資源簡介

第九章 壓強
第4節(jié) 流體壓強與流速的關系
設計說明
流體壓強與流速有關，學生這方面的生活經(jīng)驗并不多。但是通過前面對壓強和壓力的學習，為理解流體的壓強與流速關系打好了基礎。因此，在教學中應盡量選取操作簡單、現(xiàn)象明顯、直觀生動有趣的小實驗，引導學生把前面學的壓力、壓強跟流速聯(lián)系起來，了解流體的壓強與流速的關系及其在生活中的應用。
另外，可以通過制作小小的機翼模型并進行分析，進一步說明流體壓強與流速的關系，讓學生體會科學原理的價值。
教學目標
1.通過觀察，認識流體壓強跟流速有關的現(xiàn)象。
2.通過探究，獲得流體壓強跟流速有關的初步規(guī)律。
3.通過流體壓強跟流速有關的應用，提高解決實際問題的能力。
教學重點難點
1.重點：流體壓強與流速的關系。
2.難點：利用流體壓強與流速的關系解釋相關現(xiàn)象。
教具
學生用：1角硬幣、刻度尺、紙條、兩張白紙、乒乓球、吸管、玻璃杯、機翼模型等。
教師用：多媒體課件、機翼模型、洗衣機的排水軟管、碎紙屑等。
教學過程
回顧思考
1.液體（或氣體）內部向各個方向都有________。
2.液體（或氣體）都具有________性。
3.由公式v=得，在相等的時間內，通過路程長的物體運動速度________，通過路程短的物體運動速度________。
導入新課
1.小魔術導入
師：學習新課之前，老師先和同學們輕松一下，做個小魔術。大家看，老師這里有一個乒乓球，它很輕（輕輕一吹，球就滾開），可是，我對它施了魔法，老師敢和你們打賭（邊說邊把乒乓球放入漏斗中，如圖所示），這個乒乓球全班沒有一個同學能從漏斗的下方把它吹出。你們信不信。
學生：（學生紛紛議論）不信。
師：不信，我們可以請一位同學來試試。
學生用力吹，結果吹不出來。
同學們想知道為什么嗎？學了本節(jié)課就知道答案了。
2.故事導入（ppt或錄像）
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”號的船舷撞了一個大洞。這是當時發(fā)生的奇怪的海上事故，很長一段時間無人能解釋。
同學們，你們想知道原因嗎？
學了本節(jié)課，我們就明白了。
3.活動導入
學生活動：硬幣“跳高”比賽。
（1）比賽設計：將一枚一角硬幣放在離桌邊5 cm處，在硬幣前10 cm處用直尺架高約2 cm。
（2）比賽規(guī)則：使嘴靠在桌邊，沿著與桌面平行的方向吹氣（不準吹硬幣），使硬幣翻越直尺。每個人都進行活動，使硬幣成功翻越直尺或看誰的硬幣“跳”得更高。
（3）思考：是什么力使得硬幣向上“跳”起來的？
引導學生回答下列問題：
（1）力有哪些作用效果？________________和________________。
（2）硬幣向上“跳”，說明硬幣________________發(fā)生了改變，這是因為硬幣受到的________改變了，這可能是硬幣上下表面受到的________改變造成的。
（3）吹氣，加快了硬幣________（選填“上方”或“下方”）空氣的流動速度。
同學們做出了大膽回答，這就是我們要學習的第4節(jié)流體壓強與流速的關系。
進行新課
探究點一　流體壓強與流速的關系
我們知道，氣體和液體都具有流動性，所以把它們統(tǒng)稱為流體。通過剛才的活動，我們已經(jīng)猜到流體壓強與流速有關系，究竟有什么關系呢？
（1）學生實驗：根據(jù)下列要求分組進行實驗，提醒學生注意認真觀察實驗現(xiàn)象。
①紙條一端貼近下嘴唇，用力向紙條上方吹氣，觀察現(xiàn)象（如圖所示）。
②用手握著兩張紙，讓紙自由下垂，在兩張紙的中間向下吹氣（如圖所示），觀察兩張紙怎樣運動。
③兩個乒乓球用繩拴好，將兩個球平行放置，向兩個球中間用力吹氣，觀察現(xiàn)象（如圖所示）。
④把一根長10 cm左右的飲料吸管A插在盛水的瓶子里，另一根吸管B的管口貼靠在A管的上端。往B中用力吹氣，觀察現(xiàn)象（如圖所示）。
⑤在水面上放兩個乒乓球，向兩球中間噴水，觀察現(xiàn)象（如圖所示）。
（2）實驗現(xiàn)象匯總。
實驗結束后，組織學生分組匯報實驗現(xiàn)象。
引導學生分析這些實驗：
①實驗中的研究對象為什么會運動？（研究對象的兩面存在壓強差）
②什么原因造成了壓強差的存在？（流體的流速不同）
③這些實驗共同說明了一個什么問題？（流體的壓強跟流速有關）
（3）引導總結出流體壓強與流速的關系：
在氣體和液體中，流速越大的位置，壓強越小。
利用以上結論解釋生活中常見的現(xiàn)象：
①在大海中航行時，兩艘船為何不能靠得太近？
②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，乘客必須站在安全線以外的地方候車，這是為什么？
例題講解：（學生先練習，若有問題，教師補充講解）
例1　（2019·吉林中考）如圖甲所示，將一個硬質塑料瓶裝滿水，把乒乓球放在瓶口處按住并倒置，松開手后，乒乓球在________的作用下不會下落；如圖乙所示，去掉瓶底，把乒乓球放入瓶內，若從瓶口處用力向上吹氣，由于氣體流速越大的位置，壓強越________，所以乒乓球不會上升。
解析：一標準大氣壓可以托起約10 m高的水柱，而瓶中的水柱高度遠遠低于10 m，所以大氣壓強能將乒乓球托住，不落下來；由流體壓強與流速的關系可知，在流速越大的位置，壓強越小，所以吹氣時乒乓球下方氣體流速大壓強小，乒乓球所受壓力差方向向下。
答案：大氣壓強（或大氣壓、氣壓、大氣壓力）　小
例2　（2019·湖南湘潭中考）如圖所示，高鐵站的站臺邊沿標有黃色安全線提示乘客在候車時要站在安全范圍內。一個重要的原因是，當高速列車通過時車體附近氣體流速________，壓強________（均選填“大”或“小”），使乘客受到一個“推”向列車的力。
答案：大　小
探究點二　飛機的升力
（1）創(chuàng)設物理情景：播放飛機起飛過程的視頻。
提出問題：沉重的飛機并不是像鳥一樣扇動翅膀飛行的，它的“翅膀”不能扇動，是什么力量使飛機飛起來的呢？
（2）教師展示飛機的機翼，引導學生觀察機翼的形狀，并適時提問：有什么特點？
學生活動：
①觀察，討論。從側面看，機翼的上表面是凸起的流線型，下表面幾乎是平的。
教師引導學生思考：難道是機翼的這種形狀使飛機上升的？
②學生拿出事先準備的機翼模型，做教材第45頁的“想想做做”。引導學生分析現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。
（3）教師講解：如圖所示，飛機飛行時，空氣相對于飛機向后流動。氣流被機翼分成上下兩部分，在相同的時間內，機翼上方的氣流通過的路程較下方的氣流通過的路程長，因此流速較大，對機翼上表面向下的壓強較小，向下的壓力小，而下表面空氣的流速小，機翼下表面受到空氣向上的壓強大，向上的壓力大，上下表面存在壓強差和壓力差，這個壓力差就是飛機受到的向上的升力。
（4）教師：（多媒體展示鳥的翅膀圖片，如圖所示）與飛機的機翼相似，鳥的翅膀上方也呈弧形。由于鳥的翅膀的柔韌性好，它們拍動翅膀時不僅產(chǎn)生升力，而且還會帶著鳥兒往前飛。
像機翼、鳥的翅膀的這種形狀的應用很多，比如跑車呈流線型，如果跑車跑得太快，會有什么危險？怎樣避免這種危險？
學生討論，找出解決問題的方法（啟發(fā)學生根據(jù)機翼的作用，用逆向思維的方法來思考）。
在跑車的尾部安裝一只倒置的“翅膀”，當車速很大時，作用在這只“翅膀”上面的向下的壓強大，這樣可以增強車輪的著地性能。實際上，這種“翅膀”已被采用，叫氣流偏導器。如圖所示。
例題講解：（學生先練習，若有問題，教師補充講解）
例3?。?020·江蘇泰州中考）某集團最先試驗成功能飛的汽車，其兩側的裝置類似飛機機翼（如圖），展開后，當汽車高速行駛時，機翼上方的空氣流速________（選填“大于”“等于”或“小于”）下方的空氣流速，機翼受到向上的壓強________（選填內容同上）向下的壓強，使汽車能夠起飛。
答案：大于　大于
例4　如圖所示，灰鵝在飛行途中突遇強風，會將身體翻轉180°，以腳朝上但頭保持不變的怪異姿勢飛行，灰鵝轉體后（　?。?br/>A.翅膀下方空氣流速大于上方的流速，有助于迅速降低高度
B.翅膀下方空氣流速大于上方的流速，有助于迅速提升高度
C.翅膀下方空氣流速小于上方的流速，有助于迅速降低高度
D.翅膀下方空氣流速小于上方的流速，有助于迅速提升高度
解析：灰鵝正常飛行時，翅膀如圖甲所示，翅膀的上方隆起，翅膀上方的空氣流速大，壓強小，翅膀下方的空氣流速小，壓強大，翅膀在壓強差的作用下產(chǎn)生向上的升力，向上飛行。突遇強風，灰鵝將身體翻轉180°，翅膀如圖乙所示，翅膀下方的空氣流速大，壓強小，翅膀上方的空氣流速小，壓強大，翅膀在壓強差的作用下產(chǎn)生向下的力，灰鵝能迅速降低高度，躲避強風。故正確選項為A。
答案：A
課堂小結
本節(jié)課我們主要學習了“流體壓強與流速的關系”和“飛機的升力”兩部分內容，大家要重點掌握流體壓強與流速的關系，并能用它解釋飛機產(chǎn)生升力的原因。為了檢驗一下學習效果，請同學們完成“當堂達標”測試題。
當堂達標
1.如圖是北美草原犬鼠洞穴的橫截面示意圖。它有兩個出口，當風吹過隆起洞口A表面時，風速較大，吹過平坦洞口B時，風速較小，從而給洞中的犬鼠帶去習習涼風。則下列有關洞內風向分析正確的是（　?。?br/>A.風總是A口吹入，B口吹出
B.風總是B口吹入，A口吹出
C.風總是從A、B口同時吹入
D.風有時從A口吹入，有時從B口吹入
2.（2020·山東濰坊中考）如圖所示，一圓形水管左粗右細，a、b為粗管和細管中同一水平面上的點，水管中有一氣泡，隨水向右快速運動，氣泡經(jīng)過a、b兩點時體積大小的比較，以下分析正確的是（　　）
A. a點時大　
B. b點時大
C.一樣大　　
D.均有可能
3.（2019·山東棗莊中考）當風沿著窗外的墻頂吹時窗口懸掛的窗簾會飄向窗外，這是因為窗外空氣的流速________室內空氣的流速，窗外空氣的壓強________室內空氣的壓強。（均選填“大于”“等于”或“小于”）
4.（2019·四川達州中考）牽引車將停放在機庫的戰(zhàn)斗機拖出的過程中，說明力可以改變物體的________；戰(zhàn)斗機機翼下平上凸，目的是使戰(zhàn)斗機飛行時機翼下方空氣的流速小于機翼上方空氣的流速，從而使機翼下方空氣的壓強______（選填“大于”“等于”或“小于”）機翼上方空氣的壓強；戰(zhàn)斗機在進入戰(zhàn)斗前拋掉副油箱的目的是________（選填“增大”或“減小”）戰(zhàn)斗機的慣性，從而增強戰(zhàn)斗機機動性。
5.隨著人民生活水平的提高，轎車已逐漸進入百姓家庭，大多數(shù)轎車的外形縱截面類似于飛機機翼的橫截面（俗稱“流線型”），如圖所示。
（1）這樣的設計有何優(yōu)點？
（2）這樣形狀的轎車高速行駛時，轎車上方的空氣流速大還是下方的空氣流速大？
（3）這樣形狀的轎車高速行駛時，對地面的壓力會減小，出現(xiàn)“發(fā)飄”現(xiàn)象，具有一定的危險性，請用所學過的物理知識分析其原因。
布置作業(yè)
教材第46頁“動手動腦學物理”第1至4題。
板書設計
一、流體壓強與流速的關系 1.流體：流動的氣體與液體的統(tǒng)稱。 2.流體壓強特點：在流體中，流速越大的位置壓強越??；流速越小的位置壓強越大。 二、飛機的升力 1.機翼的形狀和流速的分布。 2.上下的壓力差產(chǎn)生了升力。
參考答案
1. B
2.B　解析：在流體中，當流量一定時，管徑變細會使流速變大；在流體中，流速越大的位置壓強越小，氣泡經(jīng)過b點時，因b點周圍壓強較a點小，氣泡體積較大，故選B。
3.大于　小于　解析：風沿著窗外的墻頂吹時，窗外空氣的流速大于室內空氣的流速，窗外空氣的壓強小于室內空氣的壓強，在內外壓強差的作用下，窗簾被壓向窗外。
4. 運動狀態(tài)　大于　減小　解析：牽引車將停放在機庫的戰(zhàn)斗機拖出的過程中，運動速度發(fā)生了變化，說明力可以改變物體的運動狀態(tài)；機翼上方的空氣流速比機翼下方的流速大，因此機翼下方氣體壓強大于機翼上方氣體壓強，從而產(chǎn)生了升力；慣性的大小只與物體的質量有關，拋掉副油箱，是為了減小慣性，以提高戰(zhàn)斗機的靈活性。
5.（1）可以減小轎車受到的阻力?！。?）轎車上方空氣的流速大?！。?）轎車高速行駛時，氣流從車下方通過時流速小，壓強大；從車上方通過時流速大，壓強小，使轎車受到一個向上的壓力差，出現(xiàn)“發(fā)飄”現(xiàn)象。
教學反思

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