資源簡介

第4節　流體壓強與流速的關系
知識與技能：
1．了解流體壓強與流速的關系。
2．能運用流體壓強與流速的關系解釋生活中有關的現象。
3．知道升力在生產、生活中的應用，并能對其進行解釋。
過程與方法：
1．通過現象，認識跟流體壓強與流速的關系有關的現象。
2．通過學習飛機的升力，體驗由氣體壓強差異產生的力。
情感、態度與價值觀：
初步領略氣體壓強差異所產生的奇妙現象，培養對科學的熱愛、親近感。
重點：流體壓強與流速關系。
難點：解釋有關流體壓強與流速關系的一些現象。
多媒體課件，乒乓球兩個，小木條兩根，飲料吸管一支，大號注射器一支，裝滿水的鐵盤一個，兩只塑料小船，一杯水，一根中間切開(未斷)折成直角的飲料吸管，兩張紙，飛機機翼模型，托盤測力計，小風扇。
一、情景導入
1911年秋，當時世界上最大的輪船之一“奧林匹克號”郵輪，以25 km/h的速度在海上航行時，英國鐵甲巡洋艦“霍克號”以34 km/h的速度沿著與它的航線幾乎平行的方向疾駛著，兩船橫向距離很小，只有不足100 m，當“霍克號”剛剛追上“奧林匹克號”，船首與郵輪的船尾并列后，巡洋艦好像突然被一只看不見的巨手推動，不再順從舵手的操縱，竟自動扭轉船頭，幾乎筆直地向郵輪沖去，隨著“咔嚓”一聲巨響，“奧林匹克號”的右舷被撞了一個大洞。這起奇怪的海上事故，在當時很長一段時間無人能解釋。同學們，你們想知道其中的原因嗎？
思考交流討論：為什么兩只船不能平行行駛且彼此靠得太近？
帶著這些疑問，讓我們一起來探究“流體壓強與流速的關系”，謎底很快就能揭開！
如圖所示，在離桌邊20～30 cm的地方放一枚鋁質硬幣，在硬幣前10 cm左右放置一個高度約2 cm的木塊。在硬幣上方沿著與桌面平行的方向用力吹一口氣，硬幣就可能跳過木塊。是什么使得硬幣向上“跳”起來了呢？今天就讓我們一起來學習有關內容吧！
二、合作探究
　流體壓強與流速的關系
流體(液體和氣體)壓強與流速有什么關系？
物理學中把具有流動性的液體和氣體統稱為流體。今天我們就來研究流體的流動速度與壓強的關系。
(1)制訂計劃與設計實驗
現有乒乓球兩個，小木條兩根，飲料吸管一支，大號注射器一支，裝滿水的鐵盤一個，兩只塑料小船，一杯水，一根中間切開(未斷)折成直角的飲料吸管，兩張紙等器材。自由選擇器材，做一到二組實驗。提示可以用嘴吹氣產生氣流，用注射器噴射水產生水流，通過一些物體的運動狀況來分析判斷壓強大小的變化。(提供的參考實驗裝置如圖)
　　　　　　
(2)進行實驗與收集證據
現在我們的研究活動以小組為單位，請大家在小組內積極地討論、根據設計的方案進行實驗，用眼睛去觀察、用大腦去思考，并把你們發現的問題記錄下來，然后全班交流。看看在實驗中能發現些什么問題？團隊的力量是巨大的，看看哪一小組做得更好？
(3)分析與論證
實驗中可能觀察到的現象：①選擇提供的實驗裝置甲，把兩個乒乓球放在兩根小木條上，相對靠近一些，用一支飲料吸管向它們中間吹氣，兩個乒乓球互相靠攏；②選擇提供的實驗裝置乙，在兩張紙中間吹氣，結果看到兩張紙不但沒有被吹開反而互相向中間靠近；③選擇提供的實驗裝置丙，選擇用大號注射器一支、裝滿水的鐵盤一個、兩只塑料小船作為實驗器材，用注射器向漂浮在水面上的兩只小船間噴射水流，可觀察到兩只船向中間靠攏；④選擇提供的實驗裝置丁，我們把一根中間切開(未斷)折成直角的飲料吸管，一端插入水中，向管中吹氣，可看到水霧從切口處噴出。我們認為管中被我們吹氣，切口處壓力變小，水面的大氣壓就會把水往管上面壓。
分析與討論：通過上述現象，我們認為：流體在流速大的地方壓強小，在流速小的地方壓強大。
流體在流速大的地方壓強小，在流速小的地方壓強大。
多媒體展示圖片：火車的安全線、兩船并行相撞、龍卷風吹翻屋頂。
　　
(1)在火車站或地鐵站的站臺上，離站臺邊緣1 m左右的地方標有一條安全線，為什么乘客必須站在安全線以外的地方候車？
解釋：當人靠近高速行駛的列車時，會出現被吸入列車的現象，這是由于行駛中的列車會帶動附近的空氣快速流動，此時人與列車之間的空氣流速遠大于人背部空氣的流速，因此來自背部后方的強大壓力就會將人向前推。所以乘客候車時，必須站在安全線以外，否則是非常危險的。
(2)在航海中，船只在行駛過程中不允許兩船并肩前進，如果并肩行駛，會出現什么情況？并分析說明其原因。
解釋：如果兩船并肩行駛，會出現兩船逐漸靠攏而發生相撞事故。這是因為在流體中，流速大的位置壓強小。兩船并列航行時，兩船之間的水相對船的流速大，壓強小；兩船外側的水流速小，壓強大，產生向內的壓強差，而使它們逐漸靠攏。
(3)杜甫在《茅屋為秋風所破歌》中寫道：“八月秋高風怒號，卷我屋上三重茅。”請你從物理學的角度分析這兩句詩所描寫的物理現象。
解釋：這是因為刮大風時，茅屋上面的空氣流動快，茅屋里面的空氣流速慢。根據流體中流速大的地方壓強小的原理，茅屋上面的空氣壓強小，而里面的壓強大，對茅草產生向上的升力使它飛走了。
草原犬鼠的空調系統
如圖是非洲草原犬鼠洞穴的橫截面示意圖。洞穴有兩個出口，一個是平的，而另一個則是隆起的圓形土堆，生物學家不是很清楚其中的原因，他們猜想：草原犬鼠把其中的一個洞口堆成土包狀，是為了建一處視野開闊的瞭望臺，但是如果這一假設成立的話，它又為什么不在兩個洞口都堆上土包呢？那樣不就有了兩個瞭望臺了嗎？實際上，兩個洞口的形狀不同決定了洞穴中空氣流動的方向，吹過平坦表面的風運動速度小，壓強大，吹過隆起表面的風運動速度大，壓強小，因此，地面上風吹進了犬鼠的洞穴，給犬鼠帶去了習習涼風。
　飛機的升力
我們經常在電視上看到飛機起飛的畫面，可是沉重的飛機不是像鳥一樣扇動翅膀飛行的，它的“翅膀”不能扇動，是什么原因使得飛機飛起來的呢？
模擬飛機升力的產生：如圖所示，取一個飛機機翼模型放在托盤測力計上，把電風扇置于模型的正前方，當電風扇通電運轉時，觀察測力計示數的變化。
飛機升力的產生秘密在于機翼。機翼的橫截面為上表面彎曲，下表面較平的形狀。飛機前進時，機翼與周圍的空氣發生相對運動，相當于氣流迎面流過機翼。氣流被機翼分成上、下兩部分，由于機翼橫截面的形狀上、下不對稱，在相同時間內，機翼上方氣流通過的路程較長，因而速度較大，它對機翼上表面的壓強較小；下方氣流通過的路程較短，因而速度較小，它對機翼下表面的壓強較大。這樣，機翼上、下表面就存在著壓強差，因而有壓力差，這就是產生升力的原因。
同學們交流討論：如圖，分析鳥類展開雙翅，即使不撲打，也能在空中滑翔而不會掉下來的原因。(鳥翅如同機翼，鳥翅的上方是曲面，下方近似于平面，氣流通過上方的速度大于下方的速度。因此上方的壓強小于下方的壓強，產生向上的升力，所以鳥在空中滑翔不會掉下來)
　　
飛機的升力產生原因：由于機翼的形狀上凸下平，在空氣中運動時，飛機機翼上方氣流的速度大，氣體的壓強小；下方氣流的速度小，氣體的壓強大。流過機翼的上、下表面的空氣流速不同而存在壓強差，產生了向上的升力。
第4節　流體壓強與流速的關系
完成對應課時內容。
課堂教學模式的轉變，在這節課的設計上，我改變了以往的教學模式：由跟我學、跟我做的教師講授型模式向我要學、我要做、我要說的學生探究型模式轉變，整個課堂80%的時間是學生說、學生做。通過問題情景的層層深入，充分調動學生學習的積極性和協作學習的精神，使學生真正成為課堂的主人，教學氣氛是開放的、合作的、創新的、平等的，讓大家在輕松中學，在動態中學。
充分發揮多媒體課件的作用：機翼升力產生的原因，由于流體力學本身就比較抽象難以理解，光靠老師的講解是遠遠不夠的，通過課件形象生動地展示出流體流動的特點和作用在機翼上、下方的壓力大小，讓學生獲得良好的感性認識，真正體會到神奇的升力。

展開更多......

收起↑