初中物理沪科版（2024）八年级全册（2024）第四节 流体压强与流速的关系精品ppt课件

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第四节 流体压强与流速的关系
想一想：小球为什么会被吸入管内呢？
（1）视频欣赏中央电视台“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， 你相信吗？请同学们欣赏：
（2）做一做手握两张纸，让纸自然下垂，在两张纸中间向下吹气。猜想两张纸将怎样运动?是什么力使得两张纸靠拢？我们已经学习了液体内部的压强及大气压强，都是流体静止时的压强，那么液体、气体处于流动状态时压强如何？
探究流体压强与流速的关系
一、探究流体压强与流速的关系
1 . 探究流体压强与流速的关系
（1）流体液体和气体都具有流动性，统称为流体。如空气、水等。流体流动时产生的压强称作流体压强。
（2）实验探究：流体压强与流速的关系 【提出问题】流体产生的压强与流速有什么关系？【猜想与假设】流体流动速度越快，产生的压强越大。 流体流动速度越快，产生的压强越小。流体的压强与流动速度无关。
①探究一：分不开的纸如图所示，手握两张纸，让纸自然下垂，在两张纸中间向下吹气。【实验现象】发现两张纸不但不分开，反而会靠拢。
【实验分析】吹气时，两张纸条内侧空气流动快，压强变小，而纸条外侧空气的流速基本不变，大气压强相对较大，存在压强差，因而有压力差，是这个压力差把两纸条压到了一起。【实验结论】气体压强与气体的流速有关，流速大的地方压强小。
②探究二：口吹硬币跳跃木块如图所示，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，观察现象。【实验现象】硬币会跳过木块。
【现象分析】实验中的硬币，上面只有空气与它接触。吹气时硬币向上“跳”，说明它下面空气向上的压力较大。硬币上下两面的面积相同，因此一定是下面空气向上的压强比较大。
由于吹气，硬币上面的流速变大，压强变小；硬币下方空气流速小，压强大。【实验结论】气体压强与气体的流速有关，流速大的地方压强小。
③探究三：吹不开的乒乓球如图所示，在盛水的浅容器中放入两个乒乓球，使两球间隔一定的距离且静止。现用一细纸管向两乒乓球中间吹气，观察现象。【实验现象】两乒乓球会靠拢。
【实验分析】两个乒乓球向中间靠拢，说明两球内侧受到液体的压强变小，吹气前后两球外侧受到液体压强不变，球内外存在压强差，因而存在压力差，两球在压力差作用下向中间靠拢。
【实验结论】液体压强与液体的流速有关，流速大的地方压强小。
④探究四：玻璃管中水柱的高度为何不同？如图所示是一粗细不同的玻璃管，在粗细不同的位置上分别有竖直玻璃细管与其连通；让水流过玻璃管，观察现象。
【实验现象】三个竖直玻璃管中的水柱高度不相同。与粗管处连接的管子，水柱最高，与细管处连接的管子，水柱最低。
【实验分析】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，细管中的水流速大。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，粗管中水的压强大，细管中水的压强小。
流体在流速大的地方压强较小，在流速小的地方压强较大。
该结论也称“伯努利原理”。是由瑞士物理学家、数学家、医学家丹尼尔•伯努利在1738年提出的。伯努利家族，一个家族3代人中产生了8位科学家，后裔有不少于120位被人们系统地追溯过，他们在数学、科学、技术、工程乃至法律、管理、文学、艺术等方面声名显赫。
视频欣赏——《无需吸气就能将球吸入水管》
2 . 用“流体压强与流速的关系”解释现象
（1）火车站台上的安全线为什么火车站和地铁站的站台上要画一条安全线？
（2）喷雾器的工作原理
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。两个洞口的形状不同，决定了洞穴中空气流动的方向。
（4）跑车的气流偏导器
跑车在车尾安装了一种“气流偏导器”， “气流偏导器”上表面平直，下表面呈弧形向下凸，当跑车高速行驶时，流过它上方的空气速度比下方空气小。此时，上方空气压强比下方空气压强大，这样，“气流偏导器”受到一个向下的压力差，从而使车轮抓紧地面。
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（均选填“高于”“等于”或 “低于”）。
【例题1】物理小组制作了如图所示的实验装置，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
打开A阀门，关闭 B 阀门，水流入管道，a管、b管、大烧杯组成了连通器，因为连通器中装有同种液体，由连通器原理知道，当水稳定后，a管液面高度等于b管液面高度。 再打开B阀门，粗管和细管中水的流量相同，细管处水的流速大、压强小，支持的水柱低；粗管处水的流速小、压强大，支持的水柱高，所以a管液面高度大于b管液面高度。
【例题2】如图所示的实例中，不能用流体压强与流速的关系解释的是（ ）A．图甲，刮大风时，伞面会被向上“吸”起B．图乙，向两张纸之间吹气，两张纸会相互“吸”起来C．图丙，等候列车的乘客应站在安全线以外，否则可能会被“吸”向列车D．图丁，将吸盘压在光洁的瓷砖表面，吸盘会被“吸”在瓷砖上
A．打开的伞上凸下平，刮风时，伞上方空气流速快，压强小；伞下方空气流速慢，压强大，产生一个向上的力，伞面会被向上“吸”起，故A不符合题意；B．向两张纸之间吹气，中间气体流速快，压强小，纸两侧气体流速慢，压强大，则两张纸会被压向中间，相互“吸”起来，故B不符合题意；C．如果乘客距离行驶的列车太近，乘客靠近列车这侧空气流速快，压强小；外侧空气流速相对较慢，压强大，产生的压力差会把乘客压向列车，造成危险，故C不符合题意；D．将吸盘压在光洁的瓷砖表面，排出里面的空气，吸盘在大气压的作用下，紧紧“吸”在瓷砖上，与流体压强与流速的关系无关，故D符合题意。
流体压强与流速关系的应用
二、流体压强与流速关系的应用
（1）观察思考观察如图所示飞机的机翼截面形状。想一想，为什么机翼上部和下部的形状是不对称的？是什么将飞机“托上”天空的呢？机翼的形状基本是上凸下平。机翼的形状对飞机的起飞起了很重要的作用。
机翼产生向 的压强差
飞机起飞前，先在跑道上跑一段距离。空气相对机翼向后运动。因为机翼的形状是上凸下平，所以上方空气流速快，压强小，机翼上、下方存在压强差，产生压力差，形成了向上的升力。机翼上、下表面的压强差是产生升力的原因。
如果机翼的前缘稍向上仰，跟气流的方向成一个小的仰角，则机翼上下方的压强差比机翼跟气流方向平行时还要大，所产生的升力就比较大。升力是竖直向上的，它跟飞机所受重力方向相反，当升力大于重力时，飞机上升。
（3）归纳总结 机翼的形状决定了机翼上下表面空气的流速不同，使机翼上下方产生压强差，从而产生压力差，这一压力差使飞机获得向上的升力。
视频欣赏——《飞机升力的产生》
（1）鸟类的滑翔原理【想一想】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？
（2）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。它怎样才能迅速的降低高度呢？ 【分析】身体完全翻转过来，倒立飞行。
【例题3】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
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； BCD．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，压强小。机翼下方空气流速小，所以压强相对较大，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CD错误，B正确。
流体在流速大的地方压强较小，在流速小的地方压强较大
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
1．取两张白纸，按照图中的方式，让纸张自然下垂，然后向两纸中间用力吹气。你能观察到什么现象?请解释这一现象出现的原因。
两张纸（向中间）靠拢.向两张自然下垂的纸中间吹气，中间空气流速增大，压强减小，纸外侧的压强不变，纸在压强差下向中间靠拢．
2. 喷雾器工作示意图如图所示。当你推动活塞时，瓶中液体将被压上去，并被喷成雾状。请解释喷雾器里的液体为什么能够被喷出来。
推动活塞时，管口的空气速度变大，压强变小，由于小孔喷出的快速气流使细管的上端开口处形成了一个低压区，此处压强小于容器内液面上方气体压强。水就在容器内液面上方气体的这个较大压强的作用下，沿着细管上升到上端开口处，受气流的冲击，被喷成雾状．
3. 如图所示，使用燃气灶时，打开燃气阀门，拧动点火装置，燃气和空气在进口处混合流向燃烧头被点燃，而燃气不会从进口处向空气中泄漏，其原因是（ ）A.进口处燃气流速小，压强大于大气压强B.进口处燃气流速小，压强小于大气压强C.进口处燃气流速大，压强大于大气压强D.进口处燃气流速大，压强小于大气压强
流体流速越快的位置压强越小，进口处煤气流速大，压强小于大气压，煤气和空气在大气压的作用下流向燃烧头，而煤气不会向空气中泄漏，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。
4. 唐诗“八月秋高风怒号，卷我屋上三重茅”描述的场景中，秋风“卷”走“三重茅”是由于屋顶外侧空气流速_______，压强_______，从而产生了一个向上的力。（均选填“大”或“小”）
流体压强特点是流速快的地方压强小，当风大时，屋内空气不流动，而屋顶外空气流动速度快，因此屋内空气产生气压大，屋顶外空气气压小，屋顶受到一个向上的力，若这个力大于屋顶重力，则屋顶会被卷走。
5. 如图所示，两艘船并排行驶时，两船间水的流速比两船外侧的大，这会使两船靠得越来越近，甚至发生碰撞，你能解释为什么吗?
两艘船并排行驶时，两船内侧的水流速度大，外侧的水流速度小，根据流体压强与流速的关系可知，两船内侧水的压强小于两船外侧水的压强，在这个压强差的作用下，两船会向中间靠拢，出现相撞的情形.
6. 请上网查询我国具有自主知识产权的 C919大型客机的相关信息，并以其机翼为例，分析说明为什么机翼的形状可为飞机提供部分升力。
2023年5月28日，C919大型客机载着近130名旅客从上海虹桥国际机场起飞，约2h在北京首都国际机场平稳降落。这是我国首款按照国际通行适航标准自行研制、具有自主知识产权的喷气式干线客机。C919大飞机采用大量先进的复合材料和第三代铝锂合金等，显著减轻了飞机结构质量，提高了燃油效率。上海虹桥机场飞往北京首都机场的航线距离约为1152千米。所用航空燃油密度为0.8×103kg/m3，热值大致为4.6×107J/kg，航程百公里油耗约400L。当飞机前进时，机翼与周围的空气发生相对运动，由于机翼横截面上、下不对称，机翼上表面空气流速大于下表面空气流速，根据流体压强与流速的关系可知，下表面比上表面的压强大，使机翼上下表面存在向上的压强差（压力差），从而产生向上的升力。
1. 如图所示为自制乒乓球发球机示意图，当用吹风机向水平管吹风时，乒乓球上方的气体流速变______（选填“快”或“慢”），压强变____（选填“大”或“小”），上、下表面存在压力差，产生向上的升力。
当用吹风机向水平管吹风时，根据流体压强与流速的关系可知，乒乓球上方的气体流速变快，压强变小，乒乓球下方空气流速慢，压强大，上、下表面存在压力差，产生向上的升力。
2. 如图，小红手撑雨伞走在路上，一阵大风吹来，伞面被“吸”，将发生严重变形。下列判断推理及其解释，正确的是（　 ）A．伞面被向下“吸”，伞上方的空气流速小于下方B．伞面被向下“吸”，伞上方的空气流速大于下方C．伞面被向上“吸”，伞上方的空气流速大于下方D．伞面被向上“吸”，伞上方的空气流速小于下方
由图知，相同时间内，空气通过伞上方的路程大于伞下方的路程，所以伞上方的空气流速大于下方，根据流体的流速越大、压强越小，伞下方的压强大于上方的压强，伞在向上压强差的作用下被吸向上方，故ABD错误，C正确。
3. 下列现象能用流体压强与流速的关系来解释的是（　　）
①如图甲所示向两张纸中间吹气，纸张向中间靠拢②如图乙所示装有液体的玻璃管，底部和侧壁的橡皮膜往外凸起③如图丙所示地铁站台边，人必须站在安全黄线以外的区域候车④如图丁所示飞机升力的产生原因A．①② B．①④ C．③④ D．①③④
①对两张平行的纸吹气，两纸间的空气流速大压强小，而两纸的外部空气流速小压强大，两纸受到向内的压力差，所以两张纸被压到一起，能用流体压强与流速的关系来解释，故①符合题意；②装有液体的玻璃管，底部和侧壁的橡皮膜往外凸起，是因液体对容器底和侧壁有压强，不能用流体压强与流速的关系来解释，②不符合题意；③当列车驶进站台时，会带动人和车之间的空气流动速度加快，压强小，此时人外侧的空气流动速度慢，压强大，会产生一个向内侧的压强差，将人推向火车，易出现危险，能用流体压强与流速的关系来解释，故③符合题意；④相等的时间内，空气经过机翼上面的路程大于下面的路程，则机翼上面的空气流速大于下面的流速，所以机翼上面的压强小于下面的压强，产生一个向上压强差，出现一个向上压力差，就是机翼向上的升力，故④符合题意。故ABC不符合题意，D符合题意。
在流体中，流速越大的位置，压强越小。飞机机翼模型上凸下平，增大风速时，会产生一个向上的升力，所以弹簧测力计示数会减小。
4. 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”）。
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。
A．当左端有风吹过时，气体流速大压强小，于是三个小球在压强差的作用下被推向左端，高压锅的原理为液体沸点随气压的变化规律，故A错误；B．c处小球运动的距离最短，则说明c处的小球受到的推力最小，即c处压强最大，故B错误；C．增大吹风机的风速，则左端气体压强更小，那么乒乓球受到的推力更大，则向左运动更明显，故C正确；D．乒乓球移动的距离只与左右两端的气压差大小有关，而和通道的宽窄没有关系，故D错误。
6. 我国具有完全自主知识产权的新一代大型客机C919在上海浦东国际机场首飞，这标志着中华民族百年的“大飞机梦”取得了历史性突破。 （1）如图乙所示，飞机的机翼做成上凸下平的形状，飞机飞行时，机翼上方气流比下方气流的流速大，下方空气的压强____ （填“大于”“等于”或“小于”）上方空气的压强，从而使机翼获得了向上的升力；为了缩短飞机起飞或着陆的滑行距离，最好____（填“顺风”或“逆风”）起飞。（2）在C919客机加速上升的过程中，机舱外的大气压_____（填“变大”“变小”或“不变”），机舱内先进的“呼吸系统”，使飞机在气压只有2.5×104 Pa左右的万米高空时，机舱内气压达到8.0×104 Pa，机体1m2面积上承受内、外气压的压力差约为_______N.
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