8.4 流体的压强与流速的关系(举一反三讲义)物理新教材沪粤版八年级下册
2026-03-13
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2份
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精品
资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 初中物理沪粤版八年级下册 |
| 年级 | 八年级 |
| 章节 | 8.4 流体的压强与流速的关系 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | 流体压强与流速的关系 |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 8.69 MB |
| 发布时间 | 2026-03-13 |
| 更新时间 | 2026-03-13 |
| 作者 | 物理怪老师课堂 |
| 品牌系列 | 学科专项·举一反三 |
| 审核时间 | 2026-03-13 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/56794930.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
8.4 流体的压强与流速的关系
目录
【学习目标】 1
【思维导图】 3
【知识梳理】 3
知识点1:流体压强与流速的关系 3
知识点2:飞机的升力 8
知识点3:流体压强的应用 14
【方法技巧】 19
方法技巧1 实验现象解释“三步法” 19
方法技巧2 升力问题分析思路 19
方法技巧3 生活现象分析“四步走” 20
【巩固训练】 20
【基础题】 20
【提升题】 23
【易混易错题】 26
【真题链接】 29
【学习目标】
序号
学习目标
素养目标
1
理解流体的定义(具有流动性的液体和气体),通过教材实验归纳流体压强与流速的核心关系
物理观念:建立流体压强与流速的关联认知,明确“流速大压强小,流速小压强大”的规律
2
掌握教材3个核心实验(吹纸片、漏斗吹乒乓球、简易喷雾器)的操作、现象及原理,能规范描述实验过程
科学探究:体验实验观察与归纳过程,提升通过现象总结物理规律的能力
3
理解飞机升力的产生原因,能结合机翼形状和流体压强规律分析升力的形成机制
科学思维:培养逻辑推理能力,学会用核心规律解释具体物理现象的成因
4
能运用流体压强与流速的关系解释生活中的相关现象(如火车站安全线、船吸现象)
科学实践:将物理规律与生活场景结合,体会知识的实用性,提升现象分析能力
5
能设计简单实验验证流体压强与流速的关系,规范完成实验操作和结论表述
实验技能:提升实验设计和操作能力,掌握实验结论的精准表达方法
重点:
1.流体的定义:具有流动性的物体(水、空气等)
2.核心规律:流速大的地方,压强小;流速小的地方,压强大
3.教材核心实验:
吹两张下垂的纸:中间吹气,纸片向中间靠拢
漏斗吹乒乓球:漏斗口向下吹,乒乓球不下落
简易喷雾器:水平管口吹气,竖直管内液面上升并喷出雾状水珠
4.飞机升力的产生:机翼上表面弯曲、下表面平坦→上方气流流速大于下方→上方压强小于下方→上下压力差形成升力
难点:
1.流体压强与流速关系的实验现象解释:能结合核心规律分析实验中“反常现象”的原因(如乒乓球不下落)
2.飞机升力的原理理解:明确机翼上下方流速差异的成因,以及压力差与升力的关联
3.生活现象的精准解释:能准确识别现象中“流速不同”的部位,再结合规律分析压强差异带来的效果
【思维导图】
【知识梳理】
知识点1:流体压强与流速的关系
1.探究气体压强和流速的关系
实验
实验现象
纸片向吹气一侧摆动或弯曲
分析
纸片向吹气一侧摆动或弯曲,说明吹气这一侧的压强小于另一侧,而原来两侧空气的压强相等,因此一定是吹气使空气压强变小了
结论
气体运动时的压强比静止时的压强小
特别提醒 归纳法
向纸片下方吹气、向两张纸片中间吹气、向竖放的纸片一侧吹气,发现纸片都向吹气一侧弯曲或运动,从而归纳出气体运动时的压强比静止时的压强小。
2.探究液体压强和流速的关系
实验图示
现象
流水“吸引”乒乓球
A管中的水面上升
结论
在液体中,液体运动位置处的压强比静止位置处的压强小
总结归纳
(1)流体: 气体和液体都具有流动性,统称为流体。
(2)对于流体来说,运动位置处的压强比静止位置处的压强小。
3.探究流体压强大小和流速大小关系
实验
在一双筷子中间放上两个乒乓球,用吸管向中间吹气
在水面上放两只小纸船,用水管向两船之间的水域冲水
现象
两个乒乓球向中间滚动
小纸船向中间靠拢,几乎靠在一起
分析
两个乒乓球向中间靠拢,说明两乒乓球外侧所受气体的压强比内侧受到气体的压强大
两只小纸船向中间靠拢,说明两船外侧所受液体的压强比内侧受到液体的压强大
实验结论
对流体来说,流速越大的地方压强越小;流速越小的地方压强越大
总结归纳
对于流体来说,流速越大的地方压强越小;流速越小的地方压强越大。
特别提醒 如图所示的是一个连通器样式的容器,两边连上自来水管,夹子B关闭时,容器中的水不流动,这时依据连通器原理,三根竖管中水的高度是一样的。当打开夹子B后,由于三根竖管底部的横截面积不同,导致三根竖管下部所连的水管中的水流速度不同,根据流速与流体压强的关系得出三根竖管中水的高度是不一样的。
用转换法比较流体压强大小
流体运动处的压强大小我们看不到,但当我们看到纸片向吹气一侧摆动或弯曲时,我们就可以分析出吹气使空气压强变小了,这是把压强的变化转换成了纸片的形变或运动状态的改变。
【典例1】如图所示,用力向上吸气时,乒乓球不会下落,这是由于 的作用。若用力向下吹气,则乒乓球 (选填“会”或“不会”)下落。
【答案】 大气压 不会
【解析】[1]用力向上吸气时,乒乓球上方空气吸走后,气压减小,大气压强会将乒乓球向上压,故乒乓球不会下落是因为大气压强的作用。
[2]根据流体压强与流速的关系,流体在流速大的地方压强小。若用力向下吹气,乒乓球的上方向气体流速大,压强小,形成向上的压力差,则乒乓球不会下落。
【变式1】如图所示,玻璃瓶里装一些红色的水,将一根两端开口的细玻璃管穿过橡皮塞插入水中,从管子上端吹入少量气体,就制成了一个多功能实验演示器。
(1)把此装置从山脚带到山顶时,发现玻璃管内液面会 (选填“上升”或“下降”),这说明了高度越高,大气压越 (选填“大”或“小”);
(2)取一吸管,靠近玻璃管口,通过吸管向右吹气,如图所示,发现玻璃管内液面 (选填“上升”或“下降”),这说明:在流体中,流速越大的位置,压强越 ;
(3)将瓶内灌满水,塞紧塞子,用力挤压瓶子,玻璃管内液面 (选填“上升”或“下降”),说明力可以改变物体的 。
【答案】 上升 小 上升 小 上升 形状
【解析】(1)[1][2]当此装置从山脚带到山顶时,发现玻璃管内的水柱高度变高。这是由于大气压是随着海拔高度的升高而变小,液柱就会在内部气压的作用下而上升,水柱升高。
(2)[3][4]当向玻璃管上方吹气时,玻璃管内的液面会上升,说明吹气时玻璃管上方的压强减小,玻璃管内的液体在大气压的作用下向上流动;气流速度越大,玻璃管内的液面上升越高,这说明玻璃管上方的压强随气流速度的增大而减小。由此可知,气体流速越大的位置,气体压强越小。
(3)[5][6]将瓶内灌满水,塞紧塞子,用力挤压瓶子,发现玻璃管内液面会上升,则玻璃瓶内的气体压强变大,说明气体的体积变小,玻璃瓶的形状发生变化,此现象说明力可以改变物体的形状。
【变式2】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
【解析】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 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。
【变式3】关于下列四幅图中,现象的解释错误的是( )
A.甲图中两张纸中间向下吹气,流速越大的位置压强越小,两张纸会向中间靠拢
B.乙图中列车驶过时乘客需要站在安全线以外,因为列车附近气体流速较大压强较小
C.丙图中塑料瓶中的水短时间内不会全部流掉的原因是受到大气压的作用
D.丁图中人吸气的时候管内液面上升,吹气的时候管内液面下降
【答案】D
【解析】A.对着两张平行的纸吹气,两纸中间的空气流速大压强小,而两纸的外部空气流速小压强大,两纸受到两边向内的压力差,所以两纸被压到一起,故A正确,不符合题意;
B.当列车驶入时,会带动人和车之间的空气流动速度加快,此时人外侧的空气流动速度慢,根据流体压强与流速的关系可知,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,将人推向列车,易出现危险,所以人必须站在安全线以外的区域候车,故B正确,不符合题意;
C.当把装满水的瓶子放入盆的水中时,由于大气压的作用,水不会从瓶子流出,此时外界大气压等于瓶内气压加上瓶内水产生的气压,所以瓶内水上方的气压小于外界大气压,当盆内水不断减少,瓶口露出水面时,瓶中的水向外流,瓶内的水产生的压强不断减小,一旦瓶口再次被水淹没,瓶中的水又停止外流,这样盆中的水就可以保持一定的高度,瓶口处的压强总是等于外界大气压,故C正确,不符合题意;
D.人吹气和吸气时,A管上方空气流速大压强小,小于管内压强,则液面在大气压的作用下上升,故D错误,符合题意。
故选D。
知识点2:飞机的升力
1.用电吹风对着机翼模型吹(形状特征:上凸下平)
2. 实验过程及结论
实验装置和操作
如图所示,将机翼模型固定在一根铁丝上,在铁丝上下端各挂一弹簧测力计(开始时两弹簧测力计示数均不为零),接通电风扇,将其对着机翼模型吹风
实验现象
弹簧测力计A示数变小,B的示数变大
实验结论
机翼受到一个向上的升力
现象分析
机翼模型是上凸下平的形状,其上方弯曲,下方近似于平面,电风扇吹来的气流被机翼模型分成上、下两部分。其中机翼模型上方空气流速较快,压强较小;机翼模型下方空气流速较慢,压强较大。机翼模型上下方的压强差使其获得向上的升力,因此弹簧测力计A的示数变小,B的示数变大
探究结论
机翼模型的形状决定了机翼模型上、下方空气流速不同,使机翼模型上、下表面形成压强差,这一压强差使其获得向上的升力
总结归纳
(1)升力:机翼上、下方所受的向上压力差。
(2)公式:F升= F向上-F向下。
特别提醒 升力与浮力的区别
机翼获得的升力与物体在流体中受到的浮力都是由物体上、下表面受到的压强差引起的,都等于物体下表面受到的向上的压力与上表面受到的向下的压力之差。但升力的压强差是由机翼上、下表面的流体流速不同造成的,下表面气体流速小,压强大,上表面气体流速大,压强小;浮力的压强差是由物体上、下表面所处的深度不同造成的,下表面深度大,压强大,上表面深度小,压强小。
“机翼”模型
如图所示,在生活中,有许多物体的形状与飞机机翼的截面形状相似,当空气流过物体的凸、平两表面时,由于空气流速大小不同而产生压力差。
【典例2】如图所示,玻璃瓶里装一些红色的水,将一根两端开口的细玻璃管穿过橡皮塞插入水中,从管子上端吹入少量气体,就制成了一个多功能实验演示器。
(1)把此装置从山脚带到山顶时,发现玻璃管内液面会 (选填“上升”或“下降”),这说明了高度越高,大气压越 (选填“大”或“小”);
(2)取一吸管,靠近玻璃管口,通过吸管向右吹气,如图所示,发现玻璃管内液面 (选填“上升”或“下降”),这说明:在流体中,流速越大的位置,压强越 ;
(3)将瓶内灌满水,塞紧塞子,用力挤压瓶子,玻璃管内液面 (选填“上升”或“下降”),说明力可以改变物体的 。
【答案】 上升 小 上升 小 上升 形状
【解析】(1)[1][2]当此装置从山脚带到山顶时,发现玻璃管内的水柱高度变高。这是由于大气压是随着海拔高度的升高而变小,液柱就会在内部气压的作用下而上升,水柱升高。
(2)[3][4]当向玻璃管上方吹气时,玻璃管内的液面会上升,说明吹气时玻璃管上方的压强减小,玻璃管内的液体在大气压的作用下向上流动;气流速度越大,玻璃管内的液面上升越高,这说明玻璃管上方的压强随气流速度的增大而减小。由此可知,气体流速越大的位置,气体压强越小。
(3)[5][6]将瓶内灌满水,塞紧塞子,用力挤压瓶子,发现玻璃管内液面会上升,则玻璃瓶内的气体压强变大,说明气体的体积变小,玻璃瓶的形状发生变化,此现象说明力可以改变物体的形状。
【变式1】某科技馆内有一个风洞实验室。如图所示,一架飞机模型固定在测力计的秤盘上,当有风对着机头吹过时,测力计的示数会发生变化。这是因为风吹过飞机时,机翼上方空气的流速大于机翼下方空气的流速,使得机翼上方空气的压强 (选填“大于”“小于”或“等于”)机翼下方空气的压强,从而产生一个向上的升力。如果无风时测力计的示数为30N,有风吹过时测力计的示数是10N,那么产生的升力是 N。
【答案】 小于 20
【解析】[1]流体的压强与流速有关,流速越大,压强越小。机翼上方空气的流速大于机翼下方空气的流速,使得机翼上方空气的压强小于机翼下方空气的压强。
[2]产生的升力是
【变式2】小乐在探究“气体的压强与流速的关系”时,完成了如下两个实验。回答问题:
[实验1]小乐设计了如图甲所示实验,将一个机翼模型穿在一根铁丝上,在铁丝的上、下端各挂一个弹簧秤,并用电风扇对着机翼模型吹风。
(1)实验时,机翼模型上表面的空气流速大于下表面的空气流速,若发现 ,可说明气体的流速越大,压强越小。
[实验2]小乐设计了如图乙所示实验,A、B、C为三节直径不同的管子,三节管连接在一起,分别插入气体压强传感器(测量气体压强的装置)探头,右端与吹风机的尾部相连。
(2)当用吹风机抽气时,三节管中气体压强随时间变化的情况如图丙所示,则图线①反映的是 (选填“A”、“B”或“C”)管内气体压强随时间变化的情况。第10s时,①②③三条图线开始出现下移,由此判断,三节管中气体的流速 (选填“增大”或“减小”)。
【答案】 弹簧秤甲的示数变小,弹簧秤乙的示数变大 A 增大
【解析】(1)[1]机翼模型上表面的空气流速大,压强小,机翼模型下表面的空气流速小,压强大,机翼模型上下表面就会形成一个压力差,这个压力差就是升力,因此机翼模型上方的弹簧秤甲的示数会变小,机翼模型下方的弹簧秤乙示数会变大。
(2)[2]由图可知,A管的横截面积较小,气体流速较大,C管的横截面积较大,气体流速较小,由图丙可知,图线①的压强最小,图线③的压强最大,根据气体在流速大的地方压强小,可知,图线①反映的是A管内气体的压强随时间变化的情况。
[3]第10s后,①②③三条图线开始出现下移,说明气体压强减小,根据气体在流速越大的地方压强越小,可知气体的流速在增大。
【变式3】阅读下面的资料,回答问题:
2024年3月,水陆两栖飞机----中航工业AG600大型灭火飞机亮相“雅典国际消防展”。代号“鲲龙”的AG600飞机,是中国自主研制的大型灭火、水上救援水陆两栖飞机。它由4台发动机提供动力。其空载质量42t,最大起飞质量53.5t,低空巡航速度(经济、节油的飞行速度)460km/h,最大飞行速度为560km/h,最大航程为4500km。它和C919、运-20,共同被称为中国大飞机“三剑客”。2018年10月20日,“鲲龙”AG600水上首飞在荆门漳河机场正式开始。经过6年的磨炼,“鲲龙”AG600即将成为一条可以上天下海的“龙”,担当起保一方平安的责任。
对飞机制造感兴趣的小明查阅资料后了解到,几百吨的飞机能飞上天,主要依靠的就是发动机以及完美的空气动力学设计。飞机在起飞时,首先发动机会加大马力,推动飞机高速向前飞行。发动机前面是一个风轮风扇,风扇可以吸进空气,吸进去的空气被压缩。压缩的空气来到燃烧室,与航空燃料进行混合,在这里,混合气体被点燃,从而产生高温高压的膨胀气体,燃烧产生的废气会从尾喷口高速喷出,从而产生巨大的推力,推动飞机向前运动。根据学过的知识,小明马上意识到推动飞机的施力物体是① 。而完美的空气动力学设计主要是机翼特殊的形状。如图所示是机翼的一个截面示意图,因为上下表面形状不同,机翼上方比下方② ,从而产生升力。
喜欢钻研的的小明在观看C919的飞行纪录片时发现飞机在起飞时要先在水平路面上一直加速,而且机身并不是保持水平状态,而是有一个仰角(机翼下表面与水平面的夹角,称为:机翼仰角)。于是他猜测飞机受到的升力大小与飞机的速度,以及机翼仰角有关。小明联合有同样兴趣的小伙伴们利用塑料泡沫等材料自制机翼模型,把圆柱形空心笔杆穿过“机翼”并固定在“机翼”上,将一根金属杆从笔杆中穿过并上下固定,确保“机翼”能沿金属杆在竖直方向移动。将“机翼”挂在测力计的下方,实验装置如图所示。用鼓风机对着“机翼”吹风模拟飞机在空中飞行。
为研究升力大小与机翼仰角的关系,用鼓风机对同一个“机翼”吹风,并保持③ 不变,改变④ ,观察并记录测力计的示数;实验数据记录在下表(每次吹风前测力计的示数均为=3.5N):
实验序号
机翼仰角
风速
弹簧测力计示数F示/N
1
0°(水平)
低
3.2
2
0°(水平)
中
3.0
3
0°(水平)
高
2.6
4
较小
高
2.4
5
较大
高
2.3
6
最大
高
2.7
实验中升力的表达式为:⑤= (用题目中已知符号表示)。根据表中数据,小明得出结论:由风速越大,升力⑥ ;随着机翼仰角的增大,升力⑦ 。你认为飞机升力的大小可能还与哪些因素有关,回答并说明理由⑧ (言之合理一点即可)。
【答案】空气 空气流速大,压强小 风速 机翼仰角 F0-F示 越大 先增大后减小 见解析
【解析】[1]混合气体被点燃,从而产生高温高压的膨胀气体,气体向后喷向空气,由于力的作用是相互的,空气反过来给飞机提供一个向前的反作用力,因此推动飞机的施力物体是空气。
[2]一股气流在相同的时间内,通过机翼的上方和下方,上方气流通过时经过的路程大,速度大,压强小,下方气流通过时经过的路程小,速度小,压强大,故机翼上方压强小于下方压强,机翼的上下表面产生了压力差,这就是向上的升力。
[3][4]根据控制变量法可知,为研究升力大小与机翼仰角的关系,要保持风速一定,改变机翼仰角的大小,观察并记录测力计的示数。
[5]每次吹风前测力计的示数均为,实验中用鼓风机对同一个“机翼”吹风,机翼受到向上的升力,弹簧测力计的示数会减小,则升力的大小为F0-F示。
[6]由前三组数据可知,机翼仰角相同时,风速越大,弹簧测力计示数越小,则由F升=F0-F示可知,升力越大,因此可知,机翼仰角一定时,风速越大,升力越大。
[7]由后3组数据可知,风速一定时,机翼仰角越大,弹簧测力计示数先减小后增大,由F升=F0-F示可知,风速一定时,随着机翼仰角的增大,升力先增大后减小。
[8] 飞机升力的大小可能还与机翼面积有关,由F=ps可知,压强差相同时,机翼面积越大升力越大。
知识点3:流体压强的应用
1.流速越大的地方压强越小
不能在列车驶入或驶离站台时距离站台太近
喷雾器的活塞在向外喷水时,贮水罐中的水会自动上升
龙卷风会将物体带入高空
煤气灶的进气处在燃烧时,煤气不会泄漏
2.升力的应用
水翼船下方装有的水翼,在前进时会受到升力抬高船体,从而达到快速航行
洞穴有两个出口,一个是平的,而另一个则是隆起的土堆,有风经过时,相同时间内,经过平的时速度小、压强大;经过凸的时速度大、压强小,两洞口出现压强差,使空气顺利进入洞穴
特别提醒 利用流体压强和流速关系解释有关现象的方法
(1)确定流速大的地方在哪里(或分析物体形状,物体凸起部分周围流体的流速大;)
(2)确定压强大的地方在哪里,进而确定压强差的方向;
(3)根据压强差的作用分析产生的现象。
【典例4】在学校科技社团活动中,小梦同学所在的团队利用3D打印机制作了如图1所示的飞机模型。她了解到飞机在空中飞行时受多种因素的影响。
(1)小梦思考飞机升力与迎角(α)大小有什么关系?在老师的帮助下,她利用电风扇、升力测力计、飞机模型,按图2方式进行如下实验,
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。
②改变迎角的大小,使其分别为5°10°、15°、20°,重复步骤①并计算升力平均值。
③处理相关数据得到“升力与迎角的关系”如图3。
本实验得出的结论: 。
(2)小梦想要进一步研究“飞机的升力与其飞行的速度关系”。利用现有器材,只要控制 不变,通过调节 改变飞机模型的飞行速度即可获得结论。以不同的风速进行多次实验,如图4所示,托盘测力计的示数与风速大小的关系记录如下表。
风速(m/s)
0
5
10
15
20
25
30
托盘测力计的示数(N)
15
14.5
13
11
8
3.5
由该实验结果推测飞机起飞应该选择顺风起飞还是逆风起飞更好?并说明理由 。
(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,若飞机以600km/h做水平匀速直线飞行时的迎角为α1,而以900km/h做水平匀速直线飞行时的迎角为α2,(α1,α2均小于15°)。请比较α1,α2大小关系: 。
【答案】(1)在风速一定时,升力随着迎角的增大而增大,超过15°后,升力随迎角的增大而减小;(2)迎角 风扇风速 逆风;理由见解析;(3)α1>α2
【解析】(1)由图3可知,当迎角小于15°时,升力随着迎角的增大而增大;当迎角大于15°时,升力随着迎角的增大而减小。所以本实验得出的结论是在风速一定时,升力随着迎角的增大而增大,超过15°后,升力随迎角的增大而减小。
(2)[1][2]由前面实验可知,升力大小与迎角有关,所以要进一步研究“飞机的升力与其飞行的速度关系”,需控制迎角不变,通过调节风扇转速改变飞机模型的飞行速度即可获得结论。
[3]由表数据可知,当风速为0时,托盘测力计的示数等于飞机模型的重力,为15N。当有风吹过模型时,在竖直方向上,模型受到重力、升力和托盘的支持力,该支持力通过测力计显示出来,即F升=G-F示。由表中数据可知,风速越大时,F示越小,F升越大。根据相对运动逆向起飞的风速可以看作风速和飞机飞行速度之和,逆风起飞,风速大,升力大,所以逆风起飞更好。
(3)飞机在水平匀速直线飞行时,升力都等于重力。升力一定,根据“飞机迎角一定时,飞行速度越大升力也越大”可知,飞行时升力一定,速度越大,迎角越小,所以α1>α2。
【变式1】用注射器做了以下几个物理小实验。
(1)图甲,注射器内密封有刚烧开的水,向下拉动活塞,液面上方气压 使液体沸点降低;
(2)图乙,两只纸船浮在水面上静止不动,用注射器在两船之间的水面沿图示方向向前快速喷水,两船将 (选填“静止不动”“相互分开”或“相互靠近”);
(3)图丙,向外拉注射器活塞,水进入试管,原来悬浮的潜水艇模型将 (选填“上浮”“下沉”或“静止”);
(4)图丁,水平向右慢慢拉动注射器筒(容积为V,注射器的全部刻度的长为L),当注射器的活塞开始滑动时,弹簧测力计的示数为F,则大气压的值可表示为p= ,若实验过程中注射器筒内漏进了少量空气,则测得的大气压值偏 。
【答案】 降低 相互靠近 下沉 小
【解析】(1)[1]图中向下拉动注射器活塞,内部空间增大,降低液面上方气压,水的沸点降低,水会重新沸腾。
(2)[2]两只纸船浮在水面上静止不动,两只纸船两侧压强都相等,用注射器向两船之间的水面快速注水,中间水的流速增大,压强减小,外侧压强不变,两只纸船都在压强差的作用下相互靠近。
(3)[3]向外拉注射器的活塞时,试管内气压变小,水进入试管,试管中的水增多,重力大于浮力,所以潜艇模型将下沉。
(4)[4]当注射器中的活塞开始滑动时,弹簧测力计的拉力与大气的压力刚好平衡,因此需要记录此时的示数F,注射器是一个圆柱体形状,因此,应量出其刻度部分的长度L,再读出容积V,得出活塞的面积
代入压强公式得
[5]实验过程中注射器筒内漏进了少量空气,则弹簧测力计的示数减小,由压强公式可知,将导致测得的大气压强值偏小。
【变式2】在观看“十一国庆”阅兵仪式时,有同学注意到到:
①飞机在起飞和航行时机翼的仰角不同;
②飞机越大其机翼越大。他想探究“机翼获得升力的大小与机翼仰角、机翼面积有什么关系?”(注:机翼仰角为机翼下表面与水平面的夹角,机翼面积指机翼在水平面上投影的面积)于是,他和兴趣小组的同学们一起利用塑料泡沫等材料自制了三个质量相同、形状相同、面积不同的机翼模型,将其固定在测力计上,在机翼模型的正前方用电扇迎面吹风,来模拟飞机起飞时的气流,实验装置如图所示(每次吹风前托盘测力计的示数均为3.5N);
机翼面积/cm2机翼仰角
275
395
566
0°(水平)
3.2
3.0
2.6
较小
3.0
2.9
2.4
较大
2.9
2.8
2.3
最大
3.1
2.9
2.7
(1)每次实验数据记录如上表,在实验中,当机翼仰角为0°,机翼面积为395cm2时,机翼获得升力的大小为 ;
(2)在上述实验中,飞机是如何获得升力的? ;
(3)通过分析数据可以得出结论:① ;② 。
【答案】 0.5N 见解析 机翼获得的升力大小与机翼仰角大小无明显关系 见解析
【解析】(1)[1]在上述实验中,“机翼”获得升力的大小等于吹风前后测力计示数的变化量(或差值、减小量),由题图可知,每次吹风前托盘测力计的示数均为3.5N,当机翼仰角为0°,机翼面积为395cm2时,吹风后的托盘测力计的示数为3.0N,所以,机翼获得升力的大小为
(2)[2]由图可知,机翼上凸下平,用电扇迎面吹风时,机翼上方的空气流速大于下方的空气流速,由流体压强与流速的关系可知,机翼上方的空气压强小于下方的空气压强,这样机翼的上下方形成向上的压强差获得向上的升力。
(3)[3]分析表中数据可知:当质量、形状、机翼面积和风速相同时,仰角增大,弹簧测力计的示数有时增大,有时减小,即获得的升力有时大、有时小,所以获得的升力不一定增大,可以得出结论:机翼获得的升力大小与机翼仰角大小无明显关系。
[4]分析表中数据可知:当质量、形状、仰角和风速相同时,机翼面积越大,弹簧测力计的示数越小,即获得的升力越大,可以得出结论:当机翼质量、形状、仰角和风速相同时,机翼面积越大,获得的升力越大。
【变式3】科学就在我们身边,应用我们身边的物品就可以完成一些物理小实验。
(1)如图甲所示,将铅笔水平挤压在两手指间,当铅笔静止时,两手指对铅笔的压力 (选填“相等”或“不相等”)。按笔尖的手指较疼,说明压力作用效果与 有关;
(2)如图所示,牲畜自动饮水器的示意图,饮水杯A、B、C的水位可以保持一定,便于牲畜饮用,设计者运用了 原理;该饮水器还运用了 原理;
(3)手握两张大小相同、彼此正对且自然下垂的纸张,如图所示。如果从两张纸的中间上端向下吹气,这两张纸将会出现互相靠拢的运动,此实验表明:在气体中,流速越大的位置,压强越 ;
(4)如图,一摞书叠得越高,抽取最下面的书需要的力越大,由此说明:摩擦力的大小与 的大小有关。
【答案】 相等 受力面积 连通器 杠杆 小 压力
【解析】(1)[1]如图甲所示,将铅笔水平挤压在两手指间,当铅笔静止时,铅笔处于平衡状态,受到两手指对铅笔的压力是一对方向相反、大小相等、作用在同一直线上的平衡力。所以此时两手指对铅笔的压力相等。
[2]根据力的作用是相互的,可知铅笔对两手指的压力相等,而受力面积不同,与笔尖接触的受力面积小,从而手指较疼,说明压力作用效果与受力面积有关。
(2)[3]图中的大水槽和饮水杯A、B、C的底部是连通的,上端开口,构成了一个连通器。
[4]当连通器内的液体不流动时,各容器中的液面总是相平的,当牲畜饮水时,饮水杯中的水位下降,大水槽中水位随之下降,浮子(浮子受到水施加的浮力作用)在重力的作用下就会向下运动,与浮子相连的杆形成了一个杠杆,杠杆下降时进水管的管口打开,水流下来,保证水槽和饮水杯的水位相平。
(3)[5]从两张纸的中间上端向下吹气,则两张纸中间的流速大、压强小,两张纸的外侧流速小、压强大,产生一个向中间的压强差,导致两张纸出现互相靠拢的运动,说明在气体中,流速越大的位置,压强越小。
(4)[6]一个物体静止在水平面上时,压力大小等于重力大小,而一摞书叠得越高,则重力会变大,故最下面的书受到的压力会变大,在接触面粗糙程度没有变的情况下受到的摩擦力最大,所以抽取最下面的书需要的力越大,由此说明:摩擦力的大小与压力的大小有关。
【方法技巧】
方法技巧1 实验现象解释“三步法”
1.确定“流速不同”的部位:找出实验中“流动快”和“流动慢”的区域;
2.套用核心规律:流速大→压强小,流速小→压强大;
3.分析压力差效果:根据压强差异,判断压力差的方向,进而解释物体的运动或形变(如纸靠拢、球不下落)。
方法技巧2 升力问题分析思路
1.先明确机翼形状(上弯下平);
2.推导流速差异(上长下短→上快下慢);
3.得出压强差异(上小下大);
4.总结升力成因(上下压力差)。
方法技巧3 生活现象分析“四步走”
1.识别现象中的流体(空气或水);
2.找出流体“流速不同”的关键部位;
3.用“流速大压强小”判断压强差异;
4.解释压强差带来的具体现象(如人被推、船靠拢、屋顶被掀)。
【巩固训练】
【基础题】
1.(2025·湖南怀化·二模)如图甲是国产大型载客机C919,飞机向上的升力是由机翼上、下表面流速差异形成的压强差产生的(如图乙),以下没有涉及这一原理的是( )
A.吸尘器 B.汽车气流偏导器
C.高压锅 D.高铁站黄线
【答案】C
【解析】A.吸尘器工作时内部空气的流速增大、压强减小,外界的压强大于内部的压强,尘屑在压强差的作用下被压入吸尘器中,故A不合题意;
B.“气流偏导器”的上表面平直、底部呈弧形凸起,当汽车高速行驶时,偏导器上方的空气流速小、压强大,下方的空气流速大、压强小,产生一个向下的压强差,增大轿车对地面的压力,提高车轮的抓地性能,故B不合题意;
C.高压锅是利用锅内气压大,水的沸点高的原理,没有利用流体压强与流速的关系,故C符合题意;
D.人在列车站台上候车要站在安全线外,是因为列车一侧空气流速大、压强小,人身后的空气流速小、压强大,会产生向列车一侧的压强差,使人发生危险,利用的是流体压强与流速的关系,故D不合题意。
故选C。
2.(24-25八年级下·福建福州·期末)如图是一款智能扫地机器人。工作时,其入口处能将地面细小物体“吸”入内部盒子,是因为入口处( )
A.流速大,压强小 B.流速大,压强大 C.流速小,压强小 D.流速小,压强大
【答案】A
【解析】扫地机器人工作时,入口处的气流速度增大,导致该处的压强减小,而入口远处的压强相对较大,因此细小物体被压强大的区域推向压强小的区域(即入口处),从而被“吸”入,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
3.(24-25八年级下·山西太原·期中)下图是非洲草原犬鼠洞穴的横截面示意图,犬鼠洞穴有两个出口,a处是平出口,b处是有土堆的隆起出口。当草原有风从左向右吹过时,下列说法正确的是( )
A.a处气流速度大,压强小 B.a、b处气流速度相同
C.气流从a处进,b处出 D.气流从b处进,a处出
【答案】C
【解析】a处出口平整,b处出口向上隆起,当风从左向右吹过时,空气流经b处出口时路径变长,流速增大,则a处风速比较慢,b处风速比较快,根据流体压强与流速的关系可知,a处大气压比b处大,洞穴内气流从a处进,b处出,故C正确,ABD错误。
故选C。
4.(24-25八年级下·福建泉州·期末)小明用可降解吸管做实验,如图甲,吸管的一端做得很尖,是为了减小受力面积增大______;图乙中,对着 B管吹气时,发现A管中的水面上升,其物理原理是气体在流速大的地方压强______。
【答案】 压强 小
【解析】【小题1】[1]吸管一端做得很尖,是在压力一定时,为了减小受力面积,增大压强。
[2]在流体中,流速越大的位置压强越小,当通过B管吹气时,A管上方的空气流动速度增大,压强减小,导致A管内气压小于管外水面上的大气压,在大气压的作用下,A管内水面上升。
5.(24-25八年级下·辽宁大连·期末)2025年4月大连市首批共享无人机亮相星海广场。如图甲所示,该款无人机飞行系统由电机驱动四个旋翼,旋翼的叶片呈翼型,其上表面弯曲、下表面较平,如图乙所示,当旋翼旋转时由于其上表面气流速度较大,压强较______,从而对旋翼产生向上的力;同时旋翼会将周围空气推向下方,由于物体间力的作用是______的,空气也会给旋翼施加向上的力。
【答案】 小 相互
【解析】[1]根据流体压强与流速的关系,流速越小的位置压强越大,当旋翼旋转时由于其上表面气流速度较大,压强较小,下方的空气流速较小,压强较大,从而对旋翼产生向上的力。
[2]因为物体间力的作用是相互的,所以当旋转的旋翼对空气施加了向下的力,空气对旋翼就施加向上的力。
【提升题】
6.(25-26八年级下·全国·课后作业)无风的天气,汽车在马路上快速驶过,马路两边原来静止的树叶会随车飘动。如图所示,汽车快速向左行驶的过程中,马路两边的树叶会( )
A.向A方向飘动 B.向B方向飘动
C.向C方向飘动 D.条件不足,无法判断
【答案】A
【解析】因为快速行驶的汽车使得马路中间的空气流速大,空气压强小;马路两边的空气流速小,压强大,所以两边的气压大于马路中央的气压,树叶向马路中央运动。故BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
7.(25-26八年级下·全国·课后作业)如图-1所示,一乒乓球被踩瘪,此过程说明力可以改变物体的______。如图-2所示,将一个硬质塑料瓶装满水,如图-3所示,在两根筷子中间放上两只乒乓球,用吸管向中间吹气,可观察到两只乒乓球将______(选填“靠近”“远离”或“静止不动”),原因是流速大的地方气体压强较______。
【答案】 形状 靠近 小
【解析】[1]图1中乒乓球被踩瘪,说明力可以改变物体的形状。
[2][3]图3中,用吸管向两只乒乓球中间吹气,中间空气流速变大,流速大的地方压强小,乒乓球外侧的空气流速小、压强大,会将乒乓球向中间压,所以两只乒乓球将靠近。
8.(2025·安徽滁州·模拟预测)如图将一个两端开口的塑料直筒倾斜放置,下端对着乒乓球,用吹风机沿着塑料筒外侧上端开口处吹气,乒乓球就像“炮弹”一样从直筒中飞出去,其原因是________。
【答案】流体流速越大,压强越小
【解析】用吹风机沿着塑料筒外侧吹上端开口处,塑料筒上端开口处空气流速增大、压强减小,塑料筒下端开口处空气流速小、压强大,形成向上的压力差,乒乓球在这个压力差的作用下进入塑料筒并上升,所以乒乓球就像“炮弹”一样连续发射出去。
9.(25-26九年级上·上海徐汇·月考)小王同学看到空中翱翔的飞机,他想探究飞机升力大小与哪些因素有关,和同学们讨论后,他们提出了以下三种猜想:
猜想1:上平下凸的机翼比上凸下平的机翼产生的升力大;
猜想2:升力大小与飞机的飞行速度有关;
猜想3:升力大小与飞机的迎角有关。
(1)根据所学知识,小王判断猜想1是___________(选填“正确”或“不正确”)的,判断的依据是___________。
(2)为探究猜想2,如图所示,将一架飞机模型水平固定在升力测力计上,用电风扇以不同的风速进行多次实验。测得数据如表1:
表1
风速v(m/s)
0
5
10
15
20
25
升力F(N)
0
0.5
2
4
7
11.5
分析表中数据可知,飞机升力F与飞行速度v的变化关系为:___________。
(3)在验证猜想2后,小王改变迎角(机翼轴线与水平气流方向的夹角)大小,用电风扇以相同的风速进行多次实验,测得数据如表2:
表2
迎角(°)
0
5
10
15
20
升力F(N)
2.5
5.2
7.6
10
3.5
①分析数据可知,飞机的飞行速度一定,迎角由逐渐增大到的过程中,升力的变化特点是( )
A.逐渐变大 B.逐渐变小 C.先增大后减小 D.先减小后增大。
②小王由此认为:相同情况下,飞机飞行时能获得最大升力的迎角为15°,你认为他的判断是___________(选填“正确”或“不正确”)的,理由是___________。
【答案】(1)不正确 见解析;(2)飞机受到的升力随风速的增大而增大;(3)C 不正确 见解析
【解析】(1)[1][2]若机翼上平下凸,上方空气流速小、压强大,下方空气流速大、压强小,合力向下,无法产生升力,故猜想1不正确。
(2)由表中数据可知,飞机受到的升力随风速的增大而增大。
(3)[1]分析数据可知,飞机的飞行速度一定,迎角逐渐增大到的过程中,升力的变化特点是先增大后减小,故ABD不符合题意,C符合题意。
[2][3]实验中迎角只在0°~20°范围内探究,且数据较少、数据间隔(5°)较大测量的,不能确定15°就是获得最大升力的迎角。可能在10°~15°或15°~20°还有更大升力的存在,需进一步细化测量才能确定最大升力的迎角,则飞机飞行时能获得最大升力的迎角为15°,是不正确的。
10.(24-25八年级下·江西上饶·期末)如图是我国目前最先进的长航时无人机——彩虹-9。该无人机质量为5000kg,静止在水平地面时,轮胎与地面的总接触面积为0.2m2。细长机身和机翼的设计能减小飞机起飞和降落时的滑行距离,具有飞行高度高、载荷能力强、续航时间长、航程远等优点。g取10N/kg。
(1)求该无人机受到的重力;
(2)求该无人机静止在水平地面时,对地面的压强;
(3)为了让该无人机飞行时产生升力,机翼横截面的大致形状是怎么样的?
【答案】(1)5×104N;(2)2.5×105Pa;(3)上凸下平
【解析】(1)该无人机受到的重力
(2)无人机静止在水平地面时,对地面的压强为
(3)机翼横截面的形状做成“上凸下平”时,空气通过机翼上表面的流速大、压强小,通过下表面的空气流速小、压强大,因此机翼受到向上的压强差,从而产生向上的升力。
【易混易错题】
11.(25-26八年级下·全国·随堂练习)如下图所示,三节直径不同的塑料管a、b、c连接在一起(a管直径最大,c管直径最小),然后与吹风机相通。将三个气体压强传感器分别放入管内,将传感器与计算机相连,从计算机上就可以读出三个位置的气体的压强值。图中显示器显示的是压强与时间的关系图像。当吹风机吹气时,下列说法正确的是( )
A.a塑料管中气体流速最快,气体压强最大,对应图中曲线1
B.c塑料管中气体流速最慢,气体压强最大,对应图中曲线3
C.吹风过程中,三节塑料管中的气体流速相同
D.时,吹风机不工作,a、b、c三节塑料管中气体压强传感器测量的是大气压强
【答案】D
【解析】A.由题可知,a塑料管最粗,其中的气体流速最慢,压强最大,对应图中曲线1,故A错误;
B.c塑料管中气体流速最快,压强最小,对应图中曲线3,故B错误;
C.由于塑料管的粗细不同,气体的流速不同,故C错误;
D.时,吹风机不工作,a、b、c三节塑料管中气体压强传感器测量的是大气压强,故D正确。
故选D。
12.(24-25八年级下·吉林长春·期中)如图所示,是亚冬会上中国队与日本队进行冰壶比赛时的场景,掷球员将冰壶掷出后,冰壶在冰面上滑行。
(1)掷球员用力将冰壶掷出,这表明力可以改变物体的________。
(2)运动员用冰壶刷摩擦冰面,使冰面形成一层水膜,以________冰壶与冰面间的摩擦,从而__________(选填“加快”或“减慢”)冰壶运动状态的改变。
(3)图乙是运动员在B处投掷出的冰壶在冰道上沿弧线运动的径迹。投掷壶在冰道上沿弧线运动,是因为运动员脱手之前对冰壶进行了旋转,这样冰壶在前进时产生了如图乙方向的自转,因此在前进过程中冰壶两侧的空气流速不同,导致冰壶两侧受到气压不同,请判断图中冰壶两侧的气压和的大小关系是________。
【答案】(1)运动状态;(2)减小 减慢;(3)<
【解析】(1)力可以改变物体的形状和运动状态,掷球员用力将冰壶掷出,冰壶的运动状态发生了变化,这表明力可以改变物体的运动状态。
(2)[1][2]运动员用冰壶刷摩擦冰面,使冰面形成一层水膜,可以使接触面相分离,以减小冰壶与冰面之间的摩擦,冰壶受到的阻力减小,从而减慢冰壶运动状态的改变。
(3)由于投掷壶的转动,周围空气也随之绕投掷壶转动。对于投掷壶,由于投掷壶的旋转,投掷壶上方空气随之向右运动,但同时投掷壶向右运动,则空气相对于投掷壶向右运动,空气和投掷壶带动空气的运动方向相同,增大了空气的运动速度,投掷壶上方的空气流动速度大,压强小。由于投掷壶的旋转,带动投掷壶周围空气逆时针转动,投掷壶下方空气随之向左运动,但同时投掷壶向右运动,则空气相对于投掷壶向右运动,空气相对于投掷壶的两种运动作用相抵,投掷壶下方的空气流动速度小,压强大;所以上方压强p1小于下方压强p2。
13.(24-25八年级下·吉林长春·期中)如图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________。已知球的质量为2.7g,竖直方向受大气压作用的等效面积为,若不计管壁摩擦,当球下方和上方气压差为________Pa时,球恰能上升;若考虑管壁摩擦,则需要________乒乓球上方的风速(g取)。
【答案】 小 22.5 增大
【解析】[1]当吹风机向水平管吹风时,乒乓球上方的气体流速大,压强小,小于乒乓球下方压强,原本静止的乒乓球沿管上升。
[2]球的重力
当球下方和上方受到的压力差时,乒乓球开始上升,即
竖直方向受大气压作用的等效面积
则球下方和上方气压差
[3]若考虑管壁摩擦,则需要增大乒乓球上方的风速,则球下方和上方气压差增大,从而使球沿竖直管上升。
14.(2026·上海静安·一模)国产大飞机C919已投入商业运营。
(1)如图所示, A、B为C919飞机机翼上方、下方的两点,飞行过程中A、B处的空气流速大小和压强大小分别为、和、,已知,则( )
A. B. C.
(2)C919采用了钛合金等先进航空材料,已知钛合金的密度为,钢的密度为,的钛合金与等体积的钢相比,质量相差_______kg。
【答案】(1)C;(2)
【解析】(1)飞行过程中A、B处的空气流速大小关系是,即飞机飞行时,机翼上方空气流速增大,机翼上表面的压强减小,机翼下方空气流速较小,即,机翼下表面的压强较大,产生向上的升力。故AB不符合题意,C符合题意。
故选C。
(2)的钛合金的质量为
的钢的质量为
的钛合金与等体积的钢相比,质量相差
15.(24-25八年级下·云南曲靖·期中)阅读材料,回答问题。
2024年11月2日,无侦—10无人机亮相珠海金湾机场,参加第十五届中国航展,如图9所示。该机机身长9米,高3.7米,翼展18米,起飞重量为3.2吨(最低不低于3吨),升限(飞行高度)16000米左右,该机配备两台涡扇发动机的双发设计,据推测该机作战半径约1800公里,航程超过4000公里,续航时间可达8小时以上,机身上配备的全频段被动雷达侦察系统是电子战能力的灵魂,赋予了它超凡的侦察能力,这套系统不仅能实现全频谱全波段的电子压制和干扰,更能让敌方雷达在无侦—10无人机面前无所遁形,使其赢得了“杀手锏装备”的美誉,已然成为了国际军工舞台上备受瞩目的明星装备。除了电子战能力外,杀手锏装备的隐身能力也堪称第一,奢华的隐身涂料和隐身材料的应用,使其在战场上的生存能力得到了极大的提升。总结而言,无侦—10无人机凭借其卓越的性能、强大的电子战能力、高超的隐身能力以及远距离侦察能力已然成为中国电子战无人机技术的骄傲。在未来的战场中,无侦—10无人机无疑将发挥更加重要的作用,为保卫祖国的安全作出更大的贡献。
(1)无侦—10无人机在空中匀速直线飞行时,受______(选填“平衡”或“非平衡”)力的作用;
(2)无侦—10无人机具有______(填一条即可)等能力;无侦—10无人机赢得了“杀手锏装备”的美誉,主要是机身上装备了______;
(3)从图中可以看出,无侦—10无人机的机翼上面凸、下面平,这样的设计主要是因为空气流速快的地方,压强______,从而能使飞机获得更大的升力。
【答案】(1)平衡;(2)电子战能力 全频段被动雷达侦察系统;(3)小
【解析】(1)无侦—10无人机在空中匀速直线飞行时,处于平衡状态,受平衡力作用。
(2)[1]由“总结而言,无侦—10无人机凭借其卓越的性能、强大的电子战能力、高超的隐身能力以及远距离侦察能力已然成为中国电子战无人机技术的骄傲。”可知无侦—10无人机具有电子战能力、高超的隐身能力以及远距离侦查能力。
[2]由“机身上配备的全频段被动雷达侦查系统是电子战能力的灵魂,赋予了它超凡的侦察能力,这套系统不仅能实现全频谱全波段的电子压制和干扰,更能让敌方雷达在无侦—10无人机面前无所遁形,使其赢得了‘杀手锏装备’的美誉”可知,无侦—10无人机赢得了“杀手锏装备”的美誉,主要是机身上装备了全频段被动雷达侦查系统。
(3)流体中流速快的位置压强小。无侦—10无人机的机翼上面凸、下面平,这样的设计使得机翼上面空气流速快,压强小,下面流速小,压强大,从而获得向上的升力。
【真题链接】
16.(2025·山东东营·中考真题)某兴趣小组对物理课本上的插图进行了讨论,下列对插图的介绍正确的是( )
A.甲图:玻璃管中的液体只对橡胶膜有压强
B.乙图:粗管中水的流速最快压强最小
C.丙图:滑雪者没有陷入雪中是因为她对雪压力较小
D.丁图:盆景水位保持一定的高度是因为大气压的作用
【答案】D
【解析】A.液体内部向各个方向都有压强,玻璃管中的液体不仅对橡胶膜有压强,对玻璃管的侧壁也有压强,故A错误;
B.在气体和液体中,流速越大的位置,压强越小。在相同流量下,管越粗,水的流速越慢,则压强越大;管越细,水的流速越快,则压强越小。所以乙图中粗管中水的流速最慢、压强最大,故B错误;
C.滑雪者没有陷入雪中,是因为滑雪板增大了受力面积,根据可知,在压力一定时,增大受力面积减小了对雪的压强,而不是对雪压力较小,故C错误;
D.盆景的水位能保持一定高度,是因为大气压支持着瓶内的水,这是大气压的作用,故D正确。
故选D。
17.(2025·山东日照·中考真题)小明把盛水的容器放在桌面上,将A管插入水中,再把B管的管口贴靠在A管的上端。用吹风机低速挡从B管的另一端向管中吹气,可以看到A管中水面上升到如图所示位置并保持静止。下列说法正确的是( )
A.容器中水面上方大气压等于A管上端管口处气压
B.A管底部内、外同一深度处水的压强相等
C.容器对桌面的压强比吹气前大
D.换用吹风机高速挡吹气,水可从A管的上端喷出
【答案】D
【解析】A.往B管中吹气,吸管A上方空气的流速增大,压强减小,容器中水面上方大气压大于A管上端管口处气压,故A错误;
B.A管内、外水面位置不同,A管底部同一深度处管内、外水的实际深度不同,压强不相等,故B错误;
C.吹气时,容器上方空气流速变大,压强变小,小于下方气压,形成向上的压力差,所以,容器对桌面的压力比吹气前小,受力面积不变,则容器对桌面的压强比吹气前小,故C错误;
D.换用吹风机高速挡吹气,吸管A上方空气的流速更大,压强更小,管内外水面上方的气压差更大,水在气压差的作用下可从A管的上端喷出,故D正确。
故选D。
18.(2025·四川广元·中考真题)“问天”学习小组对物理课本上的插图进行讨论,下列说法正确的是( )
A.甲:把玻璃管倾斜,管内外水银面竖直高度差变大
B.乙:抽水机工作时,提起活塞,阀门因外界大气压大于活塞下方气压而打开
C.丙:向两纸中间吹气,纸会靠拢,原因是空气流速大的地方压强大
D.丁:人坐在船,用力推船,能够把船推开,而船不动
【答案】B
【解析】A.把玻璃管倾斜,管内外水银面竖直高度差不变。因为在托里拆利实验中,玻璃管内水银柱产生的压强等于外界大气压强,液体压强只与液体的密度、深度有关,外界大气压不变,所以能支持的水银柱竖直高度h就不变,玻璃管倾斜只是使水银柱的长度增加,但竖直高度不变,故A错误;
B.活塞式抽水机正在工作,提起活塞,当活塞向上移动时,A阀门关闭,活塞下圆筒内气压小于外界大气压,水在大气压的作用下冲开B阀门,流入圆筒,故B正确;
C.向两纸中间吹气,纸会靠拢,原因是空气流速大的地方压强小,两纸中间的气压小于两纸外侧的大气压,大气压将两纸压向中间靠拢,故C错误;
D.人坐船,用力推船,能够把船推开,由于物体间力的作用是相互的,所以另一只船也会给他一个反作用力,则船也会运动,所以两船都会运动,且运动方向相反,故D错误。
故选B。
19.(2025·四川绵阳·中考真题)如图所示,在倒置的漏斗里放一个乒乓球,用手指托住后从漏斗口向下持续吹气,然后将手指移开,发现乒乓球并不下落。在向下持续吹气的过程中,乒乓球上方气流速度________下方气流速度,导致上方气压________下方气压,从而产生压强差。(选填“大于”“小于”或“等于”)
【答案】 大于 小于
【解析】[1][2]当从漏斗口向下用力吹气时,气流从漏斗壁快速流出,乒乓球上方气流的流速大、压强比较小,乒乓球的下方受到的大气压是不变的,乒乓球下方压强大于上方压强,产生向上的压力差托着乒乓球不会掉下来。
20.(2025·山东滨州·中考真题)学习了物理后,小滨发现有很多非常相似的物理现象,其形成原因却有很大差别,包含着不同的物理学知识。如图甲喝饮料时,吸管中饮料吸气上升是因为___________的存在;乙图中,吸管A中的液面上升,是因为其上方空气流速大,压强___________的缘故。
【答案】 大气压 小
【解析】[1]当用吸管喝饮料时,人吸气使吸管内的空气减少,压强变小。而外界大气压不变,在大气压的作用下,饮料就被压入吸管中上升。所以吸管中饮料上升是因为大气压的存在。
[2]根据流体压强与流速的关系:流速越大,压强越小。在乙图中,吸管A上方空气流速大,所以压强小。而吸管A下方的压强不变,在上下压强差的作用下,液面就会上升。
21.(2025·黑龙江哈尔滨·中考真题)如图所示,是某同学设计的冷热水混合淋浴器。图中热水上方水平连接部分管径较细,冷水流经此处时,流速大、压强___________;瓶中的热水越用越少,热水对瓶底的压强越___________。
【答案】 小 小
【解析】[1]在流体中,流速越大的地方,压强越小,流速越小的地方,压强越大;因此图中热水上方水平连接部分管径较细,冷水流经此处时,流速大、压强小。
[2] 瓶中的热水越用越少,瓶底到水面的深度越来越小,根据可知,热水对瓶底的压强越小。
22.(2025·宁夏·中考真题)如图甲所示,电动水翼板是一种新型水上运动器材。水翼在水中向前运动时,受到向上的升力,将板面抬升出水面。图乙是电动水翼板的模型图,虚线框内水翼截面大致形状应设计成________形状(填选项序号)
A.B.
C.D.
选择理由:________。
【答案】 B 见解析
【解析】[1][2]根据流体压强与流速的关系,流速大的地方压强小,流速小的地方压强大。要使水翼受到向上的升力,水翼的形状应设计成上表面凸起,下表面较平的形状(如选项B)。这样当水翼在水中向前运动时,上表面的水流速度大,压强小;下表面的水流速度小,压强大,上下表面存在压强差,从而产生向上的升力,将板面抬升出水面,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
23.(2025·贵州·中考真题)如图所示,有一种灭火喷水枪,枪管呈S状,灭火时只要将喷水枪置于着火房屋的窗口处并使枪口向外,当水枪向窗外喷出高速水流,就能将屋内烟、气“带走”,使房屋内的火因缺少燃烧条件而熄灭。请用相关物理知识解释烟、气被“带走”的原因。
【答案】见解析
【解析】当水枪向窗外喷出高速水流时,高速水流附近的空气流速会随之增大,压强减小,屋内空气流速慢,压强大,在屋内外压强差作用下,屋内烟、气从屋内出来,使房屋内的火因缺少燃烧条件而熄灭。
24.(2025·黑龙江·中考真题)阅读下面短文,回答问题。
据报道,中国一年快递业务量突破1700亿件,连续11年稳居世界第一。物流装备制造业如何助力中国快递再上新台阶引发新思考。
图中是我国某公司设计制造的物流无人机,机身上有水平机翼,还有4对带动桨叶水平旋转的电动机,尾部有1个带动桨叶竖直旋转的电动机。当水平旋转桨叶转动时,静止在地面的无人机向上运动,升空后竖直旋转桨叶转动时,推动飞机向前运动。
(1)当水平桨叶转动时,对桨叶产生向上升力的施力物体是 _______ ,这个力改变了飞机的 _________ ,使飞机向上运动。
(2)飞机向前运动时水平机翼受到向上的升力。观察图中水平机翼的形状,并分析机翼受到向上的升力的原因。
【答案】(1)空气 运动状态;(2)见解析
【解析】(1)[1]水平桨叶转动时,对空气提供一个向下的力,由于力的作用是相互的,空气对桨叶提供一个向上的力,使飞机向上升,故对桨叶产生向上升力的施力物体时空气。
[2] 当水平桨叶转动时,使飞机向上运动,就是在力的作用下,飞机由静止变为运动,飞机的运动状态发生了改变。
(2)图中机翼的上表面为弧形,而下表面较为平直,当飞机向前运动,空气流经机翼时,空气在上表面的流速比下表面快,根据流体压强与流速的关系可知,流速越快的地方,压强越小,因此机翼上、下表面的产生了一个向上的压强差,机翼上、下表面的产生了一个向上的压力差,这个压力差就是升力。
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8.4 流体的压强与流速的关系
目录
【学习目标】 1
【思维导图】 3
【知识梳理】 3
知识点1:流体压强与流速的关系 3
知识点2:飞机的升力 7
知识点3:流体压强的应用 11
【方法技巧】 15
方法技巧1 实验现象解释“三步法” 15
方法技巧2 升力问题分析思路 15
方法技巧3 生活现象分析“四步走” 15
【巩固训练】 16
【基础题】 16
【提升题】 17
【易混易错题】 19
【真题链接】 22
【学习目标】
序号
学习目标
素养目标
1
理解流体的定义(具有流动性的液体和气体),通过教材实验归纳流体压强与流速的核心关系
物理观念:建立流体压强与流速的关联认知,明确“流速大压强小,流速小压强大”的规律
2
掌握教材3个核心实验(吹纸片、漏斗吹乒乓球、简易喷雾器)的操作、现象及原理,能规范描述实验过程
科学探究:体验实验观察与归纳过程,提升通过现象总结物理规律的能力
3
理解飞机升力的产生原因,能结合机翼形状和流体压强规律分析升力的形成机制
科学思维:培养逻辑推理能力,学会用核心规律解释具体物理现象的成因
4
能运用流体压强与流速的关系解释生活中的相关现象(如火车站安全线、船吸现象)
科学实践:将物理规律与生活场景结合,体会知识的实用性,提升现象分析能力
5
能设计简单实验验证流体压强与流速的关系,规范完成实验操作和结论表述
实验技能:提升实验设计和操作能力,掌握实验结论的精准表达方法
重点:
1.流体的定义:具有流动性的物体(水、空气等)
2.核心规律:流速大的地方,压强小;流速小的地方,压强大
3.教材核心实验:
吹两张下垂的纸:中间吹气,纸片向中间靠拢
漏斗吹乒乓球:漏斗口向下吹,乒乓球不下落
简易喷雾器:水平管口吹气,竖直管内液面上升并喷出雾状水珠
4.飞机升力的产生:机翼上表面弯曲、下表面平坦→上方气流流速大于下方→上方压强小于下方→上下压力差形成升力
难点:
1.流体压强与流速关系的实验现象解释:能结合核心规律分析实验中“反常现象”的原因(如乒乓球不下落)
2.飞机升力的原理理解:明确机翼上下方流速差异的成因,以及压力差与升力的关联
3.生活现象的精准解释:能准确识别现象中“流速不同”的部位,再结合规律分析压强差异带来的效果
【思维导图】
【知识梳理】
知识点1:流体压强与流速的关系
1.探究气体压强和流速的关系
实验
实验现象
纸片向吹气一侧摆动或弯曲
分析
纸片向吹气一侧摆动或弯曲,说明吹气这一侧的压强小于另一侧,而原来两侧空气的压强相等,因此一定是吹气使空气压强变小了
结论
气体运动时的压强比静止时的压强小
特别提醒 归纳法
向纸片下方吹气、向两张纸片中间吹气、向竖放的纸片一侧吹气,发现纸片都向吹气一侧弯曲或运动,从而归纳出气体运动时的压强比静止时的压强小。
2.探究液体压强和流速的关系
实验图示
现象
流水“吸引”乒乓球
A管中的水面上升
结论
在液体中,液体运动位置处的压强比静止位置处的压强小
总结归纳
(1)流体: 气体和液体都具有流动性,统称为流体。
(2)对于流体来说,运动位置处的压强比静止位置处的压强小。
3.探究流体压强大小和流速大小关系
实验
在一双筷子中间放上两个乒乓球,用吸管向中间吹气
在水面上放两只小纸船,用水管向两船之间的水域冲水
现象
两个乒乓球向中间滚动
小纸船向中间靠拢,几乎靠在一起
分析
两个乒乓球向中间靠拢,说明两乒乓球外侧所受气体的压强比内侧受到气体的压强大
两只小纸船向中间靠拢,说明两船外侧所受液体的压强比内侧受到液体的压强大
实验结论
对流体来说,流速越大的地方压强越小;流速越小的地方压强越大
总结归纳
对于流体来说,流速越大的地方压强越小;流速越小的地方压强越大。
特别提醒 如图所示的是一个连通器样式的容器,两边连上自来水管,夹子B关闭时,容器中的水不流动,这时依据连通器原理,三根竖管中水的高度是一样的。当打开夹子B后,由于三根竖管底部的横截面积不同,导致三根竖管下部所连的水管中的水流速度不同,根据流速与流体压强的关系得出三根竖管中水的高度是不一样的。
用转换法比较流体压强大小
流体运动处的压强大小我们看不到,但当我们看到纸片向吹气一侧摆动或弯曲时,我们就可以分析出吹气使空气压强变小了,这是把压强的变化转换成了纸片的形变或运动状态的改变。
【典例1】如图所示,用力向上吸气时,乒乓球不会下落,这是由于 的作用。若用力向下吹气,则乒乓球 (选填“会”或“不会”)下落。
【变式1】如图所示,玻璃瓶里装一些红色的水,将一根两端开口的细玻璃管穿过橡皮塞插入水中,从管子上端吹入少量气体,就制成了一个多功能实验演示器。
(1)把此装置从山脚带到山顶时,发现玻璃管内液面会 (选填“上升”或“下降”),这说明了高度越高,大气压越 (选填“大”或“小”);
(2)取一吸管,靠近玻璃管口,通过吸管向右吹气,如图所示,发现玻璃管内液面 (选填“上升”或“下降”),这说明:在流体中,流速越大的位置,压强越 ;
(3)将瓶内灌满水,塞紧塞子,用力挤压瓶子,玻璃管内液面 (选填“上升”或“下降”),说明力可以改变物体的 。
【变式2】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
【变式3】关于下列四幅图中,现象的解释错误的是( )
A.甲图中两张纸中间向下吹气,流速越大的位置压强越小,两张纸会向中间靠拢
B.乙图中列车驶过时乘客需要站在安全线以外,因为列车附近气体流速较大压强较小
C.丙图中塑料瓶中的水短时间内不会全部流掉的原因是受到大气压的作用
D.丁图中人吸气的时候管内液面上升,吹气的时候管内液面下降
知识点2:飞机的升力
1.用电吹风对着机翼模型吹(形状特征:上凸下平)
2. 实验过程及结论
实验装置和操作
如图所示,将机翼模型固定在一根铁丝上,在铁丝上下端各挂一弹簧测力计(开始时两弹簧测力计示数均不为零),接通电风扇,将其对着机翼模型吹风
实验现象
弹簧测力计A示数变小,B的示数变大
实验结论
机翼受到一个向上的升力
现象分析
机翼模型是上凸下平的形状,其上方弯曲,下方近似于平面,电风扇吹来的气流被机翼模型分成上、下两部分。其中机翼模型上方空气流速较快,压强较小;机翼模型下方空气流速较慢,压强较大。机翼模型上下方的压强差使其获得向上的升力,因此弹簧测力计A的示数变小,B的示数变大
探究结论
机翼模型的形状决定了机翼模型上、下方空气流速不同,使机翼模型上、下表面形成压强差,这一压强差使其获得向上的升力
总结归纳
(1)升力:机翼上、下方所受的向上压力差。
(2)公式:F升= F向上-F向下。
特别提醒 升力与浮力的区别
机翼获得的升力与物体在流体中受到的浮力都是由物体上、下表面受到的压强差引起的,都等于物体下表面受到的向上的压力与上表面受到的向下的压力之差。但升力的压强差是由机翼上、下表面的流体流速不同造成的,下表面气体流速小,压强大,上表面气体流速大,压强小;浮力的压强差是由物体上、下表面所处的深度不同造成的,下表面深度大,压强大,上表面深度小,压强小。
“机翼”模型
如图所示,在生活中,有许多物体的形状与飞机机翼的截面形状相似,当空气流过物体的凸、平两表面时,由于空气流速大小不同而产生压力差。
【典例2】如图所示,玻璃瓶里装一些红色的水,将一根两端开口的细玻璃管穿过橡皮塞插入水中,从管子上端吹入少量气体,就制成了一个多功能实验演示器。
(1)把此装置从山脚带到山顶时,发现玻璃管内液面会 (选填“上升”或“下降”),这说明了高度越高,大气压越 (选填“大”或“小”);
(2)取一吸管,靠近玻璃管口,通过吸管向右吹气,如图所示,发现玻璃管内液面 (选填“上升”或“下降”),这说明:在流体中,流速越大的位置,压强越 ;
(3)将瓶内灌满水,塞紧塞子,用力挤压瓶子,玻璃管内液面 (选填“上升”或“下降”),说明力可以改变物体的 。
【变式1】某科技馆内有一个风洞实验室。如图所示,一架飞机模型固定在测力计的秤盘上,当有风对着机头吹过时,测力计的示数会发生变化。这是因为风吹过飞机时,机翼上方空气的流速大于机翼下方空气的流速,使得机翼上方空气的压强 (选填“大于”“小于”或“等于”)机翼下方空气的压强,从而产生一个向上的升力。如果无风时测力计的示数为30N,有风吹过时测力计的示数是10N,那么产生的升力是 N。
【变式2】小乐在探究“气体的压强与流速的关系”时,完成了如下两个实验。回答问题:
[实验1]小乐设计了如图甲所示实验,将一个机翼模型穿在一根铁丝上,在铁丝的上、下端各挂一个弹簧秤,并用电风扇对着机翼模型吹风。
(1)实验时,机翼模型上表面的空气流速大于下表面的空气流速,若发现 ,可说明气体的流速越大,压强越小。
[实验2]小乐设计了如图乙所示实验,A、B、C为三节直径不同的管子,三节管连接在一起,分别插入气体压强传感器(测量气体压强的装置)探头,右端与吹风机的尾部相连。
(2)当用吹风机抽气时,三节管中气体压强随时间变化的情况如图丙所示,则图线①反映的是 (选填“A”、“B”或“C”)管内气体压强随时间变化的情况。第10s时,①②③三条图线开始出现下移,由此判断,三节管中气体的流速 (选填“增大”或“减小”)。
【变式3】阅读下面的资料,回答问题:
2024年3月,水陆两栖飞机----中航工业AG600大型灭火飞机亮相“雅典国际消防展”。代号“鲲龙”的AG600飞机,是中国自主研制的大型灭火、水上救援水陆两栖飞机。它由4台发动机提供动力。其空载质量42t,最大起飞质量53.5t,低空巡航速度(经济、节油的飞行速度)460km/h,最大飞行速度为560km/h,最大航程为4500km。它和C919、运-20,共同被称为中国大飞机“三剑客”。2018年10月20日,“鲲龙”AG600水上首飞在荆门漳河机场正式开始。经过6年的磨炼,“鲲龙”AG600即将成为一条可以上天下海的“龙”,担当起保一方平安的责任。
对飞机制造感兴趣的小明查阅资料后了解到,几百吨的飞机能飞上天,主要依靠的就是发动机以及完美的空气动力学设计。飞机在起飞时,首先发动机会加大马力,推动飞机高速向前飞行。发动机前面是一个风轮风扇,风扇可以吸进空气,吸进去的空气被压缩。压缩的空气来到燃烧室,与航空燃料进行混合,在这里,混合气体被点燃,从而产生高温高压的膨胀气体,燃烧产生的废气会从尾喷口高速喷出,从而产生巨大的推力,推动飞机向前运动。根据学过的知识,小明马上意识到推动飞机的施力物体是① 。而完美的空气动力学设计主要是机翼特殊的形状。如图所示是机翼的一个截面示意图,因为上下表面形状不同,机翼上方比下方② ,从而产生升力。
喜欢钻研的的小明在观看C919的飞行纪录片时发现飞机在起飞时要先在水平路面上一直加速,而且机身并不是保持水平状态,而是有一个仰角(机翼下表面与水平面的夹角,称为:机翼仰角)。于是他猜测飞机受到的升力大小与飞机的速度,以及机翼仰角有关。小明联合有同样兴趣的小伙伴们利用塑料泡沫等材料自制机翼模型,把圆柱形空心笔杆穿过“机翼”并固定在“机翼”上,将一根金属杆从笔杆中穿过并上下固定,确保“机翼”能沿金属杆在竖直方向移动。将“机翼”挂在测力计的下方,实验装置如图所示。用鼓风机对着“机翼”吹风模拟飞机在空中飞行。
为研究升力大小与机翼仰角的关系,用鼓风机对同一个“机翼”吹风,并保持③ 不变,改变④ ,观察并记录测力计的示数;实验数据记录在下表(每次吹风前测力计的示数均为=3.5N):
实验序号
机翼仰角
风速
弹簧测力计示数F示/N
1
0°(水平)
低
3.2
2
0°(水平)
中
3.0
3
0°(水平)
高
2.6
4
较小
高
2.4
5
较大
高
2.3
6
最大
高
2.7
实验中升力的表达式为:⑤= (用题目中已知符号表示)。根据表中数据,小明得出结论:由风速越大,升力⑥ ;随着机翼仰角的增大,升力⑦ 。你认为飞机升力的大小可能还与哪些因素有关,回答并说明理由⑧ (言之合理一点即可)。
知识点3:流体压强的应用
1.流速越大的地方压强越小
不能在列车驶入或驶离站台时距离站台太近
喷雾器的活塞在向外喷水时,贮水罐中的水会自动上升
龙卷风会将物体带入高空
煤气灶的进气处在燃烧时,煤气不会泄漏
2.升力的应用
水翼船下方装有的水翼,在前进时会受到升力抬高船体,从而达到快速航行
洞穴有两个出口,一个是平的,而另一个则是隆起的土堆,有风经过时,相同时间内,经过平的时速度小、压强大;经过凸的时速度大、压强小,两洞口出现压强差,使空气顺利进入洞穴
特别提醒 利用流体压强和流速关系解释有关现象的方法
(1)确定流速大的地方在哪里(或分析物体形状,物体凸起部分周围流体的流速大;)
(2)确定压强大的地方在哪里,进而确定压强差的方向;
(3)根据压强差的作用分析产生的现象。
【典例4】在学校科技社团活动中,小梦同学所在的团队利用3D打印机制作了如图1所示的飞机模型。她了解到飞机在空中飞行时受多种因素的影响。
(1)小梦思考飞机升力与迎角(α)大小有什么关系?在老师的帮助下,她利用电风扇、升力测力计、飞机模型,按图2方式进行如下实验,
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。
②改变迎角的大小,使其分别为5°10°、15°、20°,重复步骤①并计算升力平均值。
③处理相关数据得到“升力与迎角的关系”如图3。
本实验得出的结论: 。
(2)小梦想要进一步研究“飞机的升力与其飞行的速度关系”。利用现有器材,只要控制 不变,通过调节 改变飞机模型的飞行速度即可获得结论。以不同的风速进行多次实验,如图4所示,托盘测力计的示数与风速大小的关系记录如下表。
风速(m/s)
0
5
10
15
20
25
30
托盘测力计的示数(N)
15
14.5
13
11
8
3.5
由该实验结果推测飞机起飞应该选择顺风起飞还是逆风起飞更好?并说明理由 。
(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,若飞机以600km/h做水平匀速直线飞行时的迎角为α1,而以900km/h做水平匀速直线飞行时的迎角为α2,(α1,α2均小于15°)。请比较α1,α2大小关系: 。
【变式1】用注射器做了以下几个物理小实验。
(1)图甲,注射器内密封有刚烧开的水,向下拉动活塞,液面上方气压 使液体沸点降低;
(2)图乙,两只纸船浮在水面上静止不动,用注射器在两船之间的水面沿图示方向向前快速喷水,两船将 (选填“静止不动”“相互分开”或“相互靠近”);
(3)图丙,向外拉注射器活塞,水进入试管,原来悬浮的潜水艇模型将 (选填“上浮”“下沉”或“静止”);
(4)图丁,水平向右慢慢拉动注射器筒(容积为V,注射器的全部刻度的长为L),当注射器的活塞开始滑动时,弹簧测力计的示数为F,则大气压的值可表示为p= ,若实验过程中注射器筒内漏进了少量空气,则测得的大气压值偏 。
【变式2】在观看“十一国庆”阅兵仪式时,有同学注意到到:
①飞机在起飞和航行时机翼的仰角不同;
②飞机越大其机翼越大。他想探究“机翼获得升力的大小与机翼仰角、机翼面积有什么关系?”(注:机翼仰角为机翼下表面与水平面的夹角,机翼面积指机翼在水平面上投影的面积)于是,他和兴趣小组的同学们一起利用塑料泡沫等材料自制了三个质量相同、形状相同、面积不同的机翼模型,将其固定在测力计上,在机翼模型的正前方用电扇迎面吹风,来模拟飞机起飞时的气流,实验装置如图所示(每次吹风前托盘测力计的示数均为3.5N);
机翼面积/cm2机翼仰角
275
395
566
0°(水平)
3.2
3.0
2.6
较小
3.0
2.9
2.4
较大
2.9
2.8
2.3
最大
3.1
2.9
2.7
(1)每次实验数据记录如上表,在实验中,当机翼仰角为0°,机翼面积为395cm2时,机翼获得升力的大小为 ;
(2)在上述实验中,飞机是如何获得升力的? ;
(3)通过分析数据可以得出结论:① ;② 。
【变式3】科学就在我们身边,应用我们身边的物品就可以完成一些物理小实验。
(1)如图甲所示,将铅笔水平挤压在两手指间,当铅笔静止时,两手指对铅笔的压力 (选填“相等”或“不相等”)。按笔尖的手指较疼,说明压力作用效果与 有关;
(2)如图所示,牲畜自动饮水器的示意图,饮水杯A、B、C的水位可以保持一定,便于牲畜饮用,设计者运用了 原理;该饮水器还运用了 原理;
(3)手握两张大小相同、彼此正对且自然下垂的纸张,如图所示。如果从两张纸的中间上端向下吹气,这两张纸将会出现互相靠拢的运动,此实验表明:在气体中,流速越大的位置,压强越 ;
(4)如图,一摞书叠得越高,抽取最下面的书需要的力越大,由此说明:摩擦力的大小与 的大小有关。
【方法技巧】
方法技巧1 实验现象解释“三步法”
1.确定“流速不同”的部位:找出实验中“流动快”和“流动慢”的区域;
2.套用核心规律:流速大→压强小,流速小→压强大;
3.分析压力差效果:根据压强差异,判断压力差的方向,进而解释物体的运动或形变(如纸靠拢、球不下落)。
方法技巧2 升力问题分析思路
1.先明确机翼形状(上弯下平);
2.推导流速差异(上长下短→上快下慢);
3.得出压强差异(上小下大);
4.总结升力成因(上下压力差)。
方法技巧3 生活现象分析“四步走”
1.识别现象中的流体(空气或水);
2.找出流体“流速不同”的关键部位;
3.用“流速大压强小”判断压强差异;
4.解释压强差带来的具体现象(如人被推、船靠拢、屋顶被掀)。
【巩固训练】
【基础题】
1.(2025·湖南怀化·二模)如图甲是国产大型载客机C919,飞机向上的升力是由机翼上、下表面流速差异形成的压强差产生的(如图乙),以下没有涉及这一原理的是( )
A.吸尘器 B.汽车气流偏导器
C.高压锅 D.高铁站黄线
2.(24-25八年级下·福建福州·期末)如图是一款智能扫地机器人。工作时,其入口处能将地面细小物体“吸”入内部盒子,是因为入口处( )
A.流速大,压强小 B.流速大,压强大 C.流速小,压强小 D.流速小,压强大
3.(24-25八年级下·山西太原·期中)下图是非洲草原犬鼠洞穴的横截面示意图,犬鼠洞穴有两个出口,a处是平出口,b处是有土堆的隆起出口。当草原有风从左向右吹过时,下列说法正确的是( )
A.a处气流速度大,压强小 B.a、b处气流速度相同
C.气流从a处进,b处出 D.气流从b处进,a处出
4.(24-25八年级下·福建泉州·期末)小明用可降解吸管做实验,如图甲,吸管的一端做得很尖,是为了减小受力面积增大______;图乙中,对着 B管吹气时,发现A管中的水面上升,其物理原理是气体在流速大的地方压强______。
5.(24-25八年级下·辽宁大连·期末)2025年4月大连市首批共享无人机亮相星海广场。如图甲所示,该款无人机飞行系统由电机驱动四个旋翼,旋翼的叶片呈翼型,其上表面弯曲、下表面较平,如图乙所示,当旋翼旋转时由于其上表面气流速度较大,压强较______,从而对旋翼产生向上的力;同时旋翼会将周围空气推向下方,由于物体间力的作用是______的,空气也会给旋翼施加向上的力。
【提升题】
6.(25-26八年级下·全国·课后作业)无风的天气,汽车在马路上快速驶过,马路两边原来静止的树叶会随车飘动。如图所示,汽车快速向左行驶的过程中,马路两边的树叶会( )
A.向A方向飘动 B.向B方向飘动
C.向C方向飘动 D.条件不足,无法判断
7.(25-26八年级下·全国·课后作业)如图-1所示,一乒乓球被踩瘪,此过程说明力可以改变物体的______。如图-2所示,将一个硬质塑料瓶装满水,如图-3所示,在两根筷子中间放上两只乒乓球,用吸管向中间吹气,可观察到两只乒乓球将______(选填“靠近”“远离”或“静止不动”),原因是流速大的地方气体压强较______。
8.(2025·安徽滁州·模拟预测)如图将一个两端开口的塑料直筒倾斜放置,下端对着乒乓球,用吹风机沿着塑料筒外侧上端开口处吹气,乒乓球就像“炮弹”一样从直筒中飞出去,其原因是________。
9.(25-26九年级上·上海徐汇·月考)小王同学看到空中翱翔的飞机,他想探究飞机升力大小与哪些因素有关,和同学们讨论后,他们提出了以下三种猜想:
猜想1:上平下凸的机翼比上凸下平的机翼产生的升力大;
猜想2:升力大小与飞机的飞行速度有关;
猜想3:升力大小与飞机的迎角有关。
(1)根据所学知识,小王判断猜想1是___________(选填“正确”或“不正确”)的,判断的依据是___________。
(2)为探究猜想2,如图所示,将一架飞机模型水平固定在升力测力计上,用电风扇以不同的风速进行多次实验。测得数据如表1:
表1
风速v(m/s)
0
5
10
15
20
25
升力F(N)
0
0.5
2
4
7
11.5
分析表中数据可知,飞机升力F与飞行速度v的变化关系为:___________。
(3)在验证猜想2后,小王改变迎角(机翼轴线与水平气流方向的夹角)大小,用电风扇以相同的风速进行多次实验,测得数据如表2:
表2
迎角(°)
0
5
10
15
20
升力F(N)
2.5
5.2
7.6
10
3.5
①分析数据可知,飞机的飞行速度一定,迎角由逐渐增大到的过程中,升力的变化特点是( )
A.逐渐变大 B.逐渐变小 C.先增大后减小 D.先减小后增大。
②小王由此认为:相同情况下,飞机飞行时能获得最大升力的迎角为15°,你认为他的判断是___________(选填“正确”或“不正确”)的,理由是___________。
10.(24-25八年级下·江西上饶·期末)如图是我国目前最先进的长航时无人机——彩虹-9。该无人机质量为5000kg,静止在水平地面时,轮胎与地面的总接触面积为0.2m2。细长机身和机翼的设计能减小飞机起飞和降落时的滑行距离,具有飞行高度高、载荷能力强、续航时间长、航程远等优点。g取10N/kg。
(1)求该无人机受到的重力;
(2)求该无人机静止在水平地面时,对地面的压强;
(3)为了让该无人机飞行时产生升力,机翼横截面的大致形状是怎么样的?
【易混易错题】
11.(25-26八年级下·全国·随堂练习)如下图所示,三节直径不同的塑料管a、b、c连接在一起(a管直径最大,c管直径最小),然后与吹风机相通。将三个气体压强传感器分别放入管内,将传感器与计算机相连,从计算机上就可以读出三个位置的气体的压强值。图中显示器显示的是压强与时间的关系图像。当吹风机吹气时,下列说法正确的是( )
A.a塑料管中气体流速最快,气体压强最大,对应图中曲线1
B.c塑料管中气体流速最慢,气体压强最大,对应图中曲线3
C.吹风过程中,三节塑料管中的气体流速相同
D.时,吹风机不工作,a、b、c三节塑料管中气体压强传感器测量的是大气压强
12.(24-25八年级下·吉林长春·期中)如图所示,是亚冬会上中国队与日本队进行冰壶比赛时的场景,掷球员将冰壶掷出后,冰壶在冰面上滑行。
(1)掷球员用力将冰壶掷出,这表明力可以改变物体的________。
(2)运动员用冰壶刷摩擦冰面,使冰面形成一层水膜,以________冰壶与冰面间的摩擦,从而__________(选填“加快”或“减慢”)冰壶运动状态的改变。
(3)图乙是运动员在B处投掷出的冰壶在冰道上沿弧线运动的径迹。投掷壶在冰道上沿弧线运动,是因为运动员脱手之前对冰壶进行了旋转,这样冰壶在前进时产生了如图乙方向的自转,因此在前进过程中冰壶两侧的空气流速不同,导致冰壶两侧受到气压不同,请判断图中冰壶两侧的气压和的大小关系是________。
13.(24-25八年级下·吉林长春·期中)如图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________。已知球的质量为2.7g,竖直方向受大气压作用的等效面积为,若不计管壁摩擦,当球下方和上方气压差为________Pa时,球恰能上升;若考虑管壁摩擦,则需要________乒乓球上方的风速(g取)。
14.(2026·上海静安·一模)国产大飞机C919已投入商业运营。
(1)如图所示, A、B为C919飞机机翼上方、下方的两点,飞行过程中A、B处的空气流速大小和压强大小分别为、和、,已知,则( )
A. B. C.
(2)C919采用了钛合金等先进航空材料,已知钛合金的密度为,钢的密度为,的钛合金与等体积的钢相比,质量相差_______kg。
15.(24-25八年级下·云南曲靖·期中)阅读材料,回答问题。
2024年11月2日,无侦—10无人机亮相珠海金湾机场,参加第十五届中国航展,如图9所示。该机机身长9米,高3.7米,翼展18米,起飞重量为3.2吨(最低不低于3吨),升限(飞行高度)16000米左右,该机配备两台涡扇发动机的双发设计,据推测该机作战半径约1800公里,航程超过4000公里,续航时间可达8小时以上,机身上配备的全频段被动雷达侦察系统是电子战能力的灵魂,赋予了它超凡的侦察能力,这套系统不仅能实现全频谱全波段的电子压制和干扰,更能让敌方雷达在无侦—10无人机面前无所遁形,使其赢得了“杀手锏装备”的美誉,已然成为了国际军工舞台上备受瞩目的明星装备。除了电子战能力外,杀手锏装备的隐身能力也堪称第一,奢华的隐身涂料和隐身材料的应用,使其在战场上的生存能力得到了极大的提升。总结而言,无侦—10无人机凭借其卓越的性能、强大的电子战能力、高超的隐身能力以及远距离侦察能力已然成为中国电子战无人机技术的骄傲。在未来的战场中,无侦—10无人机无疑将发挥更加重要的作用,为保卫祖国的安全作出更大的贡献。
(1)无侦—10无人机在空中匀速直线飞行时,受______(选填“平衡”或“非平衡”)力的作用;
(2)无侦—10无人机具有______(填一条即可)等能力;无侦—10无人机赢得了“杀手锏装备”的美誉,主要是机身上装备了______;
(3)从图中可以看出,无侦—10无人机的机翼上面凸、下面平,这样的设计主要是因为空气流速快的地方,压强______,从而能使飞机获得更大的升力。
【真题链接】
16.(2025·山东东营·中考真题)某兴趣小组对物理课本上的插图进行了讨论,下列对插图的介绍正确的是( )
A.甲图:玻璃管中的液体只对橡胶膜有压强
B.乙图:粗管中水的流速最快压强最小
C.丙图:滑雪者没有陷入雪中是因为她对雪压力较小
D.丁图:盆景水位保持一定的高度是因为大气压的作用
17.(2025·山东日照·中考真题)小明把盛水的容器放在桌面上,将A管插入水中,再把B管的管口贴靠在A管的上端。用吹风机低速挡从B管的另一端向管中吹气,可以看到A管中水面上升到如图所示位置并保持静止。下列说法正确的是( )
A.容器中水面上方大气压等于A管上端管口处气压
B.A管底部内、外同一深度处水的压强相等
C.容器对桌面的压强比吹气前大
D.换用吹风机高速挡吹气,水可从A管的上端喷出
18.(2025·四川广元·中考真题)“问天”学习小组对物理课本上的插图进行讨论,下列说法正确的是( )
A.甲:把玻璃管倾斜,管内外水银面竖直高度差变大
B.乙:抽水机工作时,提起活塞,阀门因外界大气压大于活塞下方气压而打开
C.丙:向两纸中间吹气,纸会靠拢,原因是空气流速大的地方压强大
D.丁:人坐在船,用力推船,能够把船推开,而船不动
19.(2025·四川绵阳·中考真题)如图所示,在倒置的漏斗里放一个乒乓球,用手指托住后从漏斗口向下持续吹气,然后将手指移开,发现乒乓球并不下落。在向下持续吹气的过程中,乒乓球上方气流速度________下方气流速度,导致上方气压________下方气压,从而产生压强差。(选填“大于”“小于”或“等于”)
20.(2025·山东滨州·中考真题)学习了物理后,小滨发现有很多非常相似的物理现象,其形成原因却有很大差别,包含着不同的物理学知识。如图甲喝饮料时,吸管中饮料吸气上升是因为___________的存在;乙图中,吸管A中的液面上升,是因为其上方空气流速大,压强___________的缘故。
21.(2025·黑龙江哈尔滨·中考真题)如图所示,是某同学设计的冷热水混合淋浴器。图中热水上方水平连接部分管径较细,冷水流经此处时,流速大、压强___________;瓶中的热水越用越少,热水对瓶底的压强越___________。
22.(2025·宁夏·中考真题)如图甲所示,电动水翼板是一种新型水上运动器材。水翼在水中向前运动时,受到向上的升力,将板面抬升出水面。图乙是电动水翼板的模型图,虚线框内水翼截面大致形状应设计成________形状(填选项序号)
A. B. C. D.
选择理由:________。
23.(2025·贵州·中考真题)如图所示,有一种灭火喷水枪,枪管呈S状,灭火时只要将喷水枪置于着火房屋的窗口处并使枪口向外,当水枪向窗外喷出高速水流,就能将屋内烟、气“带走”,使房屋内的火因缺少燃烧条件而熄灭。请用相关物理知识解释烟、气被“带走”的原因。
24.(2025·黑龙江·中考真题)阅读下面短文,回答问题。
据报道,中国一年快递业务量突破1700亿件,连续11年稳居世界第一。物流装备制造业如何助力中国快递再上新台阶引发新思考。
图中是我国某公司设计制造的物流无人机,机身上有水平机翼,还有4对带动桨叶水平旋转的电动机,尾部有1个带动桨叶竖直旋转的电动机。当水平旋转桨叶转动时,静止在地面的无人机向上运动,升空后竖直旋转桨叶转动时,推动飞机向前运动。
(1)当水平桨叶转动时,对桨叶产生向上升力的施力物体是 _______ ,这个力改变了飞机的 _________ ,使飞机向上运动。
(2)飞机向前运动时水平机翼受到向上的升力。观察图中水平机翼的形状,并分析机翼受到向上的升力的原因。
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