8.4 流体压强与流速的关系(导学案)【教师版 学生版】

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8.4 流体压强与流速的关系(导学案)【教师版 学生版】

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8.4 大气压强与人类生活 (导学案)
【学习目标】
1. 知道流体压强与流速的关系,知道升力的产生(物理观念)
2. 通过实践操作从小实验中,用归纳法、转换法等总结出流体压强与流速的关系,进而了解升力的产生,解释生活中现象(科学思维、科学探究)
3. 生活中随处可见流体,通过学习认识到压强与流速的关系、升力的产生,认识到物理知识与生活生产、科技发展的密不可分,从而加深对科学探索的热爱(科学态度与责任)
【学习重点】探究并掌握流体压强与流速的关系;升力的产生
【学习难点】能够运用流体压强与流速的关系解释生活和科技中的相关现象
【自主预习】阅读教材第92页第4节《流体压强与流速的关系》,并完成以下内容:
1. 探究流体压强与流速的关系
(1)水、空气等都具有流动性,统称为流体。流体流动时,在流速不同的地方会表现出一种奇妙的特性。
(2)通过实验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。
2. 升力的产生
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。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。这个上升的力就是升力。
我的疑问:______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
【合作探究】
探究一、探究流体压强与流速的关系
1、观察下列表中的现象,可以自己与小组同学完成相关实验,并思考表格中的问题,讨论出现以下现象的原因是什么?
图示
现象 1.向两张下垂的纸中间吹气[图(a)],你观察到什么现象 沿着下垂的纸面上方吹气[图(b)],你观察到什么现象 2.如图所示,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 3.如图所示,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
结论 【探究归纳】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。
【例题1】历如图所示,某同学在探究流速大小对流体压强的影响时,从漏斗口向下用力吹气,当他将手指移开时,乒乓球 (选填“会”、“不会”)下落。该现象可说明乒乓球上方气体流速 (选填“增大”、“减小”或“不变”)、压强 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】 不会 增大 变小
【解析】[1][2][3]在气体中,流速越大(小)的位置,压强越小(大)。当从漏斗处向下用力吹气时,增大乒乓球上方空气的流动速度,压强减小,乒乓球下面的压强不变,乒乓球下面的压强大于上面的压强,乒乓球在压强差的作用下悬浮在漏斗中不会下落。
探究二、升力的产生
1、升力的产生
图例 现象 结论
流动的空气使机翼模型升起 如图所示,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 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。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。
机翼模型上下方的空气流速不同,压强也不同
2、升力的应用
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。
水翼船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。
两艘船并行航行时,两艘船之间的水的流速增大,压强减小,外侧的水流速较小,压强大,内外形成压强差,两艘船靠近,会相撞,所以两艘船不能并行航行。
【例题2】1.风洞是一种利用人造气流模拟自然环境的实验设备,在航空航天、汽车工业、建筑设计等领域发挥着重要的作用。如图将飞行器固定在风洞中,通过人工产生并控制气流,模拟飞行器飞行时周围气体的流动。检测时,其上方气体的流速大,压强 ,从而获得升力。
【答案】小
【解析】飞行器的上方是弧形,空气流过上方时流速大,压强小,飞行器下方是平面,空气的流速小,压强大,这一压强差使飞行器获得竖直向上的升力。
2. 小王同学看到空中翱翔的飞机,他想探究飞机升力大小与哪些因素有关,和同学们讨论后,他们提出了以下三种猜想:
猜想1:上平下凸的机翼比上凸下平的机翼产生的升力大;
猜想2:升力大小与飞机的飞行速度有关;
猜想3:升力大小与飞机的迎角有关。
(1)根据所学知识,小王判断猜想1是 (选填“正确”或“不正确”)的,判断的依据是 。
(2)为探究猜想2,如图所示,将一架飞机模型水平固定在升力测力计上,用电风扇以不同的风速进行多次实验。测得数据如表1:
表1
风速v(m/s) 0 5 10 15 20 25
升力F(N) 0 0.5 2 4 7 11.5
分析表中数据可知,飞机升力F与飞行速度v的变化关系为: 。
(3)在验证猜想2后,小王改变迎角(机翼轴线与水平气流方向的夹角)大小,用电风扇以相同的风速进行多次实验,测得数据如表2:
表2
迎角(°) 0 5 10 15 20
升力F(N) 2.5 5.2 7.6 10 3.5
①分析数据可知,飞机的飞行速度一定,迎角由逐渐增大到的过程中,升力的变化特点是( )
A.逐渐变大 B.逐渐变小 C.先增大后减小 D.先减小后增大。
②小王由此认为:相同情况下,飞机飞行时能获得最大升力的迎角为15°,你认为他的判断是 (选填“正确”或“不正确”)的,理由是 。
【答案】(1) 不正确 见解析
(2)飞机受到的升力随风速的增大而增大
(3) C 不正确 见解析
【解析】【小题1】[1][2]若机翼上平下凸,上方空气流速小、压强大,下方空气流速大、压强小,合力向下,无法产生升力,故猜想1不正确。
【小题2】由表中数据可知,飞机受到的升力随风速的增大而增大。
【小题3】[1]分析数据可知,飞机的飞行速度一定,迎角逐渐增大到的过程中,升力的变化特点是先增大后减小,故ABD不符合题意,C符合题意。
[2][3]实验中迎角只在0°~20°范围内探究,且数据较少、数据间隔(5°)较大测量的,不能确定15°就是获得最大升力的迎角。可能在10°~15°或15°~20°还有更大升力的存在,需进一步细化测量才能确定最大升力的迎角,则飞机飞行时能获得最大升力的迎角为15°,是不正确的。
【归纳整理】
【精讲点拨】
利用流体压强和流速关系解释有关现象的方法
(1)确定流速大的地方在哪里(或分析物体形状,物体凸起部分周围流体的流速大;
(2)确定压强大的地方在哪里,进而确定压强差的方向;
(3)根据压强差的作用分析产生的现象。
【课堂练习】
1.图中的物理现象,不能用流体的压强与流速的关系解释的是( C )
A.甲图中,向乒乓球中间吹气,乒乓球向中间靠拢
B.乙图中,推动活塞,集气瓶中的水沿吸管流出
C.丙图中,点燃蜡烛后,孔明灯飞上了天空
D.丁图中,C919飞机机翼做成上凸下平
2.如图,鸟的翅膀与飞机机翼相似,上凸下平,能在天空中自由飞翔,当鸟飞翔时( A )
A.翅膀上方的空气流速大,压强小 B.翅膀上方的空气流速小,压强大
C.翅膀下方的空气流速大,压强大 D.翅膀下方的空气流速小,压强小
3.如图所示是北美草原犬鼠洞穴的横截面示意图,它有两个出口,当风吹过隆起的洞口A表面时,风速较大,吹过平坦的洞口B表面时,风速较小,从而给洞中的犬鼠带去习习凉风,则下列有关洞内风向分析正确的是( B )
A.风总是从A口吹入,B口吹出 B.风总是从B口吹入,A口吹出
C.风总是从A、B口同时吹入 D.风总是不会吹入任一洞口
4.乐山某初中学校开展以“苍穹”为主题的飞机模型制作大赛,要让飞机获得升力,机翼横截面的形状应设计成( B )
A. B. C. D.
5.为解决地下“工”字形过道的通风问题,小明设计了如下四种方案。图中黑色部分为墙体凸出部分,M为安装在过道顶的换气扇。下列方案中既有效又节能的是( D )
A. B.
C. D.
6.用吸管喝饮料,是靠  大气压 把饮料压上来的。手握两张纸,如图所示,让纸自然下垂,在两张纸中间向下吹气,纸向中间靠拢,是因为两张纸中间的空气流速变大,压强  变小 (选填“变大”或“变小”)。
7.如图所示为一个上端两侧开口的容器,容器内装适量的水,当容器内的水静止时,用一个管子沿容器B侧吹气时,容器B侧中的液面会 上升 (选填“上升”或“下降”),说明对于流动的气体,在流速大的地方压强 小 。
8.如图所示是家用煤气灶灶头的示意图,使用时打开煤气阀门,拧动点火装置,煤气和空气在进口处混合流向燃烧头被点燃,而煤气不会从进口处向空气中泄漏,其原因是进口处煤气流速  大 (选填“大”或“小”),压强  小于 (选填“大于”、“小于”或“等于”)大气压强。此原理如果应用在高速列车的候车过程中,为了安全起见,高速列车的速度越大,人离轨道的距离要越  远 (选填“远”或“近”)。
9.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。”请你和小南一起分析诗中包含的物理道理:在流体中,流速大的地方  压强小 。如图所示,风吹过时,屋顶上方的空气流速增大,导致屋顶上方的气压  变小 (选填“变大”或“变小”),而屋内气压正常,使屋顶受到向  上 的压力差(选填“上”或“下”)。力能改变物体的  运动状态 ,从而“卷”走“三重茅”。
10.如图甲,是生活中常见的塑料瓶,瓶盖上的竖条纹是为了  增大摩擦力 ;如图乙,往塑料瓶里倒入适量热水并晃一晃,然后把热水倒出,迅速盖上瓶盖,过一会儿瓶子变瘪了,证明了  大气压强 的存在;如图丙,把塑料瓶平放在水平桌面上,用吸管在右侧沿平行于瓶身方向吹气,会看到瓶子向  右 (选填“左”或“右”)运动。
【课后巩固】
1.下列现象可以用流体压强与流速的关系解释的是( )
A.壁纸刀的刀刃做得很锋利
B.拦河大坝建成上窄下宽
C.飞机机翼的截面上凸下平
D.高原地区使用高压锅煮食物
【答案】C
【解析】A. 壁纸刀的刀刃做的很锋利,是通过减小受力面积增大压强,与流体压强无关,故A不符合题意;
B. 拦河大坝建成上窄下宽,是因为液体压强随深度增加而增大,拦河坝底部所受的压强更大,与流体压强无关,故B不符合题意;
C. 飞机机翼的截面上凸下平,飞机飞行时,机翼上表面空气流速快,压强小,于是就能获得向上的压强差,获得向上的升力,故C符合题意;
D. 使用高压锅煮食物是因为液体沸点与气压有关,与流体压强无关,故D不符合题意。
故选C。
2.学习了“流体压强”的知识后,聪明的小明做了如下的实验,他用3D打印机制作了四种模型,分别固定在支架上如图所示,其中能获得向上升力的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】AB.该模型上下对称,模型上下的空气流速差不多,所以不会获得向上升力,故AB错误;
C.因为模型上表面弯曲,下表面平直,相同时间内,空气经过上方的路程比下方路程长,流速大,压强小,模型在压强差下产生向上的升力,故C正确;
D.因为模型下表面弯曲,上表面平直,相同时间内,空气经过下方的路程比上方路程长,流速大,压强小,模型在压强差下产生向下的力,故D错误。
故选C。
3.如图所示是中国科技馆的“球吸”展项,当向两球中间吹气,两球会相互靠拢,出现“球吸”现象。这是因为吹气时,两球间( )
A.流速大压强小 B.流速小压强小
C.流速大压强大 D.流速小压强大
【答案】A
【解析】气流从两只球中间的缝隙通过时,由于中间空气流速快、压强小,两侧空气流速慢、压强大,所以会发现两只小球向中间靠拢,即“球吸”现象的原理是流体压强与流速的关系。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
4.如图所示,是飞机机翼的截面图,当飞机水平飞行时( )
A.机翼下方空气速度大,压强小 B.机翼下方空气速度大,压强大
C.机翼上方空气速度大,压强大 D.机翼上方空气速度大,压强小
【答案】D
【解析】飞机机翼上方的形状更凸,空气流过时路程更长,速度更大;根据流体压强与流速的关系,流速大的地方压强小,所以机翼上方压强小,下方压强大,从而产生向上的升力。故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
5.下列选项是对图中物理现象的解释,其中正确的是( )
A.排水管的U形“反水弯”利用了连通器原理
B.书包背带做得扁而宽,是通过增大受力面积来减小压力
C.用塑料吸管喝饮料,瓶里的饮料是被吸上来的
D.飞机机翼升力利用了气体流速越大的位置压强越大的原理
【答案】A
【解析】A.排水管的U形“反水弯”上端开口,底部连通,利用了连通器原理,故A正确;
B.书包背带做得扁而宽,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强的,故B错误;
C.用塑料吸管喝饮料的原理是:肺部扩张,嘴和吸管内的气压减小,在外界大气压的作用下,饮料被压进嘴里,是利用了大气压,故C错误;
D.飞机机翼升力利用了气体流速越大的位置压强越小的原理,故D错误。
故选 A。
6.如图所示,在倒置的漏斗里放一个乒乓球,用手指托住后从漏斗口向下持续吹气,然后将手指移开,发现乒乓球并不下落。在向下持续吹气的过程中,乒乓球上方气流速度 下方气流速度,导致上方气压 下方气压,从而产生压强差。(选填“大于”“小于”或“等于”)
【答案】 大于 小于
【解析】[1][2]当从漏斗口向下用力吹气时,气流从漏斗壁快速流出,乒乓球上方气流的流速大、压强比较小,乒乓球的下方受到的大气压是不变的,乒乓球下方压强大于上方压强,产生向上的压力差托着乒乓球不会掉下来。
7.如图所示,两支蜡烛并排放置,右侧蜡烛点燃,用一根吸管向左侧未点燃的蜡烛吹气,发现右边蜡烛的火焰自动向左侧偏点燃了左侧蜡烛,这是利用流速大的位置压强 的规律。赛车尾翼的主要作用是在车辆高速行驶时,通过增加向下的压力来增强抓地力,提升行驶稳定性。其上下表面的形状设计成 (选填横截面形状的序号“A”或“B”)更合理。
【答案】小 A
【解析】[1]用一根吸管向左侧未点燃的蜡烛吹气,左侧的空气流速变快,压强变小,右边蜡烛的火焰会自动向左偏,点燃左侧蜡烛,这是利用流速大的位置压强小的规律。
[2] A的上面是平的,下面突出,空气流过时,下面空气的流速大于上面空气的流速,所以赛车尾翼下面压强小,产生向下的压力差,增加对地面的压力,提高车轮的抓地力。
8.为探究液体压强的规律,某中学课外学习小组的同学设计制作了如图所示的装置。他们首先向一个大水槽里灌满水,然后松开铁夹,水流入a、b两管,稳定后,a管中水面的高度为h1,b管中水面的高度为h2,则h1 h2。如果再打开软木塞,在水流动的过程中,h1 h2(均选填“>”“<”或“=”,g取10N/kg)。该实验的目的是探究液体压强与 的关系。
【答案】= > 流速
【解析】[1]由图可知,向一个大水槽里灌满水,然后松开铁夹,水流入a、b两管, a管和b管上端开口,底部连通,二者构成了连通器,并且都盛有水,因此稳定后两管水面等高,即h1=h2。
[2][3]拔掉右端的软木塞后,在水流动的过程中,a管底部较粗,水的流速较小,b管底部较细,水的流速较大,发现a管的水面高度大于b管水面的高度,即h1>h2
由p=ρgh可知a管中水产生的压强大于b管水产生的压强,说明流体流速越大,压强越小,该实验探究液体压强与流速的关系。
9.如图所示是一个竖放的机翼模型,当气流从上向下从它的两侧流过时,画出机翼受到的水平方向力的合力示意图。
【答案】
【解析】机翼左平右凸,当气流从上向下从它的两侧流过时,机翼右侧的流速大、压强小;机翼左侧的流速小、压强大,从而产生水平向右的压强差、所以机翼受到一个水平向右的压力差,即机翼受到水平方向的合力,方向水平向右,作用点画在机翼的重心,如图所示:
10.小明在候机厅发现不同飞机机翼的形状一般不同,那么机翼的形状是否会影响飞机的升力呢?为此小明用硬纸板制作成厚度不同,长度和宽度相同的机翼模型进行了探究,如图所示,用竖直的金属杆穿过机翼模型,将模型挂在弹簧秤上,用可调速的风扇,距机翼模型相同距离,以不同的风速正对着模型吹风,分别读出弹簧测力计的示数,并进行多次实验,整理相关的数据如表。
实验 组别 机翼厚度 不同时速时弹簧秤的示数(N)
0m/s 1m/s 3m/s 6m/s 12m/s
1 2cm 9.5 8.5 7.1 5.1 2.9
2 4cm 10.0 8.6 6.3 3.1 0
3 6cm 11.0 9.1 6.1 2.5 0
(1)用电风扇正对着机翼模型吹风,模型上表面凸起,空气流速快、压强 ,形成一个向 的压力差,故电风扇的风速越大,弹簧秤的示数越 ;
(2)第1组实验中,当风速为6m/s时,机翼模型受到的升力为 N;
(3)根据表格数据,分析机翼模型的升力和机翼厚度之间的关系:在机翼长度和宽度都相同时。机翼厚度越大,产生的升力越 。
【答案】(1) 小 上 小
(2)4.4
(3)大
【解析】(1)[1][2]根据流体压强与流速的关系,流速越大的地方,压强越小。机翼模型上表面凸起,空气流速快,所以压强小,下表面空气流速慢,压强大,因此形成一个向上的压力差。
[3]电风扇的风速越大,升力越大,弹簧秤的示数等于机翼模型的重力减去升力,所以弹簧秤的示数越小。
(2)第 1 组实验中,当风速为0m/s时,弹簧秤的示数9.5N等于机翼模型的重力G。当风速为6m/s时,弹簧秤的示数为5.1N,机翼模型受到的升力
(3)三次实验中,速度为1m/s时的升力分别为9.5N-8.5N=1N
10.0N-8.6N=1.4N
11.0N-9.1N=1.9N
三次实验中机翼长度和宽度都相同,机翼的厚度不同,机翼的厚度越大,产生的升力越大,故结论为:在机翼长度和宽度都相同时,机翼厚度越大,产生的升力越大。
【课后自评】
这节课我给自己☆☆☆☆☆颗星。
我的收获:______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
我的错题:
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8.4 大气压强与人类生活 (导学案)
【学习目标】
1. 知道流体压强与流速的关系,知道升力的产生(物理观念)
2. 通过实践操作从小实验中,用归纳法、转换法等总结出流体压强与流速的关系,进而了解升力的产生,解释生活中现象(科学思维、科学探究)
3. 生活中随处可见流体,通过学习认识到压强与流速的关系、升力的产生,认识到物理知识与生活生产、科技发展的密不可分,从而加深对科学探索的热爱(科学态度与责任)
【学习重点】探究并掌握流体压强与流速的关系;升力的产生
【学习难点】能够运用流体压强与流速的关系解释生活和科技中的相关现象
【自主预习】阅读教材第92页第4节《流体压强与流速的关系》,并完成以下内容:
1. 探究流体压强与流速的关系
(1)水、空气等都具有流动性,统称为 。流体流动时,在流速不同的地方会表现出一种奇妙的特性。
(2)通过实验可以归纳出流体的压强与流速的关系:
流速大的地方, ;流速小的地方, 。
2. 升力的产生
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 。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 ,于是向上、向下的 就产生了使机翼模型上升的力。这个上升的力就是 。
我的疑问:______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
【合作探究】
探究一、探究流体压强与流速的关系
1、观察下列表中的现象,可以自己与小组同学完成相关实验,并思考表格中的问题,讨论出现以下现象的原因是什么?
图示
现象 1.向两张下垂的纸中间吹气[图(a)],你观察到什么现象 沿着下垂的纸面上方吹气[图(b)],你观察到什么现象 2.如图所示,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 3.如图所示,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
结论 【探究归纳】流体的压强与流速的关系: 。
【例题1】历如图所示,某同学在探究流速大小对流体压强的影响时,从漏斗口向下用力吹气,当他将手指移开时,乒乓球 (选填“会”、“不会”)下落。该现象可说明乒乓球上方气体流速 (选填“增大”、“减小”或“不变”)、压强 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
探究二、升力的产生
1、升力的产生
图例 现象 结论
流动的空气使机翼模型升起 如图所示,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 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。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。
机翼模型上下方的空气流速不同,压强也不同
2、升力的应用
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。
水翼船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。
两艘船并行航行时,两艘船之间的水的流速增大,压强减小,外侧的水流速较小,压强大,内外形成压强差,两艘船靠近,会相撞,所以两艘船不能并行航行。
【例题2】1.风洞是一种利用人造气流模拟自然环境的实验设备,在航空航天、汽车工业、建筑设计等领域发挥着重要的作用。如图将飞行器固定在风洞中,通过人工产生并控制气流,模拟飞行器飞行时周围气体的流动。检测时,其上方气体的流速大,压强 ,从而获得升力。
2. 小王同学看到空中翱翔的飞机,他想探究飞机升力大小与哪些因素有关,和同学们讨论后,他们提出了以下三种猜想:
猜想1:上平下凸的机翼比上凸下平的机翼产生的升力大;
猜想2:升力大小与飞机的飞行速度有关;
猜想3:升力大小与飞机的迎角有关。
(1)根据所学知识,小王判断猜想1是 (选填“正确”或“不正确”)的,判断的依据是 。
(2)为探究猜想2,如图所示,将一架飞机模型水平固定在升力测力计上,用电风扇以不同的风速进行多次实验。测得数据如表1:
表1
风速v(m/s) 0 5 10 15 20 25
升力F(N) 0 0.5 2 4 7 11.5
分析表中数据可知,飞机升力F与飞行速度v的变化关系为: 。
(3)在验证猜想2后,小王改变迎角(机翼轴线与水平气流方向的夹角)大小,用电风扇以相同的风速进行多次实验,测得数据如表2:
表2
迎角(°) 0 5 10 15 20
升力F(N) 2.5 5.2 7.6 10 3.5
①分析数据可知,飞机的飞行速度一定,迎角由逐渐增大到的过程中,升力的变化特点是( )
A.逐渐变大 B.逐渐变小 C.先增大后减小 D.先减小后增大。
②小王由此认为:相同情况下,飞机飞行时能获得最大升力的迎角为15°,你认为他的判断是 (选填“正确”或“不正确”)的,理由是 。
【归纳整理】
【精讲点拨】
利用流体压强和流速关系解释有关现象的方法
(1)确定流速大的地方在哪里(或分析物体形状,物体凸起部分周围流体的流速大;
(2)确定压强大的地方在哪里,进而确定压强差的方向;
(3)根据压强差的作用分析产生的现象。
【课堂练习】
1.图中的物理现象,不能用流体的压强与流速的关系解释的是(  )
A.甲图中,向乒乓球中间吹气,乒乓球向中间靠拢
B.乙图中,推动活塞,集气瓶中的水沿吸管流出
C.丙图中,点燃蜡烛后,孔明灯飞上了天空
D.丁图中,C919飞机机翼做成上凸下平
2.如图,鸟的翅膀与飞机机翼相似,上凸下平,能在天空中自由飞翔,当鸟飞翔时(  )
A.翅膀上方的空气流速大,压强小 B.翅膀上方的空气流速小,压强大
C.翅膀下方的空气流速大,压强大 D.翅膀下方的空气流速小,压强小
3.如图所示是北美草原犬鼠洞穴的横截面示意图,它有两个出口,当风吹过隆起的洞口A表面时,风速较大,吹过平坦的洞口B表面时,风速较小,从而给洞中的犬鼠带去习习凉风,则下列有关洞内风向分析正确的是(  )
A.风总是从A口吹入,B口吹出 B.风总是从B口吹入,A口吹出
C.风总是从A、B口同时吹入 D.风总是不会吹入任一洞口
4.乐山某初中学校开展以“苍穹”为主题的飞机模型制作大赛,要让飞机获得升力,机翼横截面的形状应设计成(  )
A. B. C. D.
5.为解决地下“工”字形过道的通风问题,小明设计了如下四种方案。图中黑色部分为墙体凸出部分,M为安装在过道顶的换气扇。下列方案中既有效又节能的是(  )
A. B.
C. D.
6.用吸管喝饮料,是靠   把饮料压上来的。手握两张纸,如图所示,让纸自然下垂,在两张纸中间向下吹气,纸向中间靠拢,是因为两张纸中间的空气流速变大,压强   (选填“变大”或“变小”)。
7.如图所示为一个上端两侧开口的容器,容器内装适量的水,当容器内的水静止时,用一个管子沿容器B侧吹气时,容器B侧中的液面会  (选填“上升”或“下降”),说明对于流动的气体,在流速大的地方压强  。
8.如图所示是家用煤气灶灶头的示意图,使用时打开煤气阀门,拧动点火装置,煤气和空气在进口处混合流向燃烧头被点燃,而煤气不会从进口处向空气中泄漏,其原因是进口处煤气流速   (选填“大”或“小”),压强   (选填“大于”、“小于”或“等于”)大气压强。此原理如果应用在高速列车的候车过程中,为了安全起见,高速列车的速度越大,人离轨道的距离要越   (选填“远”或“近”)。
9.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。”请你和小南一起分析诗中包含的物理道理:在流体中,流速大的地方   。如图所示,风吹过时,屋顶上方的空气流速增大,导致屋顶上方的气压   (选填“变大”或“变小”),而屋内气压正常,使屋顶受到向   的压力差(选填“上”或“下”)。力能改变物体的   ,从而“卷”走“三重茅”。
10.如图甲,是生活中常见的塑料瓶,瓶盖上的竖条纹是为了   ;如图乙,往塑料瓶里倒入适量热水并晃一晃,然后把热水倒出,迅速盖上瓶盖,过一会儿瓶子变瘪了,证明了   的存在;如图丙,把塑料瓶平放在水平桌面上,用吸管在右侧沿平行于瓶身方向吹气,会看到瓶子向   (选填“左”或“右”)运动。
【课后巩固】
1.下列现象可以用流体压强与流速的关系解释的是( )
A.壁纸刀的刀刃做得很锋利
B.拦河大坝建成上窄下宽
C.飞机机翼的截面上凸下平
D.高原地区使用高压锅煮食物
2.学习了“流体压强”的知识后,聪明的小明做了如下的实验,他用3D打印机制作了四种模型,分别固定在支架上如图所示,其中能获得向上升力的是( )
A. B.
C. D.
3.如图所示是中国科技馆的“球吸”展项,当向两球中间吹气,两球会相互靠拢,出现“球吸”现象。这是因为吹气时,两球间( )
A.流速大压强小 B.流速小压强小
C.流速大压强大 D.流速小压强大
4.如图所示,是飞机机翼的截面图,当飞机水平飞行时( )
A.机翼下方空气速度大,压强小 B.机翼下方空气速度大,压强大
C.机翼上方空气速度大,压强大 D.机翼上方空气速度大,压强小
5.下列选项是对图中物理现象的解释,其中正确的是( )
A.排水管的U形“反水弯”利用了连通器原理
B.书包背带做得扁而宽,是通过增大受力面积来减小压力
C.用塑料吸管喝饮料,瓶里的饮料是被吸上来的
D.飞机机翼升力利用了气体流速越大的位置压强越大的原理
6.如图所示,在倒置的漏斗里放一个乒乓球,用手指托住后从漏斗口向下持续吹气,然后将手指移开,发现乒乓球并不下落。在向下持续吹气的过程中,乒乓球上方气流速度 下方气流速度,导致上方气压 下方气压,从而产生压强差。(选填“大于”“小于”或“等于”)
7.如图所示,两支蜡烛并排放置,右侧蜡烛点燃,用一根吸管向左侧未点燃的蜡烛吹气,发现右边蜡烛的火焰自动向左侧偏点燃了左侧蜡烛,这是利用流速大的位置压强 的规律。赛车尾翼的主要作用是在车辆高速行驶时,通过增加向下的压力来增强抓地力,提升行驶稳定性。其上下表面的形状设计成 (选填横截面形状的序号“A”或“B”)更合理。
8.为探究液体压强的规律,某中学课外学习小组的同学设计制作了如图所示的装置。他们首先向一个大水槽里灌满水,然后松开铁夹,水流入a、b两管,稳定后,a管中水面的高度为h1,b管中水面的高度为h2,则h1 h2。如果再打开软木塞,在水流动的过程中,h1 h2(均选填“>”“<”或“=”,g取10N/kg)。该实验的目的是探究液体压强与 的关系。
9.如图所示是一个竖放的机翼模型,当气流从上向下从它的两侧流过时,画出机翼受到的水平方向力的合力示意图。
10.小明在候机厅发现不同飞机机翼的形状一般不同,那么机翼的形状是否会影响飞机的升力呢?为此小明用硬纸板制作成厚度不同,长度和宽度相同的机翼模型进行了探究,如图所示,用竖直的金属杆穿过机翼模型,将模型挂在弹簧秤上,用可调速的风扇,距机翼模型相同距离,以不同的风速正对着模型吹风,分别读出弹簧测力计的示数,并进行多次实验,整理相关的数据如表。
实验 组别 机翼厚度 不同时速时弹簧秤的示数(N)
0m/s 1m/s 3m/s 6m/s 12m/s
1 2cm 9.5 8.5 7.1 5.1 2.9
2 4cm 10.0 8.6 6.3 3.1 0
3 6cm 11.0 9.1 6.1 2.5 0
(1)用电风扇正对着机翼模型吹风,模型上表面凸起,空气流速快、压强 ,形成一个向 的压力差,故电风扇的风速越大,弹簧秤的示数越 ;
(2)第1组实验中,当风速为6m/s时,机翼模型受到的升力为 N;
(3)根据表格数据,分析机翼模型的升力和机翼厚度之间的关系:在机翼长度和宽度都相同时。机翼厚度越大,产生的升力越 。
【课后自评】
这节课我给自己☆☆☆☆☆颗星。
我的收获:______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
我的错题:
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 (共 2 页)
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