第四节 流体压强与流速的关系（教学课件）物理新教材沪科版八年级全一册

物理八年级全一册 •沪科版 第八章 压强 第四节 流体压强与流速的关系 世间万物的运动，往往藏着看不见的力量。流体无声流动，流速悄然改变压强，正如很多表象之下，都有不易察觉的规律支配。我们眼睛看见的是气流、水流，真正起作用的是背后的物理法则。学会透过现象追问本质，不被眼前表象迷惑，便是学习物理最珍贵的收获。 学习目标——物理学科素养 01 物理观念 1. 知道气体和液体统称为流体； 2. 理解流体压强与流速的关系； 3. 能用规律解释升力、安全线等现象； 4. 建立流速与压强相互联系的观念。 02 科学思维 1. 由实验现象归纳流速与压强规律； 2. 用规律推理解释机翼升力； 3. 形成现象—规律—应用逻辑链。 03 科学探究 1. 完成吹气、冲水实验，观察并描述现象； 2. 比较实验共同点，归纳共同规律； 3. 自制简易喷雾器，动手检验规律。 04 科学态度与责任 1. 养成认真观察、勤于动手的实验习惯； 2. 树立站台安全线等交通安全意识，自觉遵守规则； 3. 体会物理与生活、科技的紧密联系； 4. 了解 C919 等国产成就，增强民族自豪感。 教学重难点 教学难点 教学重点 1. 知道气体和液体统称为流体； 2. 理解并掌握流体压强与流速的关系； 3. 能用规律解释飞机升力、喷雾器等常见应用。 1. 分析机翼上下表面流速差异，理解压力差形成升力； 2. 用压强差解释站台安全线、两船并行等安全问题； 3. 由实验现象归纳规律，并迁移解释新的情境。 课堂引入 这些现象与什么有关？ 气体 · 空气 液体 · 水 情境一　列车高速驶过站台，乘客为什么必须站在黄色安全线以外？ 情境二　水翼船为什么能抬离水面，在水面上高速行驶？ 思考：气体和液体流动起来时，它们的压强会发生怎样的变化？ 在体育比赛中，足球运动员常常会利用定位球的机会，踢出在空中沿弧线运动而偏离正常轨道的“香蕉球”，令守门员防不胜防，踢出一个又一个“世界波”。你知道球员是如何做到的吗? 课堂引入 这些现象与什么有关？ 知识点1 探究流体压强与流速的关系 实验一　向两个乒乓球中间吹气 01 装置：两根平行筷子 · 两个乒乓球 · 一根吸管 实验操作 将两个乒乓球并排放在平行的两根筷子上，两球之间留有一小段距离。 用吸管对准两球中间，沿水平方向持续吹气。 仔细观察两个乒乓球的运动情况。 现象：两球不但没有被气流吹开，反而相互靠拢。 思考：为什么向中间吹气，两球反而靠拢？ 实验二　向两只小纸船中间冲水 02 装置：透明水槽 · 两只小纸船 · 水管（或注射器） 实验操作 在盛水的透明水槽中放两只小纸船，两船之间留有一小段距离。 用水管（或注射器）向两只小纸船中间的水面冲水。 仔细观察两只小纸船的运动情况。 现象：两船不但没有被水流冲开，反而相互靠拢。 思考：为什么向两船中间冲水，两船靠拢？ 归纳：流体压强与流速有什么关系 流体：气体和液体都具有流动性，统称为流体。 流体在流速大的地方压强较小，在流速小的地方压强较大。 流速大 压强较小 流速小 压强较大 对比 迷你实验室　自制简易喷雾器 03 装置：一根弯折剪口的吸管 · 盛水杯子 实验操作 把一根吸管弯折成直角，在弯折处剪一个小口。 将竖直一端插入盛水的杯中，管口浸没在水面以下。 对着水平一端快速吹气，观察竖直管内液面的变化。 现象：竖直管内液面上升，并被气流从水平管口吹出，形成雾状。 原理：管口流速大、压强小，大气压把液面压入管内上升。 探索新知——奇妙的物理现象 典例分析 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。 【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。 大气压 不会 典例分析 例2 2023年5月28日、国产大飞机C919成功实现商业首飞，如图所示，飞机机翼获得升力的原因是机翼上表面空气流速________，压强越________（选填“大”或“小”）。 【解析】空气在相等的时间内同时通过机翼的上表面和下表面，由于上表面弯曲，而下表面平直，机翼上方的空气流速大于机翼下方的空气流速，所以机翼上方的受到的压强小于机翼下方受到的压强，这样就产生了作用在机翼上的向上的升力。即飞机机翼获得升力的原因是机翼上表面空气流速大，压强小。 大 小 知识点2 流体压强与流速关系的应用 飞机为什么能获得升力 类比：鸟翼上凸下平，滑翔时获得的升力与机翼原理相同。 升力是怎样产生的 机翼形状：上凸下平。 气流特点：机翼上方空气流速大，下方流速小。 压强关系：机翼上方压强小，下方压强大。 升力产生：上下表面的压强差形成向上的压力差，这就是升力。 上方：流速大压强小 下方：流速小压强大 辨析：飞机获得的是升力，不是浮力。 水翼船为什么能高速航行 原理对比：水翼获得升力，与飞机机翼的道理完全相同。 水翼怎样托起船体 水翼形状：船底装有水翼，形状类似机翼，上凸下平。 水流特点：高速航行时水流过水翼，上凸一面流速大。 升力产生：水翼上下压强差形成向上的升力。 减小阻力：船体被抬离水面，减小水的阻力，速度提高。 水翼上面：流速大 水翼下面：流速小 同样利用流体压强与流速的关系获得升力。 为什么候车要站在安全线以外 安全警示：列车通过时气流会带动身边空气，靠近车门十分危险。 人为什么会被"吸"向列车 靠近列车：列车高速驶过，列车附近空气流速大、压强小。 人身后方：人身后方空气流速小、压强大。 压强差：前后压强差会把人推向列车，造成危险。 车间一侧：流速大压强小 人身外侧：流速小压强大 安全规范：候车必须站在安全线以外，遵守乘车安全规定。 拓展实验　三个身边的小实验 ① 吹纸条 现象：贴着纸条上方水平吹气，纸条向上飘起。 原理：纸条上方流速大、压强小，下方压强大把纸条托起。 ② 漏斗吹乒乓球 现象：从漏斗口向下吹气，乒乓球不会掉落。 原理：球上方流速大、压强小，下方较大压强托住乒乓球。 ③ 鸟翼模型吹风 现象：对着鸟翼模型吹风，模型向上抬起。 原理：与机翼相同，上下压强差产生向上的升力。 探索新知——物理学推动人类文明进步 典例分析 例3 关于下面四幅图的说法正确的是（　　） A．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 B．如乙图，将竖直玻璃管倾斜，水银柱的长度不变 C．如丙图，把水气压计从山下移到山顶，细管内的水柱下降 D．如丁图，盆景中的水位能保持一定高度，是利用了连通器原理 【解析】A．如甲图，当对B管吹气时，是因为流体中流速越大的位置压强越小，导致A管上方的气压小于外界大气压，A管中水面上升，故A正确； B．如乙图，将竖直玻璃管倾斜，水银柱的长度变长，高度不变，故B错误； C．如丙图，把水气压计从山下移到山顶，由于大气压随海拔高度的增加而降低，细管内外的压强差变大，所以，细管内的水柱上升，故C错误； D．如丁图，盆景中的水位能保持一定高度，不是利用了连通器原理，而是利用大气压强，因为连通器是上端开口下部相连通的容器，故D错误。故选A。 D 典例分析 例4 如图，车身上凸下平的小车，在水平路面高速行驶时上方空气流速大，气体压强________下方气体压强，此时路面对小车的支持力________小车的重力。（选填“大于”、“小于”或“等于”） 【解析】流体压强与流速的关系，气体在流速大的地方压强小，在流速小的地方压强大，轿车快速行驶时，上下方所受到的压力差形成向上的升力，对地面的压力减小，此时路面对小车的支持力小于自重。 小于 小于 课堂小结 课堂小结 一、什么是流体 气体和液体都具有流动性，统称为流体。 二、核心规律 流速大的地方压强较小；流速小的地方压强较大。 三、升力是怎样产生的 机翼上凸下平，上下压强差形成向上的压力差，即升力。 四、常见应用与现象 飞机、水翼船、站台安全线、喷雾器，以及掀屋顶、两船相撞等。 课堂练习 课堂练习 探究新知 1. 取两张白纸，按照图中的方式，让纸张自然下垂，然后向两纸中间用力吹气。你能观察到什么现象？请解释这一现象出现的原因。 【解析】本题考查流体压强与流速的关系：流体在流速大的地方压强小，流速小的地方压强大。 吹气时，纸张内侧空气流动快，压强小于外侧大气压，内外产生压强差，从而产生向内的压力差，使两张纸靠拢。 现象：两张白纸会相互靠近。 原因：向两纸中间吹气时，两纸中间空气流速变大，压强变小；纸外侧空气流速小，压强大；外侧较大的压强把两张纸压向中间。 课堂练习 探究新知 2. 喷雾器工作示意图如图所示。当你推动活塞时，瓶中液体将被压上去，并被喷成雾状。请解释喷雾器里的液体为什么能够被喷出来。 【解析】本题考查流体压强与流速的关系：流体流速越大的位置，压强越小。 活塞推动空气快速从细管口流过，管口处流速快，压强小于瓶内大气压，压强差将液体压上来，再被气流吹散形成雾。 推动活塞时，细管上方空气流速大、压强小；瓶内液面上方气压大，在瓶内气压的作用下，液体沿着细管上升，上升的液体被高速气流冲击，分散成雾状喷出。 课堂练习 探究新知 3. 如图所示，使用燃气灶时，打开燃气阀门，拧动点火装置，燃气和空气在进口处混合流向燃烧头被点燃，而燃气不会从进口处向空气中泄漏，其原因是（ ）。 A. 进口处燃气流速小，压强大于大气压强 B. 进口处燃气流速小，压强小于大气压强 C. 进口处燃气流速大，压强大于大气压强 D. 进口处燃气流速大，压强小于大气压强 【解析】流体压强与流速的关系：流速越大的位置，压强越小。 燃气灶进口处燃气流速大，该处压强小于外界大气压，在大气压的作用下，空气被压入进口和燃气混合，燃气不会向外泄漏。 A、B：进口处流速是大，不是小，错误； C：流速大，压强应该更小，不是大于大气压，错误； D：进口处燃气流速大，压强小于大气压强，正确。 A 课堂练习 探究新知 【解析】根据流体压强与流速的关系：流体流速越大的位置，压强越小。 秋风刮过屋顶时，屋顶外侧空气流速大，压强小；屋内空气流速小、压强大，屋内、屋外形成压强差，产生向上的压力差，所以茅草被向上卷走。 大 4. 唐诗“八月秋高风怒号，卷我屋上三重茅”描述的场景中，秋风“卷”走“三重茅”是由于屋顶外侧空气流速 ______，压强 ______，从而产生了一个向上的力。（均选填“大”或“小”） 小 课堂练习 探究新知 【解析】本题依据流体压强与流速的关系：流体在流速大的地方压强小，流速小的地方压强大。 两船中间通道窄，水流速度更大，中间压强小于船外侧的水压，外侧较大的水压就会把两艘船向中间挤压，容易相撞。所以航行时两船不能并排近距离行驶。 两艘船并排行驶时，两船之间水的流速大，压强小；两船外侧水的流速小，压强大，在内外压强差的作用下，两船会被压向中间，所以靠得越来越近，甚至发生碰撞。 5. 如图所示，两艘船并排行驶时，两船间水的流速比两船外侧的大，这会使两船靠得越来越近，甚至发生碰撞，你能解释为什么吗？ 课堂练习 探究新知 【解析】原理：流体在流速大的地方压强小，流速小的地方压强大。 当飞机向前飞行，气流迎面流过机翼。机翼上表面弯曲，空气流速快，压强小；下表面比较平直，空气流速慢，压强大。上下表面存在压强差，产生向上的升力，托举飞机升空。 C919 客机机翼是上凸下平的形状；飞机飞行时，空气流过机翼上方的路程更长，流速大、压强小；流过机翼下方的路程短，流速小、压强大。机翼上下表面产生向上的压强差，从而形成向上的压力差，这个压力差就是飞机获得的升力。 6. 请上网查询我国具有自主知识产权的 C919 大型客机的相关信息，并以其机翼为例，分析说明为什么机翼的形状可为飞机提供部分升力。 课后作业 探究新知 作业 内容 同步作业 完成课后作业：“自我评价与作业” 自主安排 配套同步分层作业 谢谢聆听 谢谢聆听 流速与压强的秘密已经落幕，但探索之路永不停歇。自然从不会直白地亮出答案，它总把真理藏在细微变化里。愿大家保持观察与思考，善于在平凡的日常中发现异常、探寻缘由。物理教会我们的，不只是公式结论，更是一颗永远愿意深究本质、敬畏规律的心。 Lavf58.20.100 $