第四节 流体压强与流速的关系（导学案）物理新教材沪科版八年级全一册

第4节 流体压强与流速的关系（导学案） 【学习目标】 1. 通过实验，能总结出流体压强与流速的关系。 2. 能利用流体压强与流速的关系解释升力产生的原因，进而解释飞机在空中飞行的原因。 3. 能利用流体压强与流速的关系解释生活中的有关现象。 【学习重点】 流体压强与流速的关系。 【学习难点】 利用流体压强与流速的关系解释相关现象。 【自主预习】 阅读课本内容，解答以下问题： 1．物理学中把具有流动性的液体和气体统称为流体． 2．在气体和液体中，流速越大的位置，压强越小；流速越小的位置，压强越大。 3. 机翼的形状基本是上凸下平，飞机起飞时，上方空气流速加大，压强减小，机翼上方与下方存在压强差，因而有压力差，这就形成向上的升力。 【探究新知】 【学习任务一】探究流体压强与流速的关系 1.流体 液体和气体，统称为流体。 流体流动时的压强与静止时的压强是否相同？其压强与它们的流速有关吗？下面，我们通过实验进行探究。 2.做中学：探究流体压强与流速的关系。 方法：（1）如图所示，在两根筷子上放两个乒乓球，用吸管向两乒乓球中间吹气，你观察到了什么现象？为什么会产生这种现象？ （2）如图所示，在水面上放两只小纸船，用水管向两船中间冲水，你观察到了什么现象？为什么会产生这种现象？ 现象： （1）用吸管向两乒乓球中间吹气时，乒乓球并没有被吹开，反而更加靠拢； （2）用水管向两船中间冲水，两只小纸船也会靠拢。 分析论证： 这表明流体压强与流速有关。 大量实验表明：流体在流速大的地方压强较小，在流速小的地方压强较大。 3.试一试： 实验1：用力从纸条上方吹气，会看到什么现象？ 实验2：用力两页纸中间吹气，会看到什么现象？ 实验3：在漏斗上方向下吹气，会看到什么现象？ 4.迷你实验室：自制简易喷雾器 方法：如图所示，将一根吸管弯成直角，在弯折处剪开一个口，插入水中，用力向管内吹气，你观察到了什么现象？说说这是为什么？操作时应注意哪些细节，才能使实验更容易成功？ 现象：杯中水会喷出。 分析：竖立细管上方气体流速大压强小，在大气压的作用下水喷出来。 【例题1】如图所示的生活情境中，不是流体与流速物理现象的是（A） A．热气球慢慢上升 B．向两张中间吹气 C．向漏斗快速吹气 D．列车站台禁越黄标线 【解析】A．热气球慢慢上升利用的是空气的浮力，故A符合题意； B．当向中间吹气时，中间的空气流动速度大，压强小；纸外侧的压强不变，纸受到向内的压强大于向外的压强，受到向内的压力大于向外的压力，纸在压力差的作用下向中间靠拢，故B不符题意； C．对准漏斗细管口用力向下吹气，因为乒乓球上方的空气流速大，压强小，乒乓球下方的空气流速小，压强大，乒乓球受到一个竖直向上的压力差，所以乒乓球紧贴在漏斗不下落，故D不符题意。 D．人离高速列车比较近时，人和列车的之间的空气流速大、压强小，人外侧的压强不变，人受到向列车方向的压强差，容易被压向列车，所以，人站在高铁站的安全线以外候车，故C不符题意； 故选A. 【例题2】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。 【学习任务二】流体压强与流速关系的应用 1.飞机的升力： （1）机翼形状：上表面凸起、下表面平直的形状。 （2）分析：当飞机在机场跑道上滑行（或空中飞行）时，由于机翼的特殊形状，流过机翼上方的空气速度大，流过机翼下方的空气速度小，因此，机翼上方空气对机翼上表面的压强较小，下方空气对机翼下表面的压强较大。机翼上下方所受压力差形成向上托举的力，是飞机升力的一个来源，这与有些鸟儿利用翅膀形状通过滑翔获得升力有些类似。 （3）试一试：用吹风机正对着机翼模型，快速吹气，看看有什么现象发生？ 2.水翼船： 水翼船在船身底下装有类似于飞机机翼的水翼，你能解释水翼船能高速行驶的原因吗？ 3.站台上的白色安全线： 在火车站或地铁站的站台，都会标注一条白色的安全线，以此提醒旅客，当列车驶过时不能超越安全线。这是为什么呢？ 当列车行驶时，会带动其周围空气流动更快，形成压强差。若旅客离列车太近，这个压强差会把人“推”向列车，造成事故。因此，我们要提高安全意识，遵守交通规则，珍爱生命。 4.跑车车尾设计一种“气流偏导器： 它的上表面平直，底部呈弧形凸起，相当于一个倒置的翅膀，这主要是为了让跑车高速行驶时，车能更好的抓紧地面。 5.草原犬鼠空调系统： 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，而另一个则有隆起的圆形土堆。请问犬鼠为什么要在一个洞口堆上土包呢？ 【例题3】在学校举办的科技运动会上，水平抛出一个飞盘，快速前进的飞盘越升越高。从侧面看，飞盘的形状应为下图中的（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】只有飞盘的上表面凸起，下面平直，飞盘升空时，流过飞盘上方的空气流速大压强小，流过飞盘下方的空气流速小压强大，在这个压强差造成的压力差的作用下，快速前进的飞盘才会越升越高，四个选项中，只有A选项中飞盘的形状符合题意。 故选A。 【例题4】．铁桶内放少量的水，用火加热，水沸腾之后把桶口堵住，然后浇上冷水，如图甲所示。在 作用下，铁桶被压扁了；让自来水流过如图乙所示的装置，当水流稳定后，最后喷出的是 （选填“冷水”“热水”或“温水”），这是利用了 。 【答案】 大气压 温水 流体流速大的位置压强小 【详解】[1]在铁桶内放少量的水，用火加热，水沸腾之后把桶口堵住，然后浇上冷水，铁桶内的水蒸气遇冷液化成小水珠，气压减小，桶内的压强小于外界大气压，在大气压的作用下，铁桶被压扁了。 [2][3]当冷水未流出时，热水瓶中管的上端和下端受到压强相等，当冷水流出时，热水瓶中管的上端的导管较细，水的流速增大，因为流体流速大的位置压强小，则热水管上端的压强减小，所以热水在大气压的作用下升入出水管中和冷水混合成温水。 【课堂总结】 按照学习内容学列本节课的思维导图： 【课堂练习】 要求：合上课本，像考试一样独立完成。 1．如图所示，用手握着两张纸，让纸自然下垂。如果在两张纸中间向下吹气，两张纸之间的空气流速变大，压强 ，而吹气前、后两张纸外侧的大气压 ，因而两张纸分别在压力差的作用下向中间靠拢。 【答案】变小，不变。 【详解】当向两张纸的中间吹气时，中间的空气流动速度增大、气体压强减小，纸外侧的大气压强不变，纸受到向内的压强大于向外的压强，受到向内的压力大于向外的压力，所以纸在压力差的作用下向中间靠拢，说明气体流速越大的地方压强越小。 2. 如图，小红手撑雨伞走在路上，一阵大风吹来，伞面被“吸”，将发生严重变形。下列判断推理及其解释，正确的是（　 ） A．伞面被向下“吸”，伞上方的空气流速小于下方 B．伞面被向下“吸”，伞上方的空气流速大于下方 C．伞面被向上“吸”，伞上方的空气流速大于下方 D．伞面被向上“吸”，伞上方的空气流速小于下方 【答案】C。 【详解】由图知，相同时间内，空气通过伞上方的路程大于伞下方的路程，所以伞上方的空气流速大于下方，根据流体的流速越大、压强越小，伞下方的压强大于上方的压强，伞在向上压强差的作用下被吸向上方，故ABD错误，C正确。 3．下列现象能用流体压强与流速的关系来解释的是（　　） ①如图甲所示向两张纸中间吹气，纸张向中间靠拢 ②如图乙所示装有液体的玻璃管，底部和侧壁的橡皮膜往外凸起 ③如图丙所示地铁站台边，人必须站在安全黄线以外的区域候车 ④如图丁所示飞机升力的产生原因 A．①② B．①④ C．③④ D．①③④ 【答案】D. 【详解】①向两张纸中间吹气，两纸间的空气流速大压强小，而两纸的外部空气流速小压强大，两纸受到向内的压力差，被压到一起，能用流体压强与流速的关系来解释，故①符合题意； ②装有液体的玻璃管，底部和侧壁的橡皮膜往外凸起，是因液体对容器底和侧壁有压强，不能用流体压强与流速的关系来解释，②不符合题意； ③当列车驶进站台时，会带动人和车之间的空气流动速度加快，压强小，此时人外侧的空气流动速度慢，压强大，会产生一个向内侧的压强差，将人推向火车，易出现危险，能用流体压强与流速的关系来解释，故③符合题意； ④相等的时间内，空气经过机翼上面的路程大于下面的路程，则机翼上面的空气流速大于下面的流速，所以机翼上面的压强小于下面的压强，产生一个向上压强差，出现一个向上压力差，就是机翼向上的升力，故④符合题意。 故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。 4.如图所示，用弹簧测力计挂上飞机机翼模型,再用电风扇对着机翼模型吹风。因为在流体中，流速越大的位置，压强_____(选填“越大”、“越小”或“不变”)，所以增大风速，弹簧测力计示数会_____(选填“增大”、“减小”或“不变”)。 【答案】越小，减小。 【解析】在流体中，流速越大的位置，压强越小。飞机机翼模型上凸下平，增大风速时，会产生一个向上的升力，所以弹簧测力计示数会减小。 5. 某兴趣小组利用生活中常见的物品做了一个非常有趣的实验，将吹风机对准三个相同的水平通道左端口向下吹风，在通道右端口处同时放置相同规格的乒乓球，某时刻乒乓球处于如图所示的位置。下列说法合理的是（　　）  A．此实验原理与高压锅工作原理相同 B．三个通道的左端口处，c 处压强最小 C．增大吹风机的风速，乒乓球向左移动更明显 D．若通道变宽，乒乓球向左移动更明显。 【答案】C. 【解析】A．根据图片可知，当左端有风吹过时，气体流速大压强小，于是三个小球在大气压强的作用下被推向左端，而高压锅的工作原理为液体沸点随气压的变化规律，故A错误； B．c处小球运动的距离最短，则说明c处的小球受到的推力最小，即c处压强最大，故B错误； C．增大吹风机的风速，则左端气体压强更小，那么乒乓球受到的推力更大，则向左运动更明显，故C正确； D．乒乓球移动的距离只与左右两端的气压差大小有关，而和通道的宽窄没有关系，故D错误。所以选C. 6．我国具有完全自主知识产权的新一代大型客机C919在上海浦东国际机场首飞，这标志着中华民族百年的“大飞机梦”取得了历史性突破。 （1）如图乙所示，飞机的机翼做成上凸下平的形状，飞机飞行时，机翼上方气流比下方气流的流速大，下方空气的压强 （填“大于”“等于”或“小于”）上方空气的压强，从而使机翼获得了向上的升力；为了缩短飞机起飞或着陆的滑行距离，最好 （填“顺风”或“逆风”）起飞。 （2）在C919客机加速上升的过程中，机舱外的大气压 （填“变大”“变小”或“不变”），机舱内先进的“呼吸系统”，使飞机在气压只有2.5×104 Pa左右的万米高空时，机舱内气压达到8.0×104 Pa , 机体1 m2面积上承受内、外气压的压力差约为 N。 【答案】（1）大于，逆风；（2）变小，5.5×104。 【详解】（1）等质量的空气在相同的时间内同时通过机翼的上表面和下表面，由于飞机的机翼上凸下平，飞机飞行时，由于上表面弯曲，所以机翼上方的气流流速就大于机翼前方的气流流速；而下表面平直，因此机翼下方的气流流速大致等于前方的气流流速，从而可以知道，机翼下方的气流流速就小于机翼上方的气流流速，所以机翼上方的压强小于机翼下方的压强，这样就产生了作用在机翼上的向上的升力； 飞机逆风起飞时，上下面的压强差较大，产生向上的升力较大，为了缩短飞机起飞或着陆的滑行距离，最好逆风起飞； （2）由于大气压随高度的升高而降低，故在C919客机加速上升的过程中，机舱外的大气压变小； 机体1 m2面积上承受内、外气压的压力差为 。 7.物理学中把具有流动性的液体和气体称为流体，下面是关于流体压强的研究过程，请回答下列问题： (1)老师准备了如图（甲）所示装置：将三节粗细不同的塑料管①、②、③（横截面积）连接在一起，右端开口，左端与抽气机相通，抽气机抽气时， （选填“①”“②”或“③”）管中气体流速最大。将三个气体压强传感器分别放入三个管内，传感器与计算机相连，计算机可以显示出管中压强值。 (2)计算机显示的数据结果如图（乙）所示，由此可知道 （选填“①”“②”或“③”）管中气体压强最小；并能进一步得出在气体中，流速越大的位置， 。 (3)如图（丙）所示，老师准备了两张纸，固定上端，向两张纸中间吹气，根据上述结论能判断出两张纸的下端将 （选填“靠拢”或“分开”）。 【答案】(1)③ (2) ③ 压强越小 (3)靠拢 【详解】（1）（1）[1]由图可知，塑料管③横截面积最小，当气体流过时，③处的气体流速最快。 （2）[1]由图乙可知，三条曲线中，塑料管③内的气体压强比101kPa小得更多，即塑料管③压强最小。 [2]③处的气体流速最快，且③处的压强最小，故可以得出结论：在气体中流速越大的位置，压强越小。 （3）向纸中间吹气，纸中间空气流速大于外侧空气流速，纸中间压强小于外侧压强，外部气体对纸向内压力较大，对纸产生向内的压力差，使纸向中间靠拢。 【课后反思】 谈谈你在本节课中： （1）收获有哪些？ （2）需要改进的地方有哪些？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第4节 流体压强与流速的关系（导学案） 【学习目标】 1. 通过实验，能总结出流体压强与流速的关系。 2. 能利用流体压强与流速的关系解释升力产生的原因，进而解释飞机在空中飞行的原因。 3. 能利用流体压强与流速的关系解释生活中的有关现象。 【学习重点】 流体压强与流速的关系。 【学习难点】 利用流体压强与流速的关系解释相关现象。 【自主预习】 阅读课本内容，解答以下问题： 1．物理学中把具有 的液体和气体统称为流体． 2．在气体和液体中，流速越大的位置，压强越 ；流速越小的位置，压强越 。 3. 机翼的形状基本是 下平，飞机起飞时，上方空气流速 ，压强减 ，机翼上方与下方存在压强差，因而有 ，这就形成向上的升力。 【探究新知】 【学习任务一】探究流体压强与流速的关系 1.流体 ，统称为流体。 流体流动时的压强与静止时的压强是否相同？其压强与它们的流速有关吗？下面，我们通过实验进行探究。 2.做中学：探究流体压强与流速的关系。 方法：（1）如图所示，在两根筷子上放两个乒乓球，用吸管向两乒乓球中间吹气，你观察到了什么现象？为什么会产生这种现象？ （2）如图所示，在水面上放两只小纸船，用水管向两船中间冲水，你观察到了什么现象？为什么会产生这种现象？ 现象： （1）用吸管向两乒乓球中间吹气时，乒乓球并没有被吹开，反而更加 ； （2）用水管向两船中间冲水，两只小纸船也会 。 分析论证： 这表明流体压强与 有关。 大量实验表明：流体在流速大的地方压强较 ，在流速小的地方压强较 。 3.试一试： 实验1：用力从纸条上方吹气，会看到什么现象？ 实验2：用力两页纸中间吹气，会看到什么现象？ 实验3：在漏斗上方向下吹气，会看到什么现象？ 4.迷你实验室：自制简易喷雾器 方法：如图所示，将一根吸管弯成直角，在弯折处剪开一个口，插入水中，用力向管内吹气，你观察到了什么现象？说说这是为什么？操作时应注意哪些细节，才能使实验更容易成功？ 现象：杯中水会 。 分析：竖立细管上方气体流速大压强 ，在 的作用下水喷出来。 【例题1】如图所示的生活情境中，不是流体与流速物理现象的是（A） A．热气球慢慢上升 B．向两张中间吹气 C．向漏斗快速吹气 D．列车站台禁越黄标线 【例题2】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。 【学习任务二】流体压强与流速关系的应用 1.飞机的升力： （1）机翼形状：上表面凸起、下表面平直的形状。 （2）分析：当飞机在机场跑道上滑行（或空中飞行）时，由于机翼的特殊形状，流过机翼上方的空气速度 ，流过机翼下方的空气速度 ，因此，机翼上方空气对机翼上表面的压强较 ，下方空气对机翼下表面的压强较 。机翼上下方所受 形成向上托举的力，是飞机升力的一个来源，这与有些鸟儿利用翅膀形状通过滑翔获得升力有些类似。 （3）试一试：用吹风机正对着机翼模型，快速吹气，看看有什么现象发生？ 2.水翼船： 水翼船在船身底下装有类似于飞机机翼的水翼，你能解释水翼船能高速行驶的原因吗？ 3.站台上的白色安全线： 在火车站或地铁站的站台，都会标注一条白色的安全线，以此提醒旅客，当列车驶过时不能超越安全线。这是为什么呢？ 当列车行驶时，会带动其周围空气流动更快，形成 差。若旅客离列车太近，这个压强差会把人“推”向列车，造成事故。因此，我们要提高安全意识，遵守交通规则，珍爱生命。 4.跑车车尾设计一种“气流偏导器： 它的上表面平直，底部呈弧形 ，相当于一个倒置的翅膀，这主要是为了让跑车高速行驶时，车能更好的抓紧地面。 5.草原犬鼠空调系统： 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，而另一个则有隆起的圆形土堆。请问犬鼠为什么要在一个洞口堆上土包呢？ 【例题3】在学校举办的科技运动会上，水平抛出一个飞盘，快速前进的飞盘越升越高。从侧面看，飞盘的形状应为下图中的（　　） A． B． C． D． 【例题4】．铁桶内放少量的水，用火加热，水沸腾之后把桶口堵住，然后浇上冷水，如图甲所示。在 作用下，铁桶被压扁了；让自来水流过如图乙所示的装置，当水流稳定后，最后喷出的是 （选填“冷水”“热水”或“温水”），这是利用了 。 【课堂总结】 按照学习内容学列本节课的思维导图： 【课堂练习】 要求：合上课本，像考试一样独立完成。 1．如图所示，用手握着两张纸，让纸自然下垂。如果在两张纸中间向下吹气，两张纸之间的空气流速变大，压强 ，而吹气前、后两张纸外侧的大气压 ，因而两张纸分别在压力差的作用下向中间靠拢。 2. 如图，小红手撑雨伞走在路上，一阵大风吹来，伞面被“吸”，将发生严重变形。下列判断推理及其解释，正确的是（　 ） A．伞面被向下“吸”，伞上方的空气流速小于下方 B．伞面被向下“吸”，伞上方的空气流速大于下方 C．伞面被向上“吸”，伞上方的空气流速大于下方 D．伞面被向上“吸”，伞上方的空气流速小于下方 3．下列现象能用流体压强与流速的关系来解释的是（　　） ①如图甲所示向两张纸中间吹气，纸张向中间靠拢 ②如图乙所示装有液体的玻璃管，底部和侧壁的橡皮膜往外凸起 ③如图丙所示地铁站台边，人必须站在安全黄线以外的区域候车 ④如图丁所示飞机升力的产生原因 A．①② B．①④ C．③④ D．①③④ 4.如图所示，用弹簧测力计挂上飞机机翼模型,再用电风扇对着机翼模型吹风。因为在流体中，流速越大的位置，压强_____(选填“越大”、“越小”或“不变”)，所以增大风速，弹簧测力计示数会_____(选填“增大”、“减小”或“不变”)。 5. 某兴趣小组利用生活中常见的物品做了一个非常有趣的实验，将吹风机对准三个相同的水平通道左端口向下吹风，在通道右端口处同时放置相同规格的乒乓球，某时刻乒乓球处于如图所示的位置。下列说法合理的是（　　）  A．此实验原理与高压锅工作原理相同 B．三个通道的左端口处，c 处压强最小 C．增大吹风机的风速，乒乓球向左移动更明显 D．若通道变宽，乒乓球向左移动更明显。 6．我国具有完全自主知识产权的新一代大型客机C919在上海浦东国际机场首飞，这标志着中华民族百年的“大飞机梦”取得了历史性突破。 （1）如图乙所示，飞机的机翼做成上凸下平的形状，飞机飞行时，机翼上方气流比下方气流的流速大，下方空气的压强 （填“大于”“等于”或“小于”）上方空气的压强，从而使机翼获得了向上的升力；为了缩短飞机起飞或着陆的滑行距离，最好 （填“顺风”或“逆风”）起飞。 （2）在C919客机加速上升的过程中，机舱外的大气压 （填“变大”“变小”或“不变”），机舱内先进的“呼吸系统”，使飞机在气压只有2.5×104 Pa左右的万米高空时，机舱内气压达到8.0×104 Pa , 机体1 m2面积上承受内、外气压的压力差约为 N。 7.物理学中把具有流动性的液体和气体称为流体，下面是关于流体压强的研究过程，请回答下列问题： (1)老师准备了如图（甲）所示装置：将三节粗细不同的塑料管①、②、③（横截面积）连接在一起，右端开口，左端与抽气机相通，抽气机抽气时， （选填“①”“②”或“③”）管中气体流速最大。将三个气体压强传感器分别放入三个管内，传感器与计算机相连，计算机可以显示出管中压强值。 (2)计算机显示的数据结果如图（乙）所示，由此可知道 （选填“①”“②”或“③”）管中气体压强最小；并能进一步得出在气体中，流速越大的位置， 。 (3)如图（丙）所示，老师准备了两张纸，固定上端，向两张纸中间吹气，根据上述结论能判断出两张纸的下端将 （选填“靠拢”或“分开”）。 【课后反思】 谈谈你在本节课中： （1）收获有哪些？ （2）需要改进的地方有哪些？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $