初中物理人教版八年级下册9.4 流体压强与流速的关系导学案

这是一份初中物理人教版八年级下册9.4 流体压强与流速的关系导学案，共10页。学案主要包含了学习目标，学习重点，学习难点，自主预习，合作探究，想想做做，现象与分析，归纳结论等内容，欢迎下载使用。
【学习目标】
1. 通过实验，能总结出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升力产生的原因，进而解释飞机在空中飞行的原因。
3. 能利用流体压强与流速的关系解释生活中的有关现象。
【学习重点】
流体压强与流速的关系。
【学习难点】
利用流体压强与流速的关系解释相关现象。
【自主预习】
阅读教材，完成以下问题：
1．物理学中把具有 的液体和气体统称为流体．
2．在气体和液体中，流速越大的位置，压强越 ；流速越小的位置，压强越 .
3. 机翼的形状基本是 下平，飞机起飞时，上方空气流速 ，压强 ，机翼上方与下方存在压强差，因而有 ，这就形成向上的升力。
【合作探究】
探究一、流体压强与流速的关系
【想想做做】“硬币跳高实验”。
在离桌边2～3cm的地方放一枚铝制硬币，在硬币前 10cm左右放置一个高度约2cm的木块，在硬币后放置一本与硬币厚度相同的笔记本。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。

口吹硬币跳跃木块
【想一想】硬币能飞起，说明硬币受到向上的力，是谁才能给它向上的力呢？
【分析】实验中的硬币，上面只有 与它接触。吹气时硬币向上“跳”，说明它上面空气向下的压力比较小，下面空气向上的压力比较 。硬币上下两面的面积相同，因此一定是下面空气向上的 比较大。由于吹气，硬币上面空气的流速变大了。由此我们猜想：是不是气体的压强跟气体的 有关？
气体和液体都具有流动性，所以就统称为流体。液体、气体静止时的压强前面我们已经研究过了；当液体、气体处于流动时压强又是怎样的呢？与什么因素有关呢？
1. 气体的压强与流速的关系
【实验1】给你一只漏斗和一个乒乓球，怎么可以让乒乓球在漏斗口不掉下来？可以有几种方法？
方法①：把乒乓球堵严漏斗下端口，然后用力把直管内的空气吸走。
方法②：把乒乓球放在下端口附近，不堵住漏斗口，用力向下吹气。
方法一 吸气 方法二 吹气
【现象与分析】
（1）方法①中出现的现象是乒乓球静止不动。原因是漏斗中的空气被吸走，球被 压在漏斗口。
（2）方法②中出现的现象是乒乓球会旋转，并且悬浮在空中。是什么力支持住乒乓球？
吹气时,乒乓球上方气体流速大，空气压强 ，乒乓球下方气体流速小，空气压强大，出现向上的压强差，所以产生一个向 的力。
【实验2】向两张自由下垂的纸中间吹气，会发现什么现象？为什么？
【现象与分析】发现两张纸没有向两边分开，而是向中间靠拢。
为什么吹气时，两张纸没被吹开，反而吸到了一起？

吹气时，纸条内侧空气流动快，压强变小，纸条外侧空气流动 ，压强 ，两纸条被吸到了一起。
【归纳结论】气体流速大的地方压强 ，流速小的地方压强 。
2. 液体的压强与流速的关系
【观看视频】——《演示实验：液体压强与流速的关系》
让水流过粗细不同的一水平管，观察与水平管相连的竖直玻璃管中的液面是不是相平？

实验现象：发现与水平管相连的竖直玻璃管中的液面不是相平。
【分析】水平管的粗细不同，水流动时，流量是相同的，故三段水平管中水的流速是不同的，粗管中的水流速小，细管中的水流速 。水流动时，小竖管中水柱的高度不相同，根据液体的压强公式p=ρgh可知，各段水平管中水的压强不相同，粗管中水的压强 ，细管中水的压强 。
【结论】在液体中，流速越大的位置，压强越 。
3. 流体的压强与流速的关系
在气体和液体中，流速越大的位置，压强越 。
4.生活中有关流体压强与流速关系的现象
【完成下列问题】
①为什么火车站和地铁站的站台上要画一条安全线？
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____，会产生一个向 侧的压强差，将人推向火车，易出现危险。
喷雾器
②喷雾器的工作原理
喷雾器的小孔处比较细，当有气体流出时，空气流速快，压强 ，容器里液面上方的空气压强 ，液体就沿着细管上升，从管口流出后，受气流的冲击，被喷成雾状。
③航海规则为什么规定,两艘轮船不能近距离同向航行？
这是因为当两船并行时，两船内侧水的流速 两船外侧水的流速，造成内侧水的压力 外侧水的压力，进而使两船逐渐靠拢，酿成海难事故。

④草原犬鼠的“空调”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。这是为什么呢？

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 ，压强大；吹过隆起表面的风速度大，压强 。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。
⑤跑车的尾翼
跑车车身形状和机翼类似，高速飞驰时，如果产生向上的力就会发飘，会造成行驶不稳定。
车尾翼板象“装反了的机翼”,上方压强 下方,给车身向下的较大压力，既增加了稳定性，加大了与地面之间的 ，增大了动力。

【例题1】如图甲所示，小明同学在两张纸片中间向下吹气，可观察到两纸片靠拢，此实验现象说明：气体流速越大的地方越小。在一个雨天，小丽撑着雨伞走在回家的路上，如图乙所示，一阵大风吹来，雨伞可能发生的现象及其正确的解释是（ ）
A．由于风力作用，雨伞将做匀速直线运动
B．雨伞上方空气流速等于下方，雨伞将保持静止
C．雨伞上方空气流速小于下方，雨伞边缘会向下压低
D．雨伞上方空气流速大于下方，雨伞边缘会向上翻起
【例题2】某物理课外小组制作了如图所示的实验装置，大缸内水深1m，在距缸底30cm处水的压强是___________Pa，打开 A 阀门，关闭 B 阀门，水流入管道，当水稳定后，a 管液面高度________b 管液面高度；再打开 B 阀门，在水向外流的过程中，a 管液面高度________b 管液面高度（填“高于”、 “等于”或 “低于”，g=10N/kg）。
探究二、飞机的升力
【想一想】几十吨重的飞机为什么能够腾空而起？你观察过飞机的机翼吗？它的横截面是什么形状？
1. 机翼上下表面的压强差是产生升力的原因。
机翼的形状基本是 。飞机起飞之前，先得在跑道上跑一段距离。飞机向前跑，空气就相对地向后移动。因为机翼的形状基本是上凸下平，所以上方空气流速加 ，压强 ，机翼上方与下方存在压强差，因而有 差，这就形成向 的升力。
机翼截面图
F1 ＜F2
2.鸟类的滑翔原理
【想一想】①鸟类展开双翅，即使不扑打，为什么也能在空中滑翔而不会跌下来？
鸟翅如同机翼，鸟翅的上方是曲面，下方近似于平面，气流通过上方的速度 下方气流的速度。因此上方的压强 下方的压强，产生向上的升力，所以鸟在空中滑翔不会掉下来。
鸟翅如同机翼 灰雁及其倒飞
②聪明的动物世界——灰雁
生活在欧洲的灰雁，如果天气情况很恶劣时，空气流动很大，且非常不稳定，它需要降低高度以摆脱这种不利的状况。请同学们帮它想想办法，它怎样才能迅速的降低高度呢？
。
【例题3】2022年5月14日国产大飞机C919首飞试验成功（如图）。有网友兴奋地说，中国商飞将可能成为继波音和空客之后的第三大民航飞机制造者。有报道称C919最大起飞质量达77吨，如此庞然大物能飞上天，下列说法中正确的是（ ）
A．C919不能垂直地面腾空而起，先滑行再起飞是为了让乘客充分欣赏机场景色
B．C919起飞原理是利用了流体压强与流速的关系
C．C919在高空水平飞行时机翼下方空气的流速远大于机翼上方空气的流速
D．C919在长长的跑道上加速滑行再逐渐离地起飞，此过程飞机对地面的压力增大，对地面的压强也增大
【例题4】以下选项中，没有利用“流体压强与流速的关系”的是（ ）
甲 乙 丙 丁
A．图甲，赛车尾部安装气流偏导器
B．图乙，气垫船船体脱离水面行驶
C．图丙，飞机的机翼设计成流线型
D．图丁，高铁站站台上划定安全线
【精讲点拨】
1. 流体压强与流速的关系规律不仅适用于气体,也适用于液体.
2. 导致物体流速大的原因有以下几种情况:
①外力导致流体流速变大，如用力吹气．
②高速运动的物体带动流体流速变快，如列车周围的气体流速变快．
③同一流体在相同的时间内，通过较大的路程处流速大．
④同一流体经不同的横截面时，流过横截面小的位置流速大，如河道狭窄处水的流速大．
【课堂练习】
1. 如图所示，用弹簧测力计挂上飞机机翼模型,再用电风扇对着机翼模型吹风。因为在流体中，流速越大的位置，压强____(选填“越大”、“越小”或“不变”)，所以增大风速，弹簧测力计示数会____(选填“增大”、“减小”或“不变”).
第1题图 第2题图
2．如图所示，以下四个关于“流体压强与流速的关系”的现象中，压强大小关系正确的是（ ）
3．近期交警部门加大对电动车安装遮阳伞的检查拆除力度，遮阳伞虽能遮挡阳光，但存在安全隐患，当电动车快速行驶时，如图所示，下列说法正确的是 （ ）
A. 遮阳伞上边空气流速小，压强小，伞面被向下压
B．遮阳伞下边空气流速大，压强小，伞面被向上吸
C．遮阳伞上边空气流速大，压强大，伞面被向下压
D．遮阳伞下边空气流速小，压强大，伞面被向上吸
第3题图 第4题图
4. 龙卷风的实质是高速旋转的气流，它能把地面上的物体“吸”起卷入空中（如图所示），龙卷风能“吸”起物体的主要原因是（ ）
A．龙卷风内部的气压远小于外部的大气压；
B．龙卷风增大了空气对物体的浮力；
C．龙卷风使物体受到的重力变小了；
D．龙卷风产生了强大的静电，将物体吸上天空
5．某兴趣小组利用生活中常见的物品做了一个非常有趣的实验，将吹风机对准三个相同的水平通道左端口向下吹风，在通道右端口处同时放置相同规格的乒乓球，某时刻乒乓球处于如图所示的位置。下列说法合理的是（ ）
A．此实验原理与高压锅工作原理相同
B．三个通道的左端口处，c 处压强最小
C．增大吹风机的风速，乒乓球向左移动更明显
D．若通道变宽，乒乓球向左移动更明显。
第5题图 第6题图

6. 在中央电视台“是真的吗”节目中曾验证过：“无需吸气就能将球吸入水管”的说法，如图所示，主持人一只手握住洗衣机排水管的一端，保持不动，另一只手抓住管的上半部，使其在空中快速转动，这时下管口附近的乒乓球被吸进管中，并“天女散花”般地从上管口飞了出来。产生这一现象的原因是由于（ ）。
A．下管口空气流速大，导致下管口的压强大于上管口的压强
B．下管口空气流速大，导致下管口的压强小于上管口的压强
C．上管口空气流速大，导致上管口的压强大于下管口的压强
D．上管口空气流速大，导致上管口的压强小于下管口的压强
7．小明乘坐高铁时发现，在离站台边缘1米左右的地方有一条白色安全线，如图（a）所示。当列车即将进站时间，站台工作人员反复提示：“请乘客们站在安全线以外候车！”。为什么乘客必须站在安全线以外候车呢？
为了探究气体流动时压强大小的特点，小明将两纸片靠拢，纸片下端自然下垂，如图（b）所示。然后他向两纸片间慢速吹气，实验现象如图（c）所示，接着他快速吹气，实验现象如图（d）所示。

①分析比较图（b）、（c）、（d）的实验现象可知： 。
②结合上述结论，解释“列车进站时，为什么乘客必须站在安全线以外候车？”
8．如图所示，当硬币上气体的流速达到一定时，硬币就会“飞”起来。小羽同学很好奇，决定探究“硬币起飞”的条件。

查阅资料：在地面附近同一高度或高度差不显著的情况下，空气流速v与压强p的关系可表示为
eq \f(1,2)ρv2+p=C，式中C是一个常数，ρ表示空气密度。根据上述关系式可知：
（1）空气流速与压强的关系为：流速越______（选填“大”或“小”），压强越小；当空气流速v为0时，常数C表示___________；
（2）设一个硬币的重力为G，当需要将硬币吹起时，硬币上下表面的受到的压力差至少为_____；
（3）当在水平桌面上放置一个硬币并沿箭头所示方向吹气，由于气流通过硬币上部，而硬币下面没有气流通过，硬币上下表面就会产生差值为eq \f(1,2)ρv2的压强差，此压强差就是硬币向上的动力；
（4）设硬币的表面积为S，请写出刚好将硬币吹起时吹气速度v的表达式（用ρ、S、m或G表示）___________。
【归纳整理】
飞机的升力
机翼上下表面存在压强差：
机翼上表面空气流速大，压强小；
机翼下表面空气流速小，压强大
流体压强与
流速的关系
流体压强与流速的关系：在气体和液体中，流速越大的位置，
压强越小。


【课后反思】本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？