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1、9.4 流体压强与流速的关系,中国利剑无人机,授课教师：黄顶恒,几十吨重的飞机为什么能腾空而起？,导学目标1、了解什么是流体.2、学会通过实验探究流体的压强与流速的 关系3、了解飞机的升力教学重点与难点重点：1.流体的压强与流速的关系,2.飞机的升力难点：运用流体的压强与流速的关系解释日常生活的现象,一次海难,“泰坦尼克”号1912年4月处女航时撞上冰山后沉没。1912年秋天，与“泰坦尼克”号齐名的奥林匹克号正在大海上航行，在距离这艘当时世界上最大远洋轮的100米处，有一艘比它小得多的铁甲巡洋舰豪克号正在向前疾驶，两艘船似乎在比赛，彼此靠得较拢，平行着驶向前方忽然，正在疾驶中的豪克号好像被大船
2、吸引似 地，一点也不服从舵手的操纵，竟一头向奥林匹克号闯去最后，豪克号的船头撞 在奥林匹克号的船舷上，撞出个大洞，酿成一件重大海难事故,乘客为什么必须站在安全线以外的位置候车?,前苏联发生过一起奇怪的车难。当时前苏联有一个访问团从欧洲回来，有关部门组织了人员到火车站欢迎。火车进站后仍以极大的速度前进，没有减速，结果40多人“扑”上火车，当场死亡。事后有关人员经过严密调查，没有发现任何线索。这件案子成了一件悬案。大约经过一年零9个月之后，科学家在一次实验的中找到杀人凶手，案情真相大白。,谁是凶手,流体是液体和气体的总称。液体的基本特征是没有一定的形状和具有流动性。气体的基本特征是没有一定的形状和
3、具有流动性。流体都有一定的可压缩性，液体可压缩性很小，而气体的可压缩性较大，在流体的形状改变时，流体各层之间也存在一定的运动阻力（即粘滞性）。当流体的粘滞性和可压缩性很小时，可近似看作是理想流体，它是人们为研究流体的运动和状态而引入的一个理想模型。,流体概念,神仙向手中物体吹气，使其具有生命。,分析1：硬币与桌面间总有一定的缝隙，这样硬币的下方和上方都有空气。,分析2：没有吹气时，硬币上面的空气与下面的空气可看做静止，这时硬币上面的空气对硬币向下的压强基本等于下面的空气产生的向上的压强，硬币受力平衡而静止。,我们也施展一下自己法力，看能否使硬币具有生命跳起来。,将硬币放水滴上，看能否使硬币跳起
4、来。,硬币不能跳起来。,吹气,小实验,把一张小纸条放在嘴边，用力从纸条上方吹气，会看到什么现象？,吹气时，纸条接触气流的一侧受到的气压比静止空气的气压小，结果纸条在两侧气压差的作用下，向气压小的一侧（有气流的一侧）运动。,结论：,流动气体的压强与流速有关，在流速大的地方压强小，在流速小的地方压强大。,伯努利原理,少女长发被火车气流卷住不幸丧命火车轮下,2008年01月26日下午3时许，在老成仁路琉璃场红砖桥附近的铁路桥道口，一名18岁的女孩在火车急驶而来时，为躲避火车，便坐在距离铁轨很近的石坎上，并低头捂住耳朵，谁知强大的气流将女孩的长发卷起，将其拖入车底，不幸当场死亡。,一个不该发生的惨剧,
5、探究流体压强与流速的关系,U形管,流速小,流速大,结论：流体流速，压强.,越大,越小,压强小的一端，液面会上升.,小孔处空气流速快，压强小，容器里液面上方的空气压强大，液体就沿着细管上升，从管口流出后，受气流的冲击，被喷雾状。,喷雾器,液体压强与流速的关系,连通器里的液体流动时，液面还是相平的吗？容器底部的压强还是否相同？,提出问题：,在水面上放两只小船，用水管向中间的水域冲水，观察其现象。,设计实验：,=,=,实验现象：,小船向中间靠拢。,充水时使船内侧水流速度增大，压强减小，船外侧水流速度减小，压强增大，船内侧的压力小于外侧的压力，内外的压力差使船向中间靠拢。,分析：,流动液体的压强与流速
6、有关，在流速大的地方压强小，在流速小的地方压强大。,结论：,伯努利原理,鸟儿是怎样飞翔的？,奥秘在鸟儿的翅膀 特殊的结构,鸟儿翅膀的截面图,鸟儿是怎样飞翔的？,【解析】鸟向前飞翔，空气沿着鸟翼流过，由于鸟翼横截面的形状上下不对称，在相同的时间内，鸟翼上方气流通过的路程较长，因而速度快，它对鸟翼的压强较小；下方气流通过的路程较短，因而速度慢，它对鸟翼的压强较大；这样在鸟翼的上下表面产生了压强差，这个压强差就形成了鸟翼向上的升力。,三、飞机的升力,飞机机翼的形状：,在相等的时间里，机翼上下气流通过的路程不同，即气体的流速不同。,飞机机翼上面气流的速度大，气体的压强小;下面的气流速度小，气体的压强大
7、。因此在上下表面产生了压强差，从而产生压力差，这就形成向上的升力。,上凸下平,神奇的纸飞机,纸飞机上升的原因,你是否有这样的经历：撑一把雨伞行走在雨中，如图所示，一阵大风吹来，伞面可能被“吸”，严重变形。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.流体：具有流动性的液体和气体统称流体。,2.流体在流动时，流速较大的位置，压强小；流速较小的位置，压强大。,3.飞机的升力是由机翼表面的压强差产生的。,小 结,飞机前进时，机翼与周围的空气发生相对运动，相当于有气流迎面流过机翼。气流被机翼分
8、成上下两部分，由于机翼横截面的形状上线不对称，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，它对机翼的压强较小；下方气流通过的路程较短。因而速度较小，它对机翼的压强较大。因此在机翼得上下表面产生了压强差，这就是向上的升力。,武侠小说中习练了葵花宝典的东方不败,败給了独孤九剑，他只达到剑魔独孤求败所说武学的第四境界“木剑无俦”,还差最后一层“无剑无招”才是绝世高手。“物学”五层境界:1、利剑无意；2、软剑无常；3、重剑无锋；4、木剑无俦；5、无剑无招。,能力拓展：1、利剑无意,摩托车行驶时，遮阳伞上方的空气流速大于下方，会对车子产生一个向上的升力，减小了与地面的压力。从而容易出现意外事
9、故。,“凌厉刚猛,无坚不摧,弱冠前以之与河朔群雄争锋.”从流体压强与流速的关系分析：,摩托车装了遮阳伞后可以遮阳挡雨，但为什么交通法规规定摩托车不能安装遮阳伞！,水翼船,水翼船和其他船舶不同之处，是在船的底部装了两幅类似于飞机机翼的水翼，船舶航行时，水流经过水翼上方的流速大，压强小，水经过水翼下方的流速小，压强大，从而产生了向上的压力差，有了向上的升力，把船体向上托起，使船体与水的接触面积减小，减小了水对船体的阻力，进一步提高了船速。,能力拓展：2、软剑无常,“紫薇软剑，在招式已经发挥到极致的基础上追求变化的极致；意识更高、速度比利剑级更快，内力也比利剑级更高。招招抢攻、式式求变并以变与快取胜
10、。”从流体压强与流速的关系分析：,这是干什么的,这是干什么的,气流偏导器，俗称“压风片”，它的作用是什么？,能否从压风片的作用反推它的构造。,像“机翼”,上方压强大于下方,给车身较大压力,增加了稳定性,加大了与地面摩擦,充分利用了动力方便车辆的制动,气流偏导器的作用,装反了的飞机,战斗机：利用“”升空,流速与压强的关系机翼获得的升力,火箭：利用“”升空,力作用是相互的,直升机：升空与“”有关,1.力作用是相互的和2.流速与压强的关系,当发动机空中停车后，螺旋桨会象风车一样继续沿着原来的方向旋转，这种现象，叫螺旋桨自转。螺旋桨自转，不是发动机带动的，而是被桨叶的迎面气流“推着”转的。它不但不能产
11、生拉力，反而增加了飞机的阻力。,1.为什么下河游泳比在游泳池更危险！,能力拓展：3、重剑无锋,“重剑无锋，大巧不工。以最简单、最直接、最精准、最强大的力量来击败对手，恃之横行天下。”,游泳池的水没有流动；河流也许表面风平浪静，但水下可能有猛烈的暗流，河流中还可能出现漩涡。这些因素会将人卷向流速大的河底或河中，远离流速小的河边。,洪七公的降龙十八掌是天下至刚，周伯通的空明拳是天下之至柔。老顽童周伯通在射雕英雄传中第十七回所言：“虽说柔能克刚，但如你的降龙十八掌练到了洪七公那样，我又克不了你啦。”不论对手如何使招、武功中有没有破绽，只需径直挥出一剑；但教劲力胜过对方，便能达到一力破十会的效果。正如
12、射雕英雄传中洪七公教郭靖以降龙十八掌对付桃花落英掌（三联版为落英神剑掌）的方法时所言：“因此你要破她这路掌法，唯一的法门就是压根儿不理会她真假虚实，待她掌来，真的也好，假的也罢，你只给她来一招亢龙有悔。她见你这一招厉害，非回掌招架不可，那就破了。”洪七公所言恰好可以印证威猛重剑胜过百变软剑。所谓“重剑无锋，大巧不工。”就是不需要过多繁复的技巧，只要力量够强，威力够猛，就足以能克敌制胜，战胜对手。,上旋的弧圈球的飞行弧线比不旋的弧线高还是低呢?,v小,v大,低 抽球,下旋的弧圈球的飞行弧线比不旋的弧线高还是低呢?,高 削球,弧圈球还有那些球类运动中出现得多呢?,足球,网球,能力拓展：4、木剑无俦
13、,武功高手极高境界衍生到“摘花飞叶皆可伤人”极致。轻飘飘的木剑要以轻制重只有两途：一是剑法精奥，以快打慢；一是内功充沛，恃强克弱。从而没相匹敌的人。,排球,排球发球种类:1.低手发球=易发出深远的底线球。2.低手超高发球=吓对方的发球方式。3.上手握拳式发球4.上手正旋发球=强劲，方向及力道可随心掌控。5.上手漂浮球=球漂浮不定，令接球者头痛不已。6.勾臂式发球=角度刁钻，具一定威力。7.跳跃发球=暴力具杀伤力的一种发球。8.跳跃正旋发球=最暴力最具杀伤力的一种发球。,排球,v小,v大,你一定见过足球比赛的罚前场直接任意球。通常是防守方五六个球员在球门前组成一道“人墙”，挡住进球路线。进攻方的
14、主罚队员，起脚一记劲射，球绕过了“人墙”，眼看要偏离球门飞出，却又沿弧线拐过弯来直入球门，让守门员措手不及，眼睁睁地看着球进了大门。这就是颇为神奇的“香蕉球”。,足球比赛中的香蕉球,竹蜻蜓用竹片削成，叶片像螺旋桨，中间插一根竹竿，用力一搓竹竿，叶片就会升起来，远看像一只蜻蜓。竹蜻蜓是我国古代一大发明，在1400多年前就有了竹蜻蜓玩具。明朝，竹蜻蜓传到法国，并且在法国科学院进行了表演。由于竹蜻蜓的叶片像陀螺一样能高速旋转，所以当时称它为“中国陀螺”。上世纪三十年代，德国人根据“中国螺旋”的形状和原理发明了直升机上天的螺旋桨。,与直升机螺旋桨原理相近的常见机械,船舶推进器螺旋桨的产生：螺旋桨产生前
15、，已经使用了好几个世纪的阿基米德螺旋泵，它能在水平或垂直方向提水，螺旋式结构能打水这一事实，作为推进器是重要的启迪。伟大的英国科学家虎克在1683年成功地采用了风力测速计的原理来计量水流量，于此同时，他提出了新的推进器螺旋桨推进船舶，螺旋桨推进器的发现为船舶推进器作出了重大贡献。,武功高手极高境界衍生“摘花飞叶皆可伤人”极致。轻飘飘的木剑要以轻制重只有两途：一是剑法精奥，以快打慢；一是内功充沛，恃强克弱。张三丰的木剑诚然是一种至柔的练法，但独孤求败的木剑却又是另一种至刚的炼法。二者都没有错，只不过前者内劲成圈、招无所滞；后者劲力雄浑、威力无俦，各为武学中刚柔两级而已。,能力拓展：4、木剑无俦,
16、能力拓展：5、无剑无招,响屁不臭，臭屁不响,一个同学很激动的冲到老师面前,液体流速越大压强越小.快跑到厕所早释放压力,响屁不臭：响屁流速大，压强小，肛门关闭快,直肠气味发散时间短,臭屁不响：臭屁流速小，压强大，肛门关闭慢,直肠气味发散时间长,所谓的“无剑无招”。因为用气剑的方式出招，所以出招迅速，随意挥洒，不受约束；因为用“气”攻击别人，所以杀伤力度可强可弱，距离可长可短。独孤求败武学的最高境界是手中无剑，心中无剑。无剑就是心中不存杀念，仁慈地对待敌人。无形气剑是所有武功里杀伤力最强的！为什么天下“最不杀”的剑道，却拥有着天下“最杀生”的力量？！“不杀”是一极，“杀”是另一极，两极对立统一，循
17、环往复，互为条件，互为转化，杀就是不杀，不杀就是杀，杀与不杀，一念之间，可杀可不杀，不必执着。至人无己，神人无功，圣人无名。独孤求败炼的不仅是剑术的境界，更是人生的境界。不依靠外物而逍遥游于天地，这就是人生的一种理想境界。,所谓的“无剑无招”。因为用气剑的方式所以出招迅速，随意挥洒，不受约束；因为用“气”攻击别人，所以杀伤力度可强可弱，距离可长可短。独孤求败武学的最高境界是手中无剑，心中无剑。无剑就是心中不存杀念，仁慈地对待敌人。无形气剑是所有武功里杀伤力最强的！为什么天下“最不杀”的剑道，却拥有着天下“最杀生”的力量？！“不杀”是一极，“杀”是另一极。两极对立统一，循环往复，互为条件，互为转
18、化，杀就是不杀，不杀就是杀，杀与不杀，一念之间，可杀可不杀，不必执着。至人无己，神人无功，圣人无名。独孤求败炼的不仅是剑术的境界，更是人生的境界。不依靠外物而逍遥游于天地，这就是人生的一种理想境界。,流沙和沼泽也具有流体的特性：1.具有重力。2.具有流动性。陷入该怎么办？,在公元1692年时，牙买加的罗伊尔港口就曾发生过因地震导致土壤液化而形成流沙，最后造成三分之一的城市消失、两千人丧生的惨剧。,流沙是沙和水的混合物，浮力颇大，任何人掉进去也可以逃出来。但如果你不断挣扎，猛烈摆动，则只能会令身体沉得更深。假如不慎掉进流沙，最好保持冷静，利用流沙的浮力支持自己，然后慢慢游向坚实的陆地。,沼泽一般
19、在泥潭或潮湿松软泥泞的荒野地带。看见寸草不生的黑色平地，就更要小心了。,不论在高地还是低地，都会有危险的沼泽，不小心掉进去，也是有可能丧命的。活命的方法与身陷流沙时的情形是一样的：不要挣扎，应采取平卧姿势，尽量扩大身体与泥潭的接触面积，慢慢游动到安全地带而脱险。,这是非洲草原犬鼠洞穴的横截面示意图。洞穴有两个出口，一个是平的，而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。因此，地面上风吹进了犬鼠的洞穴，给犬鼠带去了习习凉风。,草原犬鼠的空调系统,你是否有这样的经历：撑一把雨伞行走在雨中，一阵大风吹来，伞面可能被“吸”，从而严重变形。下列有关这一现象及其解释
20、，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.物理学中把具有_的液体和气体统称为流体流体的压强与_有关，_越大的位置压强反而越小。,巩固练习,2.如图所示：是一种太阳能汽车的剖面图，从形状上看，这种汽车高速行驶时，对地面产生的压力F1与停在水平地面产生的压力F2相比（）A F1F2 C F1=F2 D 无法比较,A,流动性,流速,流速,实战演练,树叶落在马路上，当一辆高速行驶的汽车驶过路面时，树叶将（）A从路中间飞向路边 B只向上扬 C从路旁被吸向路中间 D不受影响,C,如图所示,是我国海军舰艇赴亚丁湾护航时的情景.
21、护航编队一般采用前后护航形式，而不采用“并排”护航，这是因为流体流速大的地方，压强,当两船高速并排行驶时,容易发生 事故.,实战演练,小,相撞,如图所示，A、B是两个上端开口的容器，它们构成的是一个_ _；当用一个管子沿B容器口吹气时，A容器中的液面会_（填“上升”、“下降”或“不变”）,连通器,下降,1.流体在流速大的地方压强_，在流速小的地方压强_。2.高速航行的轮船如果靠得太近，两船内侧的流速_外侧的流速，所以内侧的压强_外侧的压强，船体在_力作用下，会发生碰撞事故(选填“大于”、“小于”、“平衡”或“不平衡”)。3.飞机机翼做成上凸下平，航行时使机翼上方气流速度_下方气流速度，机翼上方
22、的气压_下方的气压，由此产生的上下压力差就是飞机获得的_力。,小,大,大于,小于,不平衡,大于,小于,升,夯实基础,4.将一张薄纸的一端靠近下嘴唇，另一端自然下垂，沿纸的上方水平吹气，手中的纸将会 此现象反映的物理原理是 请举出一个应用这一原理的实例,向吹气的一面飘起来,气体流速大的地方压强小,飞机的机翼上凸下平,5、如图所示，用一个漏斗向一支点燃的蜡烛的火焰吹气，烛焰将（）A向左飘动 B向右飘动 C静止在原位置不动 D无法确定,A,点拨：用漏斗吹气，使烛焰左侧流速大，压强小,6、某同学为了探究飞机的升力，制作了一个机翼模型，并把它穿在一根铁丝上，在铁丝的上下各挂一个弹簧测力计，如图所示，他再
23、接通电风扇对着机翼吹风，下面是该同学对实验的结果做出的猜想，你认为正确的是（）A弹簧测力计A的示数增大，B的示数减小 B弹簧测力计A的示数减小，B的示数增大 C两个弹簧测力计的示数都增大 D两个弹簧测力计的示数都减小,B,杜甫在茅屋为秋风所破歌写道：“八月秋高风怒号，卷我屋上三重茅。”请你从物理学的角度分析这两句诗所描写的物理现象。,风怒号,空气流动很快,卷我屋上三重茅,茅草都向上运动而飞走,分析：,答：,这是因为刮大风时，茅草上面的空气流动快，茅草的下面的空气基本是静止的。,根据流体中，流速大的地方压强小的原理，,茅草上面的空气压强压力小，而下面的压强压力大，对茅草产生了向上的升力使它飞走了
24、。,1.我国铁路大提速后，站台上的乘客与列车间的空气流速和压强也发生了变化，为了有效地防止安全事故的发生，站台的安全线距离由原来的1m变为2m。关于列车与乘客间空气流速及压强的变化，判断正确的是（）A.空气流速变大，压强变小 B.空气流速变大，压强变大 C.空气流速变小，压强变大 D.空气流速变小，压强变小,A,2.小明同学在倒置的漏斗里放一个乒乓球，用手指托住乒乓球。然后从漏斗口向下用力吹气，并将手指移开，如图所示，那么乒乓球将（）A.不会下落，因为其上方气体流速增大，压强变大 B.不会下落，因为其上方气体流速增大，压强变小 C.会下落，因为其上方气体流速增大，压强变大 D.会下落，因为其上
25、方气体流速增大，压强变小,B,4.如图所示，两只纸船浮在水面上静止不动，用大注射器向两船之间的水面快速注水，两船将（）A.静止不动 B.向中间靠拢 C.向两侧分开 D.向同侧偏离,B,5.如图所示,是我国海军舰艇赴亚丁湾护航时的情景。护航编队一般采用前后护航形式，而不采用“并排”护航，这是因为流体流速大的地方 小，当两船高速并排行驶时，容易发生 事故。,压强,相撞,6.刘星坐在汽车上，看到路旁的树木向后退去，他是以 为参照物的；汽车行驶过程中，开了车窗，小明看到车内悬挂的窗帘在 飘动(选填“车内”或“车外”）；这是由于车外空气的流速大于车内，而使车内的气压 车外的气压而造成的（选填“大于”、“
26、小于”或“等于”）。,汽车,车外,大于,7.有些跑车在车尾安装了一种“气流偏导器”，如图所示，由于“气流偏导器”上表面平直，下表面呈弧形凸起，当跑车高速行驶时，流过它上方的空气速度比下方空气速度（选填“大或小”），此时，上方空气压强比下方空气压强（选填“大或小”），这样，“气流偏导器”受到一个向（选填“上或下”）的压力差，从而使车轮抓紧地面。,小,大,下,8.某科技管内，有一个风洞实验室，一架模型飞机固定在托盘测力计上，如图所示，当无风时，托盘测力计示数为15N，当有风时，托盘测力计示数 15N，且风速越大，托盘测力计示数。,小于,越小,9.小华探究气体压强与流速关系的实验装置如图甲所示。小华用电吹风机向玻璃管中吹风，玻璃管内C点的气体压强为p1，U形管内液面高度差如图乙所示；改变风速后，玻璃管内C点的气体压强为p2，U形管内液面高度差如图丙所示。请你根据上述实验现象比较p1与p2的大小，则p1 p2（选填“大于”、“等于”或“小于”）。,小于,10.足球比赛场上，有时球员踢出去的足球在空中划过一条弧线，这是由于足球高速旋转。如图所示为从球场正上方向下看的俯视图，其中v表示足球刚离开脚时的速度方向，足球离开脚后顺时针旋转，带动周围空气同方向旋转，两条弧线表示足球可能的运动轨 迹。那么，足球可能运动轨 迹是，这是因为足 球 侧的空气流速快，压强。,右,小,
