飘动
D.向D方向飘动
A
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3.有一根粗细均匀、两端开口且内壁光滑的长直玻璃管放在水平桌面上,内部有一液柱。若此时在管口右侧吹气(气流方向如图所示),液柱向右移动,液柱左、右两侧的气体压强分别为p左、p右,则液柱移动的原因是( )
A.p左、p右均变小
B.p左变大、p右变小
C.p左不变、p右变小
D.p左变大、p右不变
C
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飞机的升力
4.生活中有很多关于流速与压强关系的应用案例,小红在学习之余进行了简单的归纳。
(1)如图甲所示,火车站台边缘处标有一条安全线,人须站在安全线以外的位置候车。其原因是火车急速驶过车站时,安全线以内的空气流速__________、压强__________(以上均选填“增大”“减小”或“不变”), 离站台远的地方气体流速相对较________,
压强较________,强大的气流会_________________
_______________,易发生安全事故。
增大
减小
小
大
对人施加一个向
火车方向的力
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(2)如图乙所示,深圳地区经常会有台风,市政府要求居民将简易房的屋顶加固,这是因为屋顶上方空气的流速__________下方,防止__________掀起。
(3)如图丙所示,为自制发球机示意图,当吹风机向水平管吹风时,乒乓球上方的气体压强变________。
大于
屋顶
小
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(4)如图丁所示,飞机的机翼做成如图的形状是利用了在气体中流速越________的位置压强越________的原理,使机翼的上下表面产生了压力差,为飞机升空提供升力。
大
小
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(5)如图戊所示,某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,下表面呈弧形凸起,相当于倒置的飞机机翼,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。
小
大
下
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03
课后进阶
5.如图所示,自来水龙头与玻璃管相连,玻璃管1、2处粗细不同的位置上分别有竖直玻璃细管C、D与其连通。打开水龙头,待水流稳定后,下列说法错误的是( )
A.管内1、2两点处的流速v1<v2
B.C管中的水面低于D管中的水面
C.此实验说明流体流速越快,流体压强越小
D.飞机机翼获得升力,就是利用机翼上下流体流速不同,由压强差产生的
B
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6.下列各选项中物理原理不同于其他三项的是( )
A.楼房的地基做宽些
B.飞机的机翼做成上凸下平的形状
C.铁路上铺枕木
D.俯卧在冰面上爬行
B
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7.如图甲装置中A、B、C三节直径不同的塑料管连接在一起,左端连抽气泵。传感器1、2、3与电脑相连,可显示出管中气体压强随时间变化的图像。如图乙是抽气泵在两个不同挡位抽气时得到的图像。下列说法中正确的是( )
A.抽气时A、B、C三节管内气体流速相同
B.第15 s时,C管内气体压强小于A管内气
体压强
C.由图像推测抽气泵换挡时间大约是在第15 s
D.30 s时B管内气体流速比15 s时大
D
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8.如图1,连通器中的水静止,此时水面上方a、b处的气压为pa0、pb0。在b上方持续水平吹气,水面稳定后如图2所示,此时a、b处的气压为pa、pb,水面下c、d处水的压强为pc、pd,若大气压保持不变,则( )
A.pc>pd
B.pa>pb
C.pa0>pa
D.pb0=pb
B
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9.(2023·烟台)如图所示的实例中,不能用流体压强与流速的关系解释的是( )
A.图甲,刮大风时,伞面会被向上“吸”起
B.图乙,向两张纸之间吹气,两张纸会相互“吸”起来
D.图丙,等候列车的乘客应站在安全线以外,否则可能会被“吸”向列车
D.图丁,将吸盘压在光洁的瓷砖表面,吸盘会被“吸”在瓷砖上
D
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9.4 流体压强与流速的关系
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10.通过查阅资料得到气体的压强p与流速v的关系式为p=C- ρv2
(其中C为常量,ρ为空气密度)。由关系式可知,空气流速越大的位置,压强________(选填“越大”或“越小”),所以火车站台上都有一条黄色安全线如图所示,当火车快速进站时,人若越过黄线,身体前后的气压差会将人________(选填“推向”或“远离”)火车。
越小
推向
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11.物理神奇又有趣,请完成以下填空。
(1)如图甲所示,是小明玩自制玩具的两个场景。A图中,往弯曲的纸卷里吹气,纸卷伸直了,是因为纸卷里的气压__________(选填“变大”或“变小”)。B图中,用力向简易喷雾器的b管内吹气,a管口喷出了水雾,其原理是利用了流体压强与__________的关系。
变大
流速
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(2)如图所示,是河水中的漩涡。漩涡边沿水的流速相对中心处的流速较________,压强较________,从而形成压力差,导致周边物体易被“吸入”漩涡。(温馨提示:严禁学生私自下河游泳)
慢
大
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(3)如图丙所示,屋顶风帽是利用自然风使风帽旋转实现室内换气的装置。它不用电,无噪声,节能环保。只要速度为0.2m/s的微风即可让其轻盈运转。风帽转动时其内部空气流速变大、压强变________,室内的污浊气体在____________作用下被排出。水平方向的风,从不同方位吹来,风帽的转动方向_______。
小
大气压
相同
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(4)如图丁所示,两只气球自由地悬挂在空中。为了使两只气球靠拢,你所采用的方法是____________________________,其中用到的物理知识是_________________________。
用吸管向两气球中间吹气
气体流速越大,压强越小
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04
能力提升
12.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。
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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。
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(1)本实验得出的结论是:______________________________________
___________________________________________________________________________。
(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?________________
____________________。
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
改变电风扇的挡位
来改变风速大小
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(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500千米/时做水平匀速直线飞行时的迎角为θ1,而以800千米/时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:_________。
θ1>θ2
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