资源简介

(共35张PPT)
第八章 压强
8.4
流体的压强与流速的关系
飞机使人类实现了翱翔蓝天的梦想。
当今，大型运输机(图8-4-1)有五六层楼那么高，能装载几十吨货物，一次飞行距离可超过 5000 km。是什么力将如此庞然大物托上蓝天的呢
我们知道，只有当飞机滑行到一定的速度时，飞机才会腾空而起。可见，使飞机升空的力一定与飞机的运动有关。那么，使飞机上升的力究竟是怎样产生的呢
探究流体的压强与流速的关系
水、空气等都具有流动性，统称为流体(fluid)。流体流动时，在流速不同的地方会表现出一种奇妙的特性。
奇妙的实验
1.向两张下垂的纸中间吹气 [图 8-4-2(a)]，你观察到什么现象 沿着下垂的纸面上方吹气[图8-4-2(b)]，你观察到什么现象
图8-4-2 强的纸片
图8-4-2 强的纸片
向两张下垂的纸中间吹气，会发现两张纸向中间靠拢。这是因为吹气时，两张纸中间空气流速加大，流速大的地方压强小，两张纸被两边气压压向中间。沿着下垂的纸面上方吹气，纸条会飘起来。这是因为纸条上方空气流速加大，压强减小，纸条在压强差的作用下飘起来。
2.如图8-4-3 所示，先用手托住乒乓球，然后用力向玻璃漏斗管内吹气，此时松开手乒乓球会下落吗
乒乓球不会下落。这是因为吹气时，乒乓球上方空气流速变大，压强减小，乒乓球在上下方压强差的作用下不会下落。
3.如图8-4-4所示，将一根塑料吸管弯成直角，在弯折处开一个洞，插入水中，从水平管口向里吹气，你观察到什么现象
请分析这三个实验的现象，归纳出结论。
会发现有水雾从洞口喷出。这是因为吹气时洞口处气流变快，洞口处气压减小，杯子中的水在外界大气压的作用下被压上来。
从上面的三个实验现象，可以归纳出流体的压强与流速的关系：
流速大的地方，压强小；流速小的地方，压强大。
升力的产生
认识升力
如图 8-4-5 所示，取一个飞机机翼模型装在支架上，把电风扇置于机翼模型的正前方。当电风扇对着机翼吹风时，可以看到什么现象
当电风扇通电运转时，看到机翼模型升起。
如果把飞机机翼模型的凸面向下，再向它吹风时，会看到机翼模型下降，因为这时气流经过模型下方的流速大于上方的流速，模型下方的空气压强比上方的空气压强小，于是就产生了使机翼模型下降的力。
原来，由于飞机机翼的特殊形状 (上表面弯曲，下表面平坦)，气流经过机翼模型上方的流速比下方的流速大 (图8-4-6)。根据流体压强与流速的关系，流体流动时，流速大的地方压强小，流速小的地方压强大。
所以，机翼模型上方的空气压强比下方的空气压强小，于是向上、向下的压力差就产生了使机翼模型上升的力。
现在，你能解释飞机升力(lift force)产生的原因了吗
飞机的机翼是人类仿照鸟的翅膀设计出来的。仔细观察鸟的翅膀，你会发现它具有与飞机机翼相似的形状。因此，飞鸟展开双翅，即使不扑打，也能在空中滑翔而不会跌下来，这与飞机获得升力的原理相同(图8-4-7)。
图8-4-7 飞鸟获得升力的原因
我国的航空工业起步较晚，新中国成立后，几代科学家和航空技术人员，在极其困难的条件下，通过自主研发，使我国的航空工业快速发展，并进入了世界先进行列。今天，我国自主建造了C919大型客机(图8-4-8)及歼-20、运-20等先进飞机，中国在航空领域的综合实力得到了较大的提高。
图8-4-8 C919大型客机
1912年秋天，当时世界上最大的远洋巨轮“奥林匹克号”正在大海中航行。在距它 100 m 以外有一艘比它小得多的“豪克号”铁甲巡洋舰，正与它平行高速航行着。突然间，“豪克号”像着了魔似的失去控制，向巨轮冲过去，把巨轮的船舷撞了一个大洞。图8-4-9模拟了当时事故发生的场景。
学了本节的内容后，你知道这个“魔”是怎么回事了吗
水翼船(图8-4-10)下部有类似飞机机翼的水翼，船在水中高速航行时浸在水中的水翼会获得升力，将船体托出水面，这样就减少了船体与水的接触面，从而减少水对船的阻力，提高航速。
流体压强与流速的关系，也被应用于乒乓球、足球的训练与比赛中，形成了弧圈球、“香蕉球”等技术。
1.(山东青岛一模)如图所示是汽车车顶的外掀式天窗。行驶时，将天窗前面关闭，后面微微向上打开，就能起到通风作用。这是由于天窗打开后加大了车顶空气的流速，天窗外的气体压强________车内的气体压强，从而“抽出”车内污浊的空气。
小于
2.(武威中考)我国国产大飞机鲲龙 AG600，是目前全球在研的最大的水陆两栖飞机，我国拥有所有核心技术完全知识产权，该机于2021年3月4日完成灭火任务系统首次科研试飞。AG600 可以通过在水面 20s的滑行，一次汲水 12t，汲水后飞机在空中匀速直线飞行时，向上的升力_______飞机总共的重力；飞行时机翼上方受到空气的压力_______下方受
到空气的压力。(均选填“大于”
“小于”或“等于”)
等于
小于
自我评价与作业
1.在活动 1 的实验中哪个效果最好 做好实验的关键是什么
“倔强的纸片”效果最好，此实验容易成功，且材料获取方便；“不听话的乒乓球”实验，关键是吹出气体的速度，如果速度过小容易失败；“简易喷雾器”实验，关键是材料的制作，如果开得洞过小，下管没有竖直，水不仅不上来，还会从下面冒出气泡。
2.飞机在空中飞行与轮船在海面上航行，它们受到向上的托力各是怎样产生的 有什么异同
由于飞机机翼的特殊形状，气流经过机翼上方的流速比下方的流速大，根据流速与压强的关系，机翼上方的空气压强比下方的空气压强小，于是就产生了使飞机上升的托力。由于轮船漂浮在海面上，故海水对轮船有竖直向上的托力。飞机在空中飞行时受到的向上的托力是升力；轮船在海面上航行受到的向上的托力是浮力。它们受到的都是流体施加的向上的托力，都是压力差。
3.唐代诗人杜甫在《茅屋为秋风所破歌》中写道：“八月秋高风怒号，卷我屋上三重茅。”诗句中包含了什么物理知识
这句诗中包含以下物理知识：
(1)力的作用效果
风具有能量，能够对茅草屋上的茅草施加力，使茅草的运动状态发生改变。“卷我屋上三重茅”体现了风对茅草有力的作用，使茅草从静止状态变为运动状态，体现了力可以改变物体的运动状态。
(2)流体压强与流速的关系
秋高风急，空气流动速度快。当风快速吹过屋顶时，屋顶上方空气流速快，压强小；而屋顶下方空气流速相对较慢，压强大这样就产生了一个向上的压强差，使得茅草容易被“卷”起来，体现了流体流速越大的地方压强越小。
4.高铁站的站台上有一道黄色安全线，要求乘客必须站在安全线外候车(图8-4-11)，这是为什么
火车在运动过程中，会带动火车周围空气随火车一起以一定的速度运动，根据流体压强与流速的关系可知，火车周围空气流速大，压强小，人若站在火车附近，人靠近火车一侧压强小，外侧压强大，形成压强差，在压强差的作用下，人会被“推”向火车，容易发生危险。
寻找合适的材料，按下面介绍的方法做一做飞机机翼升力的实验。
找一个纸杯，沿纵向剪下一块，做成如图 8-4-12(a) 中机翼的形状。在桌子边缘用书、铅笔、刻度尺将机翼模型按图8-4-12(b)所示放置，使之平衡。
图8-4-12 升力小实验
用电吹风的冷风挡吹机翼模型的上方，机翼模型将________ (选填“升高”或“下降”)。

展开更多......

收起↑