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第九章 压强
第 5 节 流体压强与流速的关系
素养目标
1. 知道什么是流体，通过实验，能总结出流体压强与流速的关系，并能解释简单的物理现象。
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，发展科学思维能力。
3. 培养学生动手实验的能力，通过实验观察和数据处理，提升学生的科学素养。
4. 在教学过程中培养学生敢于质疑、主动探究的科学态度，增强学生的社会责任感。
创设情景，引入新课
实验: 手持一张纸条，纸条由于受到重力的作用，会自然下垂。如果在纸条上方朝水平方向吹气，你认为纸条会如何运动？为什么？
我们发现，朝水平方向吹气时，纸条会向上运动；一旦停止吹气，纸条就会下垂。
流体压强与流速的关系
在上面的实验中，纸条向上运动，说明吹气后其上、下表面受力情况发生了变化。吹气前、后纸条下方气压变化 大，纸条向上运动，说明纸条上方气压变 。这会使我们想到：空气流动起来的压强比静止时的压强
，气体的压强是不是跟其流速有关系？
不
小
小
手握两张纸，让纸自然下垂，在两张纸中间向下吹气。猜想两张纸将怎样运动
是什么力使得两张纸靠拢？
我们已经学习了液体内部的压强及大气压强，都是流体静止时的压强，那么液体、气体处于流动状态时压强如何？
中央电视台“是真的吗”节目中曾验证过：“无需吸气就能将球吸入水管”的说法， 你相信吗？请同学们欣赏。
想一想：小球为什么会被吸入管内呢？
1 . 探究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。如空气、水等。流体流动时产生的压强称作流体压强。
（2）实验探究：流体压强与流速的关系
【猜想与假设】流体流动速度越快，产生的压强越大；流体流动速度越快，产生的压强越小；流体的压强与流动速度无关。
①探究一：分不开的纸
如图所示，手握两张纸，让纸自然下垂，在两张纸中间向下吹气。
【实验现象】发现两张纸不但不分开，反而向中间靠拢。
【提出问题】流体产生的压强与流速有什么关系？
流速慢
流速慢
【实验分析】吹气时，两张纸外部的大气压力没有发生大的变化，两张纸向中间靠拢，说明中间的气体向外的压力变小了。纸两侧的面积一样，压力小，说明压强也小。
【实验结论】空气流动时的压强比静止时的压强小。
②探究二：口吹硬币跳跃木块
如图所示，在离桌边20~30
cm的地方放一枚铝制硬币，在硬币前10cm左右放置一个高度约2厘
米的木块，
在硬币后
放置一
本与硬币
【实验现象】硬币会跳过木块。
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。
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。
空气流动
流速大，压强小
流速小，压强大
【现象分析】
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】
气体压强与气体的流速有关，流速大的位置压强小。
③探究三：吹不开的乒乓球
如图所示，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。
【实验现象】两乒乓球会靠拢。
【实验分析】
两个乒乓球向中间靠拢，说明两球内侧受到液体的压强变 ，吹气前后两球外侧受到液体压强 变，球内外存在压强差，因而就会存在 ，两球在 作用下向中间靠拢。
流速快,压强小
流速慢,压强大
流速慢,压强大
小
不
压力差
压力差
【实验结论】
液体压强与液体的流速有关，流速大的位置压强小。
④探究四：玻璃管中水柱的高度为何不同？
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。
【实验现象】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。
【实验分析】
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是不同的，粗管中的水流速
，细管中的水流速 。
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 ，粗管中水的压强 ，细管中水的压强 。
【实验结论】
液体压强与液体的流速有关，流速大的位置压强 。
小
大
不相同
大
小
小
（3）探究归纳
在气体和液体中，流速越大的位置，压强较小。
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173
8年提出的。
伯努利家族，一个家族3代人中产生了8位科学家，后裔有不少于120位被人们系统地追溯过，他们在数学、科学、技术、工程乃至法律、管理、文学、艺术等方面声名显赫。
2 . 用“流体压强与流速的关系”解释现象
（1）火车站台上的安全线
为什么火车站和地铁站的站台上要
画一条安全线？
【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
，人外侧空气流速慢压强
，而内侧流速快压强 ，会产生一个向内侧的压强差，将人
推向火车，易出现危险。
（2）喷雾器的工作原理
【分析】喷雾器的
小孔处比较细，当
有气体流出时，空
气流速 ，压强 ，容器里液面上方的空气压强 ，液体就沿着细管上升，从管口流出后，受气流的冲击，被喷成雾状。
加快
大
小
快
小
大
（3）草原犬鼠的洞穴
非洲草原犬鼠的洞穴有两个出口，一个是平的，另一个则是隆起的圆形土堆。两个洞口的形状不同，决定了洞穴中空气流动的方向。
气流慢，
压强大
气流快，压强小
【分析】吹过平坦表面的风速 ，压强 ；吹过隆起表面的风速
，压强 。因此，地面上的风吹进了犬鼠的洞穴，给犬鼠带去了习习凉风。
小
小
大
大
（4）跑车的气流偏导器
气流偏导器
跑车在车尾安装了
一种“气流偏导器”，
“气流偏导器”上表
面平直，下表面呈弧形向下凸，当跑车高速行驶时，流过它上方的空气速度比下方空气 。此时，上方空气压强比下方空气压强 ，这样，“气流偏导器”受到一个向下的压力差，从而使车轮抓紧地面。
小
大
飞机的升力
1. 飞机的升力
（1）观察思考
观察如图所示飞机的机翼截面形状。想一想，为什么机翼上部和下部的形状是不对称的？是什么将飞机“托上”天空的呢？
机翼的形状基本是上凸下平。机翼的形状对飞机的起飞起了很重要的作用。
（2）分析探究
飞机起飞前，先在跑道上跑一段距离。空气相对机翼向后运动。
因为机翼的形状是上凸下平，所以上方空气流速 ，压强 ，机翼上、下方存在压强差，产生压力差，形成了向 的升力。
大
大
小
小
上
机翼产生向 的压强差
F2 >F1
机翼上、下表面的压强差是产生升力的原因。
快
小
上
如果机翼的前缘稍向上仰，跟气流的方向成一个小的仰角，则机翼上下方的压强差比机翼跟气流方向平行时还要 ，所产生的升力就比较 。升力是竖直向 的，它跟飞机所受重力方向相反，当升力 重力时，飞机上升。
（3）归纳总结
机翼的形状决定了机翼上下表面空气的流速 ，使机翼上下方产生压强 ，从而产生压力 ，这一压力差使飞机获得向
的升力。
上方空气流速大， 压强小
下方空气
流速小，
压强大
大
大
上
大于
不同
差
差
上
视频欣赏——《飞机升力的产生》
2.鸟类的滑翔原理
（1）鸟类的滑翔原理
【想一想】
鸟类展开双翅，即使不扑打，为什么也能在空中滑翔而不会跌下来？
【分析】鸟翅如同机翼，鸟翅的上方是曲面，下方近似于平面，气流通过上方的速度 下方气流的速度。因此上方的压强
下方的压强，产生向 的升力，所以鸟在空中滑翔不会掉下来。
（2）灰雁
生活在欧洲的灰雁，如果天气情况很恶劣时，空气流动很大，且非常不稳定，它需要降低高度以摆脱这种不利的状况。它怎样才能迅速的降低高度呢？
【分析】身体完全翻转过来，倒立飞行。
大于
小于
上
用传感器研究气体流速与压强的关系
【实验介绍】如图，三节直径不同的塑料管联结在一起，然后与抽气机相通。当抽气机抽气时，在同一时间内，通过三个管子的气体总量是相同的，所以细管内气体的流速一定比粗管内气体的流速大。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气体的压强值。看看是不是气体流速大的地方压强小。
【实验与现象】
（1）将三个气体压强传感器探头分别插入三节管中，将传感器与电脑相连，打开抽气机抽气，观察电脑屏幕。
（2）调换抽气机的挡位，重复上述实验，并记录电脑屏幕图像，如图所示。
细不同的三节管中气体压强随时间变化的情况。由图像可知，A处流速大，压强小（传感器① ）， C处流速小，压强大（传感器③ ） 。
【实验分析】
如图所示，①、
②、③三条图线分别对应粗
当调换抽气机的挡位后，图乙中的三条图线均下移，由此可判断三节管中气体的流速均增大。
【实验结论】气体的流速越大，压强越小；气体的流速越小，压强越大。
视频演示—《用传感器研究气体流速与压强的关系》
课堂总结
流体压强与流速的关系
流体压强与流速的关系
飞机
的
升力
机翼上下表面存在压强差
流体在流速大的地方压强较小，在流速小的地方压强较大
机翼上表面空气流速大，压强小
机翼下表面空气流速小，压强大
课堂练习
1.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
D
2．据说1912年秋天，当时世界上最大的轮船之——奥林匹克号在全速前进，另一艘比它小得多的霍克号军舰，沿着与它的航线几乎平行的方向疾驶，两船最近相距100m左右，随后相互靠近。一件令人吃惊的事发生了：霍克号突然偏离了自己的航道，向奥林匹克号直冲过来。最后，两船剧烈相撞，霍克号把奥林匹克号撞出了一个大洞。
请你用所学的物理知识解
释这一事故发生的原因。
两船平行急速行驶时，两船间水流速度大，压强小，船内外侧存在压强差，因而有压力差，使得两船相撞。
下 课
Thanks!
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