9.5 流体压强与流速的关系（讲义）--【大单元教学】2024-2025学年八年级物理下册同步备课系列（人教版2024）

【八年级物理大单元设计】 9.5 流体压强与流速的关系 【内容预览】 【学习目标】 1 【思维导图】 1 【知识梳理】 1 知识点1：流体压强与流速的关系 1 知识点2：飞机的升力 3 【课堂练习】 4 1. 了解流体压强与流速的基本概念，掌握流体压强与流速之间的关系，即流速越大的位置压强越小。 2. 通过观察和分析实验现象，引导学生归纳出流体压强与流速关系的初步规律，并能运用这一规律解释自然界和生活中的有关现象。 知识点1：流体压强与流速的关系 1.流体 物理学中把具有流动性的液体和气体统称为流体。 2.实验探究：流体压强与流速的关系 实验过程 示例图 现象 分析 在两支筷子中间放上两个乒乓球，用吸管向中间吹气 两个乒乓球向中间滚劲 两个乒乓球向中间滚动，说明两球内侧受到气体的压强变小，吹气前后两球外侧受到气体压强不变，球内外存在压强差、因而存在压力差，两球在压力差作用下向中间滚动 让两张纸自由下垂，在两张纸的中间向下吹气 纸向中间靠拢 两张纸向中间靠拢，说明两纸内侧受到气体的压强变小，吹气前后外侧受到气体的压强不变，纸在压力差作用下向中间靠拢 把一纸条放在嘴边，用力从纸条上方向前吹气 纸条向上飘起 纸条飘起来，说明纸条上方气体压强变小，吹气前后下方压强不变，压力差推动纸条向上运动 探究归纳：在气体和液体中，流速越大的地方，压强越小；流速越小的地方，压强越大 3.生活中跟流体压强与流速关系相关的现象 事例 图解 分析 “香蕉球” 足球在飞行时快速旋转，旋转带动球面附近的空气一起流动，在旋转气流方向和迎面气流方向相同的一侧，形成相对低压区，另一侧形成相对高压区，足球在两侧压力差的作用下发生偏转，沿弧线前进 气流喷壶 水平管中的空气流速大，导致竖直细管最上端管口处压强减小，水在大气压的作用下上升并进入水平出水管，随气流喷出 站台安全线 列车进站时，带动附近的空气流速加快，在列车周围形成低压区，如果人离列车太近，就会被外侧较大的气压“推向”列车 风沿墙面吹过时窗帘飘向窗外 风刮过时，室外空气流速加快，压强减小，而室内空气流速很慢，压强较大，窗帘在室内、外压力差的作用下被“推向”窗外 流速快慢的分析技巧 先定流速快慢，后定压强大小。 流速快慢的分析：自然流动的空气和水，一般是在较宽阔的地方流速小，较狭窄的地方流速大；运动物体引起的气体或液体的流动，运动的物体周围流速快，其他地方流速慢，凸起的地方流速快，平缓的地方流速慢。 【典例1】如图是北美草原犬鼠洞穴的横截面示意图。它有两个出口，当风吹过隆起洞口A表面时，风速较大，风速较小，从而给洞中的犬鼠带去习习凉风。则下列有关洞内风向分析正确的是（　　）    A．风总是B口吹入A口吹出 B．风总是A口吹入B口吹出 C．风总是AB口同时吹入 D．风有时从A口吹入，有时从B口吹入 知识点2：飞机的升力 1.飞机机翼的形状 如图所示，可以看到机翼截面的大致形状，其上表面呈弯曲的流线型，下表面则比较平。 2.升力产生的原因 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，对机翼上表面的压强较小；下方气流通过的路程较短，速度较小，对机翼下表面的压强较大。 机翼上表面受到的压强对机翼产生的压力F1，机翼下表面受到的压强对机翼产生的压力F2，因为机翼上、下表面存在压强差，这样就产生了向上的压力差，即飞机的升力（F=F2-F1）。 【典例2】2022年4月11日，云南省第二批援沪医疗队在昆明长水国际机场集结，乘坐专机飞抵上海。在飞机飞行过程中，坐在座位上的医护人员相对于飞机是 的（选填“运动”或“静止”），机翼周围空气的流动情况如图所示，机翼的上、下表面受到空气的压强分别为和，则 （选填“>”、“=”或“<”）。        【典例3】如图甲所示，小丽用自制的飞机机翼模型来探究“飞机上升的原理”；    （1）图甲中，她将两个完全相同的机翼模型a和b固定在竖直方向且只能上下自由运动。弹簧测力计A、B的示数分别为Fa、Fb。当相同的风吹向模型时，Fa Fb（选填“>”、“<”或“=”）；该演示实验说明模型 更适合做飞机机翼；当风突然停止时，模型 将上升（后两空均选填“a”或“b”）； （2）由上述实验可知，飞机为了获得更大的升力，起飞时应 （选填“逆风”或“顺风”）起飞； （3）小丽发现如图乙所示的轿车外形类似于飞机的机翼，则轿车在快速行驶过程中，对地面的压力 （选填“大于”、“等于”或“小于”）车的重力。 1．乐山某初中学校开展以“苍穹”为主题的飞机模型制作大赛，要让飞机获得升力，机翼横截面的形状应设计成（　　） A． B． C． D． 2．如图所示，是小丽同学用两个吸管吹气的情境，当用力吹吸管B时，吸管A中的水会上升，甚至从吸管A中喷出，水从吸管A中喷出的情形与下列描述最相符的是（    ） A．向前喷出，为细水流状 B．向前喷出，为雾状 C．向上喷出，为细水流状 D．向上喷出，为雾状 3．如图所示，用漏斗向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 4．如图所示，在倒置的漏斗里放一个乒乓球，从漏斗口用力向下吹气并将手指移开，乒乓球不会下落。下列现象具有上述现象所揭示的科学道理的是（　　） A．用吸管把饮料吸进嘴里 B．大风把茅草屋顶掀翻 C．抽水机把水从低处抽往高处 D．壁虎紧贴墙面向上爬行 5．以下所示事例中，不能作为支持证据验证“流体的压强与流速的关系”的是（    ） A．中间喷水，纸船相互靠拢 B．水平吹气，水从玻璃管上端喷出 C．飞机机翼做成图示形状 D．用吸管将饮料吸入口中 6．假期小明全家坐高铁去旅游，在站台等待列车时，站台的乘务人员让旅客在安全线后面候车，是因为列车进站时车体附近（   ） A．空气流速小，压强小 B．空气流速大，压强大 C．空气流速小，压强大 D．空气流速大，压强小 7．关于下面四幅图的说法正确的是（　　） ①如甲图，A管中水面上升，是因为流体中流速越大的位置压强越大 ②如乙图，在托里拆利实验中将竖直玻璃管适度倾斜，水银柱的长度不变 ③如丙图，把水气压计从山下移到山顶，细管内的水柱上升 ④如丁图，飞机机翼设计成流线型，是利用流体压强与流速的关系获得升力来升空 A．只有①②正确 B．只有③④正确 C．只有①③④正确 D．只有②③正确 8．中华文化博大精深，很多诗词、谚语中蕴含着科学道理：“磨刀不误砍柴工”，磨刀使刀刃变薄就是通过 的方式来增大压强。关于竹蜻蜓的最早记载见于晋朝葛洪所著的《抱朴子》一书中，竹蜻蜓的原理如图所示，当旋转时，流过叶片上方的气流速度较 ，叶片上下表面产生压强差，形成对叶片向 的压力差，使竹蜻蜓飞行。 9．如题1图所示是演示“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管上方气流速度 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 （选填“a”或“b”）管水面升高。 (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 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。 第 1 页 共 2 页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 【八年级物理大单元设计】 9.5 流体压强与流速的关系 【内容预览】 【学习目标】 1 【思维导图】 1 【知识梳理】 1 知识点1：流体压强与流速的关系 1 知识点2：飞机的升力 3 【课堂练习】 5 1. 了解流体压强与流速的基本概念，掌握流体压强与流速之间的关系，即流速越大的位置压强越小。 2. 通过观察和分析实验现象，引导学生归纳出流体压强与流速关系的初步规律，并能运用这一规律解释自然界和生活中的有关现象。 知识点1：流体压强与流速的关系 1.流体 物理学中把具有流动性的液体和气体统称为流体。 2.实验探究：流体压强与流速的关系 实验过程 示例图 现象 分析 在两支筷子中间放上两个乒乓球，用吸管向中间吹气 两个乒乓球向中间滚劲 两个乒乓球向中间滚动，说明两球内侧受到气体的压强变小，吹气前后两球外侧受到气体压强不变，球内外存在压强差、因而存在压力差，两球在压力差作用下向中间滚动 让两张纸自由下垂，在两张纸的中间向下吹气 纸向中间靠拢 两张纸向中间靠拢，说明两纸内侧受到气体的压强变小，吹气前后外侧受到气体的压强不变，纸在压力差作用下向中间靠拢 把一纸条放在嘴边，用力从纸条上方向前吹气 纸条向上飘起 纸条飘起来，说明纸条上方气体压强变小，吹气前后下方压强不变，压力差推动纸条向上运动 探究归纳：在气体和液体中，流速越大的地方，压强越小；流速越小的地方，压强越大 3.生活中跟流体压强与流速关系相关的现象 事例 图解 分析 “香蕉球” 足球在飞行时快速旋转，旋转带动球面附近的空气一起流动，在旋转气流方向和迎面气流方向相同的一侧，形成相对低压区，另一侧形成相对高压区，足球在两侧压力差的作用下发生偏转，沿弧线前进 气流喷壶 水平管中的空气流速大，导致竖直细管最上端管口处压强减小，水在大气压的作用下上升并进入水平出水管，随气流喷出 站台安全线 列车进站时，带动附近的空气流速加快，在列车周围形成低压区，如果人离列车太近，就会被外侧较大的气压“推向”列车 风沿墙面吹过时窗帘飘向窗外 风刮过时，室外空气流速加快，压强减小，而室内空气流速很慢，压强较大，窗帘在室内、外压力差的作用下被“推向”窗外 流速快慢的分析技巧 先定流速快慢，后定压强大小。 流速快慢的分析：自然流动的空气和水，一般是在较宽阔的地方流速小，较狭窄的地方流速大；运动物体引起的气体或液体的流动，运动的物体周围流速快，其他地方流速慢，凸起的地方流速快，平缓的地方流速慢。 【典例1】如图是北美草原犬鼠洞穴的横截面示意图。它有两个出口，当风吹过隆起洞口A表面时，风速较大，风速较小，从而给洞中的犬鼠带去习习凉风。则下列有关洞内风向分析正确的是（　　）    A．风总是B口吹入A口吹出 B．风总是A口吹入B口吹出 C．风总是AB口同时吹入 D．风有时从A口吹入，有时从B口吹入 【答案】A 【详解】等质量的空气在相同的时间内通过出口的上表面，由于B出口平直，所以空气通过B出口上表面的流速小，压强大；通过后A出口上表面的流速大，压强小，在两个出口间形成一个向右的压强差，地面上的风总是B口吹入A口吹出，故A正确，BCD错误。 故选A。 知识点2：飞机的升力 1.飞机机翼的形状 如图所示，可以看到机翼截面的大致形状，其上表面呈弯曲的流线型，下表面则比较平。 2.升力产生的原因 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，对机翼上表面的压强较小；下方气流通过的路程较短，速度较小，对机翼下表面的压强较大。 机翼上表面受到的压强对机翼产生的压力F1，机翼下表面受到的压强对机翼产生的压力F2，因为机翼上、下表面存在压强差，这样就产生了向上的压力差，即飞机的升力（F=F2-F1）。 【典例2】2022年4月11日，云南省第二批援沪医疗队在昆明长水国际机场集结，乘坐专机飞抵上海。在飞机飞行过程中，坐在座位上的医护人员相对于飞机是 的（选填“运动”或“静止”），机翼周围空气的流动情况如图所示，机翼的上、下表面受到空气的压强分别为和，则 （选填“>”、“=”或“<”）。        【答案】 静止 < 【详解】[1]坐在座位上的医护人员与高铁车厢之间没有位置变化，以高铁车厢为参照物，医护人员是静止的。 [2]飞机飞行时，机翼上方比下方的空气流动速度大，所以，机翼上方的压强小于下方的压强，即 【典例3】如图甲所示，小丽用自制的飞机机翼模型来探究“飞机上升的原理”；    （1）图甲中，她将两个完全相同的机翼模型a和b固定在竖直方向且只能上下自由运动。弹簧测力计A、B的示数分别为Fa、Fb。当相同的风吹向模型时，Fa Fb（选填“>”、“<”或“=”）；该演示实验说明模型 更适合做飞机机翼；当风突然停止时，模型 将上升（后两空均选填“a”或“b”）； （2）由上述实验可知，飞机为了获得更大的升力，起飞时应 （选填“逆风”或“顺风”）起飞； （3）小丽发现如图乙所示的轿车外形类似于飞机的机翼，则轿车在快速行驶过程中，对地面的压力 （选填“大于”、“等于”或“小于”）车的重力。 【答案】 < a b 逆风 小于 【详解】（1）[1][2]如图所示，a的形状类似于机翼，气流流过时，上方空气流速大、压强小，下方空气流速小、压强大，会产生向上的升力，所以弹簧测力计A的示数变小；图中b的形状是装反了的机翼，气流流过时，下方空气流速大、压强小，上方空气流速小、压强大，会产生向下的力，所以弹簧测力计B的示数变大；所以。 [3]当风突然停止时，模型b受到的向下的力减小，所以将上升。 （2）[4]当飞机逆风起飞时，飞机的速度不需要加速到很大，飞机就可相对空气有一个较大的相对速度，从而获得足够的升力。 （3）[5]轿车在快速行驶过程中，车子上方空气的流速大于车子下方空气的流速，因而车子上方气体的压强小于车子下方气体的压强，轿车上下方所受到的压力差形成向上的升力，从而使得轿车对地面的压力小于车的重力。 1．乐山某初中学校开展以“苍穹”为主题的飞机模型制作大赛，要让飞机获得升力，机翼横截面的形状应设计成（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】AC．图中模型上下表面对称，即空气流速相同，压强相同，无压强的差值，不会获得向上的升力，故AC不符合题意； B．图中模型上凸下平，上方空气流速快，向下压强小，下方空气流速慢，向上压强大，会产生向上的压强差，压力差，能够获得向上的升力，因此该图为机翼横截面的形状。故B符合题意； D．图中模型上平下凸，上方空气流速慢，向下压强大，上方空气流速快，向上压强小，会产生向下的压强差，压力差，不能获得向上的升力，故D不符合题意。 故选B。 2．如图所示，是小丽同学用两个吸管吹气的情境，当用力吹吸管B时，吸管A中的水会上升，甚至从吸管A中喷出，水从吸管A中喷出的情形与下列描述最相符的是（    ） A．向前喷出，为细水流状 B．向前喷出，为雾状 C．向上喷出，为细水流状 D．向上喷出，为雾状 【答案】B 【详解】由于吸管A内的空气流速增大，根据流速与压强的关系，吸管A内水柱上方的空气压强会减小。而水柱下方的压强（即大气压）保持不变，因此水柱会受到一个向上的压力差。这个压力差会推动水柱上升，甚至从吸管A中喷出。由于吸管A的口径较小，喷出的水流会受到空气阻力的影响而分散成细小的水滴。同时，由于水柱上升和喷出的速度相对较快，水滴在空气中会迅速扩散，形成雾状。由此可知，水从吸管A中喷出的情形是向前喷出，为雾状，故ABC错误，不符合题意；故B正确，符合题意。 故选B。 3．如图所示，用漏斗向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 【答案】A 【详解】当用力吹漏斗时，气流从漏斗快速流出，速度比较大，蜡烛的左侧气流流速大，压强比较小，蜡烛的右侧受到的大气压是不变的，蜡烛的火焰会向左飘动。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 4．如图所示，在倒置的漏斗里放一个乒乓球，从漏斗口用力向下吹气并将手指移开，乒乓球不会下落。下列现象具有上述现象所揭示的科学道理的是（　　） A．用吸管把饮料吸进嘴里 B．大风把茅草屋顶掀翻 C．抽水机把水从低处抽往高处 D．壁虎紧贴墙面向上爬行 【答案】B 【详解】在倒置的漏斗里放一个乒乓球，用手指托住乒乓球，然后从漏斗口用力向下吹气，乒乓球上面空气流速快压强小，下方空气流速慢压强大，形成一个向上的压力差，所以乒乓球不会下落； A．用吸管吸饮料时，饮料在大气压作用下被压入嘴里，故A不符合题意； B．大风时茅草屋顶空气流速增大，屋内压强大，把屋顶掀开，故B符合题意； C．抽水机抽水时管内压强减小，是利用大气压的作用，将水抽到高处，故C不符合题意； D．壁虎紧贴墙面向上爬行，壁虎脚相当于吸盘紧贴 着墙面，是利用大气压的作用，故D不符合题意。 故选B。 5．以下所示事例中，不能作为支持证据验证“流体的压强与流速的关系”的是（    ） A．中间喷水，纸船相互靠拢 B．水平吹气，水从玻璃管上端喷出 C．飞机机翼做成图示形状 D．用吸管将饮料吸入口中 【答案】D 【详解】A．向两纸船中间中间喷水使水流速大，压强小，两纸船的外部水流速小，压强大，两船受到两边向内的压力差，所以纸船相互靠拢，故A不合题意； B．从横管左端向管内吹气时，竖管上端的空气流速快、压强小，而竖管下端的大气压较大，从而形成了向上的压强差，所以水从竖管上端喷出，故B不合题意； C．飞机的机翼做呈上凸下平的形状，飞机飞行时，机翼上方气流比下方气流的流速快，下方空气的压强大于上方空气的压强，从而使机翼获得了向上的升力，故C不合题意； D．用吸管将饮料吸入口中，先将吸管内空气吸走，吸管内的气压小于外界大气压强，于是饮料在大气压强的作用下被压入口中，故D符合题意。 故选D。 6．假期小明全家坐高铁去旅游，在站台等待列车时，站台的乘务人员让旅客在安全线后面候车，是因为列车进站时车体附近（   ） A．空气流速小，压强小 B．空气流速大，压强大 C．空气流速小，压强大 D．空气流速大，压强小 【答案】D 【详解】列车进站时车体附近空气流速大，压强小，小于大气压。人和物体在大气压作用下，会被“吸”向列车而发生事故，因此等待列车时必须站立在安全线以外，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 7．关于下面四幅图的说法正确的是（　　） ①如甲图，A管中水面上升，是因为流体中流速越大的位置压强越大 ②如乙图，在托里拆利实验中将竖直玻璃管适度倾斜，水银柱的长度不变 ③如丙图，把水气压计从山下移到山顶，细管内的水柱上升 ④如丁图，飞机机翼设计成流线型，是利用流体压强与流速的关系获得升力来升空 A．只有①②正确 B．只有③④正确 C．只有①③④正确 D．只有②③正确 【答案】B 【详解】①如甲图，A管中水面上升，是因为流体中流速越大的位置压强越小，管下方气压大于上方气压，在下方气压的作用下，水被压到上方，故①错误； ②竖直玻璃管内液柱高度与大气压大小有关，大气压大小不变，液柱高度不变，所以在托里拆利实验中将竖直玻璃管适度倾斜，水银柱的长度变长，但高度不变，故②错误； ③如丙图，把水气压计从山下移到山顶，外界大气压减小，瓶内的水被压入管内，所以细管内的水柱上升，故③正确； ④如丁图，飞机机翼设计成流线型，上方空气流速大压强小，飞机受到一个向上的升力，所以是利用流体压强与流速的关系获得升力来升空，故④正确。 故选B。 8．中华文化博大精深，很多诗词、谚语中蕴含着科学道理：“磨刀不误砍柴工”，磨刀使刀刃变薄就是通过 的方式来增大压强。关于竹蜻蜓的最早记载见于晋朝葛洪所著的《抱朴子》一书中，竹蜻蜓的原理如图所示，当旋转时，流过叶片上方的气流速度较 ，叶片上下表面产生压强差，形成对叶片向 的压力差，使竹蜻蜓飞行。 【答案】 减小受力面积 快 上 【详解】[1]磨刀使刀刃变薄，减小了受力面积，从而增大压强，所以磨刀使刀刃变薄是通过减小受力面积的方式来增大压强。 [2][3]根据流体压强与流速的关系可知，流体流速越快的地方压强越小，当竹蜻蜓旋转时，由于叶片上部的形状使其上方的空气流速更快，压强更小，小于叶片下方的气体压强，因此会产生向上的压强差从而形成对向上的压力差，进而推动竹蜻蜓的飞行。 9．如题1图所示是演示“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管上方气流速度 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 （选填“a”或“b”）管水面升高。 (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 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。 【答案】(1) 小于 a (2) 相等 小于 【详解】（1）[1][2]如果在右端c处往装置里急吹气，b处比a处粗，导致b管上方气流速度小于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a管水面升高。 （2）[1][2]当喷雾器未工作时，细管A与烧杯构成连通器，连通器的液面是相平的，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。 第 1 页 共 2 页 学科网（北京）股份有限公司 $$