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第4课 流体压强与流速关系
第九章 压强
01
02
03
新课导入
课堂讲解
课堂总结
04
归类练习
提出问题
1.图甲，是鸟儿在空中飞翔的画面，它是靠什么翱翔天空而不“掉下来”呢？
图甲 小鸟飞翔
图乙 滑翔机
2.图乙中，滑翔机又是靠什么穿梭在空中飞来飞去？
03
动手动脑学物理
01
流体压强与流速的关系
02
飞机的升力
流体压强与流速的关系
流体压强与流速的关系
1.流体
液体和气体都具有流动性，统称为流体。
流体压强：流体流动时产生的压强。
流体压强与流速的关系
2.实验探究：流体压强与流速的关系
提出问题
当流体流动时，流体压强的大小跟流体不流动时有什么不同？
猜想与假设
1.流体压强与流速可能无关；
2.也可能流速越大压强越小；
3.还可能流速越大压强越大
流体压强与流速的关系
2.实验探究：流体压强与流速的关系
进行实验
实验一、在硬币上方沿水平方向吹气，硬币会向上跳起，并随着气流向前运动，飞跃障碍物
由于吹气，硬币上面的空气流速变大,硬币下方空气流速小。
由此我们猜想：在空气中，流速越大的位置，压强越小。
流体压强与流速的关系
2.实验探究：流体压强与流速的关系
进行实验
实验二、在两张纸之间向下吹气，观察到两张纸向中间靠拢
往两张纸之间吹气，纸中间的空气流速变大，与纸张外面空气形成流速差。
由此我们得出：纸张中间压强小，纸张外面压强大。
外侧空气流速小，压强大
流体压强与流速的关系
2.实验探究：流体压强与流速的关系
实验结论
在气体和液体中，流速越大的位置，压强越小。
小资料
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。他用能量守恒定律解决流体的流动问题，写出了流体动力学的基本方程，后人称之为“伯努利方程”，提出了“流速增加、压强降低”的伯努利原理。
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。
生活中跟流体压强有关的现象
1.“香蕉球”
足球在飞行时快速旋转，旋转带动球面附近的空气一起流动，在旋转气流方向和迎面气流方向相同的一侧，形成相对低压区，另一侧形成相对高压区，足球在两侧压力差的作用下发生偏转，沿弧线前进
生活中跟流体压强有关的现象
2.“气流喷壶”
水平管中的空气流速大，导致竖直细管最上端管口处压强减小，水在大气压的作用下上升并进入水平出水管，随气流喷出
打气
小孔
3.“用漏斗吹乒乓球”
在倒置的漏斗里放一个乒乓球，并用手指托住，然后从漏管用力向下吹气，将手指移开，发现乒乓球掉不下来
流速大
流速小
生活中跟流体压强有关的现象
4.“火车站和地铁站的站台上设有安全线”
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，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，将人推向火车，易出现危险。
生活中跟流体压强有关的现象
5.“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。
实际上，两个洞口的形状不同，决定了洞穴中空气流动的方向。吹过平坦表面的风运动速度小，压强大；吹过隆起表面的风速度大，压强小。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。
生活中跟流体压强有关的现象
6.“航行的船只禁止并排行驶”
如果两船并肩行驶会使得两船逐渐靠拢而发生相碰事故。
航海规则规定两艘轮船不能近距离同向航行！
这是因为在流体中，流速大的位置压强小。当两船并行时，两船内侧水的流速大于两船外侧水的流速，造成内侧水的压力小于外侧水的压力，进而使两船逐渐靠拢，酿成海难事故。
生活中跟流体压强有关的现象
7.“风沿墙面吹过时窗帘飘向窗外”
风刮过时，室外空气流速加快，压强减小，而室内空气流速很慢，压强较大，窗帘在室内、外压力差的作用下被“推向”窗外
随讲随练
1. 如图所示，当从管的一端吹气时，A管中的液面会下降，B管中的液面会上升。下列现象产生的原理与此实验原理相同的是（　　）。
A．热气球升空；
B．风沿窗外的墙面吹过，窗口悬挂的窗帘飘向窗外；
C．用吸管喝酸奶；
D．用抽水机把井中的水抽上来
随讲随练
【解析】当用一个管子沿A容器口吹气时，B的上方空气流速快，压强小，A的上方空气流速慢，压强大，在压力差的作用下，A管中的液面会下降，B管中的液面会上升；
A．空气受热后会膨胀，比同体积的冷空气轻，所以热空气会上升，故A不符合题意；
B．风沿着窗外的墙面吹过时，外侧空气流速大，压强小，屋内空气流速小，压强大，所以窗帘在较大的压力作用下压向窗外，故B符合题意；
C．用吸管喝酸奶时，管内的气体压强小于大气压强，在大气压强的作用下，酸奶被压入口中，故C不符合题意；
D．抽水机把水从低处抽往高处，利用的是大气压，故D不符合题意。
故选B。
随讲随练
2. 如图所示的现象中，能用“流速越大的位置，压强越小”来解释的是（　　）。
随讲随练
【解析】①气压跟海拔有关，海拔越高，气压越小，青藏高原，海拔高，气压低于标准气压，水的沸点低于100℃，这说明水的沸点随高度增加而降低，不能说明流体压强与流速的关系，故①不符合题意；
②在一个标准大气压下，大气压可以支持约10.3m高的水柱。瓶中水面能高于盆内水面不会流出来，正是因为盆景中的水与大气相通，是大气压支持着瓶内的水不会流出来，故②不符合题意；
③当用B管用力吹气时，A管上端空气流速变大，因为流速大的地方压强小，所以A管上端压强变小，下端大气压没有变化，从而形成了向上的压强差，因此A管中的水面会上升，故③符合题意；
④向漏斗口吹气，乒乓球会贴在漏斗上不掉下来，是因为当从漏斗口吹气时，乒乓球上面的空气流速增大，压强减小，乒乓球被下面的大气压压向漏斗颈而不掉下来。故④符合题意；
故选B。
飞机的升力
飞机的升力
2.飞机升力的产生
飞机前进时，机翼与周围的空气发生相对运动，相当于气流迎面流过机翼。气流被机翼分成上、下两部分，由于机翼横截面的形状上、下不对称，在相同时间内，机翼上方气流通过的路程较长，因而速度较大，对机翼上表面的压强较小；下方气流通过的路程较短，速度较小，对机翼下表面的压强较大。
机翼上方空气流速大
机翼下方空气流速小
机翼上方压强小
机翼下方压强大
产生竖直向上的升力：F=F2-F1
随讲随练
1.如图为飞机的机翼截面形状示意图。飞机在飞行时，关于机翼的上方和下方的空气流速和气流压强，下列说法中正确的是（　　）。
A．机翼上方的空气流速大，气流压强较大；
B．机翼下方的空气流速大，气流压强较大；
C．机翼上方的空气流速大，气流压强较小；
D．机翼下方的空气流速大，气流压强较小
随讲随练
【解析】ABCD．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。如题中图，在相同是时间内，空气经过上方的路程长，速度大；经过下方的路程短，速度小。上方空气流速越大，压强越小；下方空气流速越小，压强越大。
所以机翼上方的气流对机翼的压强小于机翼下方的气流对机翼的压强。故C正确，ABD错误。
故选C。
随讲随练
2.在下列几种航空器中，主要利用压强和流速的关系获得升力的是（　　）。
随讲随练
【解析】A．观光热气球利用了通过加热气球内的气体使热气球内空气的温度升高，密度减小，当密度小于热气球外空气的密度时热气球就会上浮，故A不符合题意；
B．飞机的机翼上凸下平，当空气流动时上表面流速快压强小，下表面流速慢压强大，产生了一个向上的压强差，所以飞机获得升力，故B符合题意；
C．直升飞机是利用螺旋桨（又称为“旋翼”）的运动对空气施加了一个向下的力，物体间力的作用是相互的，空气对螺旋桨施加了一个向上的力，所以，直升机的升力产生的原因和固定翼飞机是不同的，与流体的压强没有关系，故C不符合题意；
D．运载火箭靠燃气的反冲力获得升力，故D不符合题意。
故选B。
动手动脑学物理
动手动脑学物理
一、如图所示，小红手撑雨伞走在路上，一阵大风吹来，伞面被“吸”，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
伞上方空气流速大，压强小
伞下方空气流速小，压强大
伞面被“吸”到上面
C
动手动脑学物理
二、如图所示的是某草原发生的一起龙卷风，龙卷风的实质是高速旋转的气流。它能把地面上的物体或人畜“吸”起卷入空中。龙卷风能“吸”起物体是因为 (　　)。
A. 龙卷风内部的压强远小于外部的压强；
B. 龙卷风内部的压强远大于外部的压强；
C. 龙卷风使物体受到的重力变小；
D. 迷信说法中的“龙”把物体“抓”到空中
A
龙卷风内部的压强远小于外部的压强
动手动脑学物理
三、学习了“流体压强与流速的关系”后，为了解决“H”形地下通道中过道的通风问题，同学们设计了如下几种方案。如图所示，黑色部分为墙面凸出部分,“ ”为安装在过道顶的换气扇，其中既有效又节能的是 (　　)。
C
空气流速小
空气流速大
随讲随练
1.如图所示实验中得出的结论不正确的是（　　）。
A．甲图：用力推另一只船，自己的船也动起来，说明力的作用是相互的；
B．乙图：物体在力的作用下做圆周运动，说明物体运动需要力来维持；
C．丙图：探头在水中越深，U形管两侧液面的高度差越大，说明液体内部压强越大；
D．丁图：沿纸条上方吹气，纸条会飘起来，说明流速大的地方压强小
随讲随练
【解析】A．用力推另一只船，给这只船一个力的作用，自己的船也动起来，说明自己的船也受到了一个反方向的作用力，这说明力的作用是相互的，故A正确，A不符合题意；
B．物体在力的作用下做圆周运动，物体运动的方向不断变化，说明力改变了物体的运动状态，故B错误，B符合题意；
C．液体内部的压强与液体深度有关，探头在水中越深，则液体压强越大，U形管两侧液面的高度差越大，故C正确，C不符合题意；
D．没有吹气时，纸的两面受到的压强相等，纸在重力的作用下自由下垂。当沿上方吹气时，上方的空气流动速度增大，压强减小。纸条下方的压强不变，纸受到向上的压强大于向下的压强，纸在压强差的作用下向上飘，故D正确，D不符合题意。
故选B。
思维导图
类型1:流体压强现象
“清风不识字，何故乱翻书”所述清风能翻书，是风使书页上表面空气流速变大，导致书页上表面压强______（选填“增大”或“减小”）；“闻其声，不见其人”主要是通过人发出声音的______（选填“音调”、“响度”或“音色”）来判断“其人”的；“秋风瑟瑟天气凉，草木摇落露为霜”，“霜”的形成过程要______（选填“吸收”或“放出”）热量。
类型1:流体压强现象
【解析】[1]流速越快的地方，流体压强越小。风吹过书页的上表面时，使书表面上空气流动速度增大，而导致书上表面压强减小，而书页下表面的压强不变，在上下压强差的作用下，书页会向上翻，故有“清风不识字、何故乱翻书”之说。
[2]音色反映的是声音的品质与特色，它跟发声体的材料和结构有关。因为每个人的声带结构不同，所以发出声音的音色就会不同，所以我们可以通过音色辨别是谁。
[3]霜是水蒸气遇冷放热凝华成的固态冰，霜的形成过程要放热。
【答案】减小；音色；放热。
类型2:飞机的升力
下面四幅图中，与飞机获得升力相同的科学原理是______图。台风过境时，屋顶会被______（选填“压塌”或“卷走”）。而在“新冠疫情”中出现的“生命摆渡船”——负压救护车和负压病房则是内部气压______外部大气压（选填“<”、“=”、“>”），从而使病房内气体只进不出。
类型2:飞机的升力
【答案】乙；卷走；<。
【解析】[1]飞机机翼上表面空气流速大于下表面空气流速，上、下表面存在压强差，因而有压力差，这就是飞机产生升力的原因，与图乙相符。
[2]台风到来时会刮起大风，屋顶上方空气流速大，压强小，而屋内气压不变，房内房外因气压差的原因，屋顶就可能被卷走。
[3]负压救护车和负压病房可以防止病房内气体向外扩散，那么就需要病房内气体压强小于外界大气压。
类型3:流体压强与流速的关系在生活中的应用
夏季临近，交警部门加大对电动车安装遮阳伞的检查拆除力度，如图所示遮阳伞虽能遮挡阳光，但是当电动车快速行驶时，伞面被向上吸，存在较大的安全隐患。如图四种情景与其原理不同的是（　　）。
A．人站在高铁站的安全线以外候车；B． 用手动抽水机抽出地下水；
C．飞机的机翼设计成流线型； D．赛车尾部安装的气流偏导器
类型3:流体压强与流速的关系在生活中的应用
【解析】伞面“上凸下平”，当电动车快速行驶时，伞上方空气流速大，压强小，下方空气流速小，压强大，伞就受到一个向上的升力，使伞面被向上吸，存在较大的安全隐患。
A．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，故人站在高铁站的安全线以外候车，故A不符合题意；
B．用手动抽水机抽出地下水，是利用了大气压的作用，没有涉及流体压强与流速的关系，故B符合题意；
C．飞机的机翼设计成流线型，由空气通过机翼上表面的流速大、压强小，通过下表面的流速小、压强大，从而形成向上的升力，利用了流体压强和流速的关系，故C不符合题意；
D．赛车尾部安装的气流偏导器，相当于倒置的飞机机翼，赛车行驶时，上方的气流速度小于下方气流速度，形成对气流偏导器向下的压力，能使车轮更好地抓紧地面，利用了流体压强和流速的关系，故D不符合题意。
故选B。
第4课 流体压强与流速关系

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