资源简介

(共37张PPT)
第九章 压强
第五节 流体压强与流速的关系
素养目标
1
新课讲解
3
课程导入
2
经典例题
4
总结归纳
5
课堂练习
6
目录
物理观念
1.知道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飞机升力产生的原因
3.了解流体压强与流速的关系在生产生活中的应用
科学思维
构建机翼横截面模型，分析流速差异对压强分布的动态影响
素养目标
科学探究
探究不同形状物体周围流速差异，总结压强变化规律
记录并分析实验数据（如纸片靠拢距离），定量描述流速与压强的反比关系
科学态度与责任
认识流体力学在交通（高铁安全线）、体育（足球弧线球）、航空航天（飞机设计）等领域的应用价值
素养目标
课程导入
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？
一、流体压强与流速的关系
空气流动起来的压强比静止时的压强小，气体的压强是不是跟其流速有关系？
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。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不大，纸条向上运动，说明纸条上方气压变小。
温故知新
流体：
流动性的液体和气体
我们之前学过它们静止时的压强，下面我们来研究流体流动起来后，其压强与流速的关系
想想做做
向两张纸中间吹气。
现象：两张纸被压在一起。
原因：两张纸中间的压强
小于两张纸外侧的压强。
流动的空气，压强变小
拓展实验
如图所示，在离桌边20~30cm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，硬币就可能跳过木块。
空气流动
压强p大
压强p小
试一试
有两个被托在筷子上的乒乓球（或两个浮在水面上的纸船），用吸管向中间吹气。
向各个方向都有压强
流动性
液体有压强
气体有压强
气体在流速大的地方压强较小，在流速小的地方压强较大
液体在流速大的地方压强较小，在流速小的地方压强较大
在气体和液体中，流速越大的位置，压强越小
不止一项实验结果表明
生活中与流体压强有关的例子
手握如图所示的两张纸，让纸口自由下垂，在两张纸中间向下吹气，结果发现两张纸向中间靠拢，这表明气体( )
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
A
经典例题
答案：A
解析：当向中间吹气时，中间的空气流动速度增大，压强减小，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，说明气体流速越大的地方压强越小。
故选A。
如图所示是一位同学利用矿泉水瓶和两根吸管自制的“口吹喷雾器”，关于该“口吹喷雾器”说法错误的是( )
A.两根吸管口距离越近越容易吹出喷雾
B.瓶盖与吸管间的密封性越好越容易吹出喷雾
C.吹出的气体速度越大越容易吹出喷雾
D.液面离管口距离越小越容易吹出喷雾
B
经典例题
答案 B
解析：A.两根吸管口距离越近，瓶内吸管上方的空气流速越快，压强越小，压强差越大，越容易吹出喷雾，故A正确，不符合题意；
B.瓶盖与吸管间的密封性越好越不容易吹出喷雾，若密封性不好，外界气体进入瓶内，有利于将液体压入吸管中，故B错误，符合题意；
C.吹出的气体速度越大，瓶内吸管上方的空气流速越快，压强越小，压强差越大，越容易吹出喷雾，故C正确，不符合题意；
D.液面离管口距离越小，两侧的液体压强差越小，越容易吹出喷雾，故D正确，不符合题意。
二、飞机的升力
2019年4月13日，世界上最大的飞机（Stratolaunch）在加利福尼亚的莫哈韦沙漠完成首次试飞成功。如图所示，该飞机采用双机身设计，总重接近227 t，翼展约117 m。几百吨的飞机为什么能够在空中飞行？
观看飞机起飞的视频，观察飞机机翼的形状，思考“飞机为什么能上天”
通过视频观察，请你画出飞机机翼模型图。
什么是升力？
就是向上的力，使你上升的力。
一般都是说在空气中，向上的力大于向下的力，其合力可以使物体上升。这个力就是升力。
分析：迎面吹来的风被机翼分成两部分，由于机翼横截面形状上下不对称，在相同的时间里机翼上方气流通过的路程长，因而速度较大，对机翼的压强较小；下方气流通过的路程较短，因而速度较小，对机翼的压强较大。
飞机的升力：气流在机翼上下表面由于流速不同、压强不同产生的压力差，这就是向上的升力。
机翼的形状是：
上凸下平的
思考分析
拓展实验
用传感器研究气体压强与流速的关系
抽气机
气体压强传感器
三节直径不同的塑料管连接在一起，然后与抽气机相通。当抽气 机抽气时，在同一段时间内，通过三节塑料管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。把三个气体压强传感器分别接入管内，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压强的数值。看看是不是气体流速大的地方压强小
如图是某同学分析飞机如何获得升力时所画的示意图。下列说法正确的是( )
A.飞机获得升力利用了流体流速大的位置压强大的原理
B.根据机翼上凸下平分析出机翼上方空气流速大
C.根据所知原理可推理出机翼下方空气压强小
D.机翼受到空气向上的压力小于向下的压力
B
经典例题
答案：B
解析：A.根据流体压强与流速的关系，流速越大的位置，压强越小。飞机获得升力利用了流体流速大的位置压强小的原理。故A错误；
B.观察机翼的形状，机翼上方是凸起的，而下方是平的。当飞机飞行时，机翼上方的空气需要流经更长的路程，所以流速会相对较大。因此，根据机翼上凸下平的形状，我们可以分析出机翼上方空气流速大。故B正确；
C.飞机机翼上凸下平，机翼上方空气流速大，压强小。机翼下方空气流速小，所以压强相对较大。故C错误；
D.飞机获得升力的原因，是机翼下方空气对机翼向上的压强大于上方空气对机翼向下的压强，所以机翼受到空气向上的压力大于向下的压力，这个压力差使飞机获得向上的升力。故D错误。
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
在流体中，流速越大的位置压强越小。
机翼上下表面存在压力差
机翼上表面空气流速快，压强小
机翼下表面空气流速慢，压强大
课堂练习
1.你是否有过这样的经历：撑一把雨伞行走在雨中，如图所示，一阵大风吹来，竖直方向伞面可能被“吸”，发生形变.下列有关这一现象及其解释，正确的是( )
A.伞面被向下“吸”
B.伞上方的空气流速大于下方
C.伞上方的空气流速等于下方
D.伞上方的空气流速小于下方
B
1.答案：B
解析：等质量的空气在相同的时间内同时通过伞的上表面和下表面，由于上表面弯曲，下表面平直，所以空气通过上表面的流速大，通过下表面的流速较小.因为伞上方的空气流速大，压强较小；伞下方的空气流速小，压强大，所以伞面受到一个向上的压强差，伞被向上“吸”.
故B正确.
2.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，“ ”为安装在过道中的换气扇，其中既有效又节能的是( )
A. B.
C. D.
C
2.答案：C
解析：图A、B中，过道两端的通风道结构均相同，所以通风道中的空气流动速度也都相同，过道中的空气很难流动，通风问题不能解决。图C中，过道右端的通风道有凸起，所以过道右端通风道中的风速较大，过道右端的气压小于左端的气压，空气会从过道的左端流向右端，过道中有风通过，此方案不需要消耗其他能量，既有效又节能，符合题意。图D中，过道中有换气扇，使用换气扇可以解决过道中的空气流动问题，但需要消耗电能，所以此方案虽有效但不节能。
3.如图所示，两个完全相同的机翼模型a和b都只能沿竖直方向上下自由运动，A、B两弹簧测力计的示数分别为 Fa、Fb，下列说法正确的是( )
A.当风向反向时，模型a将下降
B.当风突然停止时，模型b将下降
C.当相同的风速吹向飞机模型时，FaD.当相同的风速吹向飞机模型时，Fa>Fb
C
3.答案：C
解析：A.当风向反向时，模型a上表面的空气流速较快，压强较小，在竖直向上的压力差的作用下，将上升，故A错误；B.有风时，模型b下表面的空气流速较快，压强较小，在竖直向下的压力差的作用下，将下降，当风突然停止时，压力差消失，模型b将上升，故B错误；CD.如图所示，a的形状类似于机翼，气流流过时，上方空气流速大、压强小，下方空气流速小、压强大，会产生向上的升力，所以弹簧测力计A的示数变小；图中b的形状是装反了的机翼，气流流过时，下方空气流速大、压强小，上方空气流速小、压强大，会产生向下的力，所以弹簧测力计B的示数变大；所以Fa4.根据学过的连通器原理，当水不流动时，各容器的液面总保持相平。如图当水流动时，竖直细管中水柱的高度却不相同，说明水平管中的压强也就不相同，下列选项正确的是( )
A.甲管中水流速大，压强大
B.甲管中水流速大，压强小
C.甲管中水流速小，压强大
D.甲管中水流速小，压强小
C
4.答案：C
解析：由题意可知，甲管中水流流速最小，丙管中水流流速最大，根据流体压强与流速的关系可知，甲管中压强最大，丙管中压强最小，故C正确，ABD错误。
故选C。
5.下列实例中，能利用流体压强与流速的关系解释的是( )
A.拦河坝上窄下宽更加稳固 B.用活塞式抽水机抽水
C.飞机机翼上凸下平获得升力 D.船只利用船闸在上下游之间往返
C
5.答案：C
解析：A.根据 可知，河水越深压强越大，拦河坝上窄下宽更加稳固，故A不符合题意；
B.活塞式抽水机抽水是利用了大气压强的原理，故B不符合题意；
C.在流体中，流速越大的位置压强越小，飞机机翼上凸下平，上面压强小，下面压强大，产生了压强差，从而获得升力，故C符合题意；
D.船只利用船闸在上下游之间往返是利用了连通器的原理，上端开口和下端连通，故D不符合题意。
故选C。
谢谢

展开更多......

收起↑