第6节 流体压强与流速的关系（表格式教学设计）物理新教材沪科版（五四学制）八年级下册

第6节 流体压强与流速的关系（教学设计） 年级 八年级下册 授课时间： 授课教师： 课题 第6节 流体压强与流速的关系 教学 目标 1. 通过观察生活现象和实验，了解流体压强与流速的关系。能利用流体压强与流速的关系解释有关的现象。知道升力在生产生活中的应用，加深对流体压强的理解。 2. 通过演示实验和学生实验，探究流体的压强与流速的关系，培养提出问题与分析论证的能力。 3. 在认识流体压强与流速的关系及其应用的过程中，让学生体会科学的力量。培养勇于发现、乐于探究的良好习惯。 教材 分析 本节的主要内容和行文逻辑是： 1. 通过节首图情境引发对流动的气体压强变化的思考，引出对流动气体的压强与什么因素有关的猜想。 2. 经历流体压强与流速关系的探究活动，了解两者的定性关系。 3. 应用流体压强与流速关系分析或解决一些实际问题。 在学习完流体压强规律的应用后对节首图进行呼应，关注流体压强规律对生活的影响。 教学重点 流体压强与流速的关系。 教学难点 利用流体压强与流速的关系解释相关现象。 教学 器材 硬币、纸条、纸张、漏斗、乒乓球等。 课件。包含视频资料：①演示实验——《口吹硬币跳跃木块、吹不开的乒乓球》；②视频欣赏——《无需吸气就能将球吸入水管》；③视频欣赏——《飞机升力的产生》；④课堂总结——《流体压强与流速的关系》。 教学过程 导入新课 【教师提问】地铁站的候车区一般安装有安全玻璃墙，或在地面上标有黄线，称为安全线。当地铁列车进站的时候，车站的工作人员都会提醒人们注意站在安全线以外，这是为什么呢？ 学习新课 一、流体的压强与流速的关系 1 . 流体压强与流速的关系 【教师活动】（1）流体：把具有流动性的液体和气体统称为流体。如空气、水等。流体流动时产生的压强称作流体压强。流体产生的压强与流速有什么关系？ 【学生活动】 进行以下探究四个活动，观察现象，进行解释，归纳出结论。 ①手握两张纸，让纸自然下垂，在两张纸中间向下吹气。 ②如图所示，在离桌边20~30cm的地方放一枚铝制硬币，在硬币前10cm左右放置一个高度约2cm的木块，在硬币后放置一本与硬币厚度相当的笔记本。在硬币上方沿着与桌面平行的方向用力吹一口气，观察现象。 ③在盛水的浅容器中放入两个乒乓球，使两球间隔一定的距离且静止。现用一细纸管向两乒乓球中间吹气，观察现象。 ④如图所示是一粗细不同的玻璃管，在粗细不同的位置上分别有竖直玻璃细管与其连通；让水流过玻璃管，观察现象。 【师生分析归纳】 ①探究一：在两张纸中间向下吹气时，发现两张纸会靠拢。 分析：吹气时，两张纸条内侧空气流动快，压强变小，而纸条外侧空气的流速基本不变，大气压强相对较大，存在压强差，因而有压力差，是这个压力差把两纸条压到了一起。 实验结论：在气体中，流速越大的位置，压强越小。 ②探究二：口吹硬币，会发现硬币会跳过木块。 分析：实验中的硬币，上面只有空气与它接触。吹气时硬币向上“跳”，说明它下面空气向上的压力较大。硬币上下两面的面积相同，因此一定是下面空气向上的压强比较大。由于吹气，硬币上面的流速变大，压强变小；硬币下方空气流速小，压强大。 实验结论：在气体中，流速越大的位置，压强越小。 ③探究三：用一细纸管向两乒乓球中间吹气，发现两乒乓球会靠拢。 分析：两个乒乓球向中间靠拢，说明两球内侧受到液体的压强变小，吹气前后两球外侧受到液体压强不变，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靠拢。 实验结论：在液体中，流速越大的位置，压强越小。 ④探究四：让水流过玻璃管时，发现三个竖直玻璃管中的水柱高度不相同。与粗管处连接的管子，水柱最高，与细管处连接的管子，水柱最低。 分析：水平管的粗细不同，水流动时，流量是相同的，故三段水平管中水的流速不同，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可知，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，流速大的位置，压强小；流速小的位置，压强大。 2. 流体压强与流速的关系 在气体和液体中，流速越大的位置，压强越小。 该结论也称“伯努利原理”。是由瑞士物理学家、数学家、医学家丹尼尔•伯努利在1738年提出的。 【例题1】为探究液体压强的规律，某中学课外学习小组的同学设计制作了如图所示的装置。他们首先向一个大水槽里灌满水，水深为h= 0.2m，此时水对水槽底部的压强是 Pa。然后松开铁夹，水流入a、b两管，稳定后，a管中水面的高度为h1，b管中水面的高度为h2，则h1 h2，若去掉软木塞，有水从管口流出时，则a、b两管水面的高度ha hb（选填“>”、“＜”或“=”）。 【答案】 1960 = > 【详解】水对水槽底部的压强 p=ρgh=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.2m=1.96×103Pa 如图所示松开铁夹，水流入a、b两管，此时装置是一个连通器，所以稳定后，各管中的液面应该是相平的，即h1=h1，拔掉软木塞后，水会向外涌出，由于b管底部较细，水的流速较大，产生的压强小，所以b管水面比a管水面低，即ha>hb。 【例题2】在火车站的站台上，离站台边缘一定距离的地方标有一条安全线，旅客必须站在如图1示的区域候车，以防被行驶列车“吸入”。小明为探明被“吸入”的原因，他查阅资料获得以下信息： ①运动的物体会带动附近的空气随之一起运动； ②具有流动性的气体（或液体）称为流体，当流体经过较窄通道时，流速变大，经过较宽通道时，流速变小； ③流体压强随流速变化而变化。接着小明用三节直径不同的塑料管道连接在一起，一端与吹风机相通，用数字气压计测量各管道内空气流动时的压强大小，现象如图2示。 （1）根据上述信息及图所示现象，可得流体的压强与流速的关系是 ； （2）结合所学压强知识及上述信息，指出被行驶列车“吸入”的原因，并写出分析过程； （3）某同学制作了另一种验证装置如图3所示，让该装置下方管道通持续过水流，根据上述的实验现象或得到的结论，合理猜测甲乙丙管道中液面的高度，并将其画在图3上。 【答案】流体中，流速越快，压强越小；见解析；h甲>h乙>h丙 见下图。 【详解】（1）根据题意知道，流体压强与流速的关系是：流体中，流速越快，压强越小。 （2）列车开动时，会带动列车周围的空气流动；列车通过站台，站台上旅客与列车之间的空气流速快，压强小，离列车较远处的空气流速慢，压强大；旅客会被空气从压强大的地方压向压强小的地方，从而造成被列车“吸入”的危险。 （3）由图3可知，水流从左向右流，管道越来越窄，因此水的流速逐渐增大，因在流体中，流速越大，压强越小，因此甲管道水的压强最大，乙次之，丙管道水的压强最小，由p=ρgh可知h甲>h乙>h丙，甲乙丙管道中液面的高度如下图所示： 学习新课 二、流体压强规律的应用 【教师提问】流体压强规律有哪些应用？ 【学生活动】阅读教材第34页并回答问题： ①文丘里流量计的测量原理是什么？ ②在海上做编队航行的舰船之间为什么需保持一定距离？ ③火车站和地铁站的站台上要画一条安全线，不允许乘客超越安全线。为什么？ 【师生分析】 1. 文丘里流量计 文丘里流量计是一种测量有压管道流量的装置，常用于测量空气、天然气、水等流体的流量。图所示是文丘里流量计的结构示意图。 【分析】流体在通过流量计时局部收缩，从而使流速增大，压强减小，因此流体在截面1和截面2处有压强差，通过测量压强差来测量流量大小。 2. 在海上做编队航行的舰船之间需保持一定距离 【分析】高速同向行驶的船舶如果靠得太近，两船之间水流的流速大，压强小于船外侧的压强。水流的压力差会使两船相互“吸引”而发生碰撞事故。因此，大型舰队在海上做编队航行时，各舰船之间需保持一定距离，以防止相邻舰船间因水流的压力差而发生碰撞。 3 . 火车站和地铁站的站台上的安全线 【分析】当火车或地铁进站时，会带动人和车之间的空气的流速加快，人外侧空气流速慢压强大，而内侧流速快压强小，会产生一个向内侧的压强差，将人推向火车，易出现危险。 【学生活动】阅读教材第35页《科学与人文》，了解在流体力学领域中作出重大贡献的我国伟大科学家钱学森、郭永怀和周培源等，了解他们的生平事迹，体会科技作为国家发展战略支撑的重大意义，树立科技自立自强的信念；知道老一辈科学家的杰出贡献，激发爱国情怀，发扬勇攀科技高峰的精神。 【例题3】近期交警部门加大对电动车安装遮阳伞的检查、拆除力度，遮阳伞（如图所示）虽能遮挡阳光，但存在安全隐患。当电动车快速行驶时，下列说法正确的是（   B  ） A．遮阳伞上边空气流速小，压强大，伞面被向下压 B．遮阳伞上边空气流速大，压强小，伞面被向上吸 C．遮阳伞下边空气流速大，压强小，伞面被向上吸 D．遮阳伞下边空气流速小，压强小，伞面被向下压 【答案】B 【详解】伞面呈“上凸下平”形，当电动车快速行驶时，伞上方空气流速大，压强小；伞下方空气流速小，压强大；伞面上下存在压强差，产生了一个向上的压力差，伞面被向上吸。 故选B。 【例题4】为探究飞机机翼的奥秘，小闵根据机翼的形状制作了如图甲所示的模型，该模型上表面呈圆弧状，上方的空气流速快；下表面较平整，下方的空气流速慢。小闵把该模型穿在一根铁丝上并固定，在铁丝的上下各用一个力传感器施加向上、向下的拉力后，打开电扇对着模型吹风，如图乙所示。结果发现：上面力传感器的示数变小，下面力传感器的示数变大。 （1）根据实验现象比较模型上、下表面受到的流动气体压强的大小关系，并结合相关条件可归纳出流动气体的压强与流速的关系是： 。 （2）下列生活实例中，不能利用上述的规律解释的是__________。 A．一阵大风吹来，伞面被吹翻 B．将氢气球放手后，它会飘向空中 C．跑车尾部安装上平下凸的气流偏导器，增加抓地力 【答案】（1）空气流速快的地方压强小，空气流速慢的地方压强大。（2）B 【详解】（1）根据实验装置和实验现象分析可知，当电扇对着模型吹风时，模型上方空气流速快，下方空气流速慢，而传感器的示数表现为上面力传感器的示数变小即压强变小，下面力传感器的示数变大即压强变大，则流动气体的压强与流速的关系是：空气流速快的地方压强小，空气流速慢的地方压强大。 （2）A．伞面上方呈圆弧状，大风吹来时上方空气流速快压强小，会导致伞面上翻被吹翻，A符合上述规律，故A不符合题意； B．氢气球放手后飘向空中是由于氢气的密度小于空气密度，B不符合上述规律，故B符合题意； C．跑车尾部安装上平下凸的气流偏导器，由于空气流速快的地方压强小，则气流偏导器上方压强大于下方压强，将跑车向下压，增加抓地力，C符合上述规律，故C不符合题意。 故选B。 课堂练习 1. 如图所示，一辆轿车在平直公路上高速行驶，则（　　） A．轿车上表面空气流速小，压强大 B．轿车上表面空气流速大，压强小 C．轿车对地面的压力等于其重力 D．轿车行驶越快，轿车对地面的压力越大 【答案】B 【详解】ABC．轿车的形状为上凸下平，在水平平直公路上高速行驶时，轿车上方空气流速大、压强小，下方空气流速小、压强大，向上的压强差使轿车获得向上的升力，所以轿车对地面的压力小于轿车的重力，故B正确，AC错误； D．轿车行驶速度越快，升力越大，则轿车对地面的压力越小，故D错误。 故选B。 2. 鸟的翅膀与飞机机翼相似，如图所示上凸下平，当鸟飞翔时（　　） A．翅膀上方的空气流速大，压强大 B．翅膀上方的空气流速小，压强大 C．翅膀下方的空气流速小，压强大 D．翅膀下方的空气流速小，压强小 【答案】C 【详解】鸟的翅膀上凸下平，当鸟飞翔时，空气流过翅膀：翅膀上方空气流速大，压强小；翅膀下方空气流速小，压强大，产生向上的升力使鸟飞翔。故选C。 3. 如图，某创新实验小组设计的“研究液体压强与流速的关系”的装置，Y为上端开口的容器，储存液体，X1、X2为上端开口的细玻璃管，与矿泉水瓶、细塑料管等连通。Ｍ、N分别是X1、X2内液体中同一水平线上的两个点。下列判断正确的是（　　） A．开关关闭时，X1内的液面高于X2内的液面 B．开关打开时，X1内的液面低于X2内的液面 C．开关关闭时，液体在M点的压强大于液体在N点的压强 D．开关打开时，液体在Ｍ点的压强大于液体在N点的压强 【答案】B 【详解】AC．开关关闭时，水停止流动，X1、X2、Y构成连通器，水静止时，X1、X2液面相平。由图得， M点的深度等于N点的深度，由p=ρgh得，液体在M点的压强等于液体在N点的压强，故AC错误； B．开关打开时，X1下端液体流速比X2下端液体流速快，压强小，因此X1内的液面低于X2内的液面，故B正确； D．开关打开时，液体在Ｍ点的深度小于液体在N点的深度，液体在Ｍ点的压强小于液体在N点的压强，故D错误。 故选B。 4. 中国科学技术馆探索与发现A厅有个展品叫做“香蕉球”，描述的是足球比赛中罚任意球的场景。守方在离球门一定距离处用人墙挡住球门，而攻方隔着人墙将足球以旋转的方式发出，利用足球的自旋使足球两侧空气流速不同形成压强差，使足球走出一条香蕉状的路径，绕过人墙而射门。图给出了甲、乙、丙、丁四种足球自旋方向与飞行路径的示意图，下列说法正确的是（　　） A．乙、丙两图是正确的 B．甲、丙两图是正确的 C．甲、乙两图是正确的 D．甲、丁两图是正确的 【答案】D 【详解】足球右侧的空气流速，相对于足球，顺风时流速小、逆风时流速大。由甲图可知，足球沿顺时针方向旋转，足球右侧空气流速大，压强小，左侧空气流速小，压强大，足球在压强差的作用下逐渐向右侧偏移，故甲图正确；由乙图可知，足球沿逆时针方向旋转，足球左侧空气流速大，压强小，右侧空气流速小，压强大，足球在压强差的作用下应该逐渐向左侧偏移，而图中足球向右偏移，故乙图错误；由丙图可知，足球沿顺时针方向旋转，足球右侧空气流速大，压强小，左侧空气流速小，压强大，足球在压强差的作用下应该逐渐向右侧偏移，而图中足球向左侧偏移，故丙图错误；由丁图可知，足球沿逆时针方向旋转，足球左侧空气流速大，压强小，右侧空气流速小，压强大，足球在压强差的作用下逐渐向左侧偏移，故丁图正确；综上分析可知，甲、丁两图是正确的。 故选D。 5. 如图所示，两船并排行驶时，两船将会越来越靠近，甚至发生碰撞，这是因为两船间水的流速 两船外侧水的流速，造成了两船间水的压强 两船外侧水的压强的缘故。（均选填“大于”、“小于”或“等于”） 【答案】 大于 小于 【详解】两船并排行驶时，两船带动其周围的水随船向前运动，结果使两船内侧即两船之间的水流速度大于两船外侧的水流速度；水的流速越大，压强越小，水的流速越小压强越大，由于两船内侧水流速度大于两船外侧水流速度，因此两船内侧水的压强小于两船外侧水的压强，船内外侧的水存在压强差，水的压强差使两船靠近，进而发生碰撞。 6. 每年夏秋季台风来临时，天气预报中常会出现相关的气象云图，如图所示，同时播报台风中心气压和平均风速等信息。某校气象兴趣小组同学查阅了近几年来影响上海的几个台风的相关资料，经过整理后列出了如下表格。观察分析并结合我们学过的知识回答以下问题： 台风名称 年份 台风中心气压（百帕） 平均风速（米/秒） 海葵 2012 960 40 菲特 2013 945 45 凤凰 2014 990 25 灿鸿 2015 920 58 ①由表中数据可知，台风“凤凰”平均风速为25米/秒时，其中心气压为 帕； ②仅根据以上信息，关于台风的中心气压与台风平均风速关系，可得到的初步结论是： ； ③通过查阅资料了解到，当台风登陆后，台风的强度会有所减弱，由此可以推测其中心气压会 （选填“升高”或“降低”）。 【答案】 99000 台风平均风速越大，台风中心气压越小 升高 【详解】①由表中数据可知，台风“凤凰”平均风速为25米/秒时，其中心气压为990百帕，即99000帕。 ②因为空气是流体，台风形成时，台风中心与外围空气的流速不同，流速越快的位置压强越小，因此，由表中信息可以看出，台风平均风速越大，台风中心气压越小。 ③结合流体压强与流速的关系可以得出，当台风登陆后，台风的强度会有所减弱，故由②中分析可以推测其中心气压会升高。 板书设计 第6节 流体压强与流速的关系 一、流体压强与流速的关系 流体压强与流速有关，流速大的地方压强小，流速小的地方压强大。 二、流体压强规律的应用 1. 文丘里流量计； 2. 编队航行的舰船间保持一定距离； 3. 火车站和地铁站的站台上的安全线； 4. 飞机的升力； …… 课堂总结 本节的主要内容和行文逻辑是： 1. 通过节首图情境引发对流动的气体压强变化的思考，引出对流动气体的压强与什么因素有关的猜想。 2. 经历流体压强与流速关系的探究活动，了解两者的定性关系。 3. 应用流体压强与流速关系分析或解决一些实际问题。 在学习完流体压强规律的应用后对节首图进行呼应，关注流体压强规律对生活的影响。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $