資源簡介

第四節 流體壓強與流速的關系
設計說明 本節是教材中壓強部分的升華，本節教學本著從生活走向物理，從物理走向社會的原則，通過參與大量探究活動，觀察物理現象，歸納出簡單的科學規律。本節課首先向學生演示小球被吹起來的實驗，引發學生的疑惑，激起學生的求知欲望。針對學生的疑問，提煉出本節課所研究的問題。教師應根據學生的猜想設計教學方案。引導學生完成探究的幾個基本環節：提出問題、猜想與假設、實驗探究、分析論證。通過親身經歷的事例總結出來的規律讓人深信不疑，甚至有摩拳擦掌之勢，基于此，教師引導學生運用所得結論進行解釋與應用。最后讓學生梳理反思本節所學知識，增強對知識的鞏固，加深對知識的理解。 教學目標 【知識與技能】 1.知道流體壓強與流速的關系。 2.了解飛機的升力是怎樣產生的。 3.能用其解釋生活中某些現象。 【過程與方法】 1.通過觀察和實驗，學會運用歸納、逆向思維等研究方法。 2.培養學生的觀察和分析概括信息的能力。 3.分析推理飛機的升力是怎樣產生的。 【情感態度和價值觀】 通過將所學知識應用到生產、生活實踐中，感受科學就在身邊，強化STS的要求。 重點難點 教學重點 流體的壓強與流速的關系，并能解釋生活現象。 教學難點 對流體壓強與流速關系的探究活動，設計實驗認識“升力”。 教學方法 探究法：通過學生的探究得出氣體壓強與流速的關系。 分析比較法：通過對實驗現象的分析比較，應用流速與壓強的關系解釋生活中的簡單現象。 教具、學具 教師：多媒體課件、漏斗一個、乒乓球一個、吸管、飛機升力演示器。 學生：乒乓球兩個、水、紙、軟水管、水槽、一根中間切開（未斷）折成直角的飲料吸管。 授課時數 2課時 第一課時 流體壓強與流速的關系 教學過程 導入新課 課前小魔術：把乒乓球放在漏斗的下方，松手后會發生什么現象？ 如果不停地向下吹氣，又會發生什么現象呢？ 現象：乒乓球被吸住了！ 這是怎么回事呢？通過這節課的學習大家就會知道了。 講授新課 一、流體壓強與流速的關系 我們在前兩節已經學過了液體和氣體的壓強，那都是靜止狀態下的壓強特點，如果液體和氣體流動起來，它們的壓強是否會發生變化呢？ 讓我們一起通過下面的兩個小游戲探究一下吧！ 學生的實驗器材：乒乓球兩個、飲料吸管一支、裝滿水的水槽一個、軟水管一只等器材。 學生進行實驗與收集證據。 師：研究活動以小組為單位進行，大家在小組內討論，研究實驗方案，用眼睛去觀察，用大腦去思考，將發現的問題記錄下來，然后小組交流，看看在實驗中能發現些什么？集體的力量是巨大的，看看哪一小組做得最好？ 學生進行實驗，教師巡回指導。 學生進行分析、論證與交流。 師：類比之前學習大氣壓強中，吸管吸水的原理，同學們思考一下，乒乓球靠攏的原因是什么？ 學生：紙張的中間與兩邊產生壓強差。 師：那紙張兩邊和中間的流速有區別嗎？ 學生：乒乓球中間流速大，兩邊流速小。 【教師點撥】 當我們往乒乓球的中間吹氣時，它們就靠攏在一起，通過對之前大氣壓強的學習，我們知道是因為兩個球的中間和兩邊產生了壓強差，兩側氣壓大于中間的氣壓，才使得兩個球靠攏起來。 同時，我們向兩個球的中間吹氣時，兩個球中間的空氣快速流動，空氣流速大，而兩個球兩側的空氣沒有變化，空氣流速相對小。 綜上所述，兩個乒乓球兩側的空氣流速小，壓強就大，兩個乒乓球中間的空氣流速大，壓強就小。 師：當用水管向兩只小船中間水域沖水時，兩只小船發生了什么變化？ 學生：兩只小船靠在一起了。 師：那類比之前乒乓球靠在一起的實驗，思考一下兩只紙船靠在一起的原因是什么？ 學生：因為有壓強差。 【教師點撥】 當我們往兩只紙船中間水域中沖水時，兩只紙船就靠攏在一起，我們知道是因為兩只紙船的中間和紙船的兩邊產生了壓強差，紙船的兩側壓強大于兩只紙船中間的壓強，才使得兩只紙船靠在一起。 同時，我們往兩只紙船中間水域中沖水時，兩只紙船中間的水快速流動，水的流速大，而兩只紙船兩側的水沒有變化，水的流速相對小。 綜上所述，兩只紙船兩側水的流速小，壓強就大，兩只紙船中間水的流速大，壓強就小。 板書： 一、流體壓強與流速的關系 1. 物理學中把具有流動性的液體和氣體統稱為流體。 2. 流體壓強特點：流體在流速大的地方壓強小，在流速小的地方壓強大。 師：展示圖片 師：同學們，觀察這幅圖，看看兩處的水柱高度有什么不同？ 兩水管的橫截面積又有什么不同？ 學生：水柱柱面高，水柱柱面低。 師：兩水管的橫截面積又有什么不同？ 學生：水管橫截面積大，水管橫截面積小。 【教師點撥】 水管的橫截面積比水管的橫截面積大，所以當水在玻璃管中流動時， 管的水流流速小于管的水流流速，則管的壓強大于管，導致水柱高于水柱。 課前魔術大揭秘：原因：流體流速大的地方壓強?。涣魉傩〉牡胤綁簭姶蟆?課后作業：自制魔術道具 自制小魔術道具為家長表演小魔術并講解其中的原因。 【跟進訓練】 1.往兩張自然下垂且靠近的紙中間用力吹氣，你可以看到兩張紙將（ A ） A．向中間靠攏 B．向兩邊分開 C．向同一邊擺動 D．幾乎不動 2.讓自來水流過如圖所示的裝置，當水流穩定后（ D ） A．P點流速等于Q點流速 B．P點壓強大于Q點壓強 C．P點流速小于Q點流速 D．P點壓強小于Q點壓強 二、升力的產生 師：展示圖片。 讓學生認真觀察圖片，回答問題。 師：同學們，我們在生活中、電視中經常會見到飛機，那巨大的飛機是怎么飛起來的呢？還有空中的鳥兒是怎么在空中滑翔的？提示一下，飛機的機翼是上凸下平的形狀。 學生：是因為機翼上下流速不同，產生壓力差，產生了上升的力。 【教師點撥】 飛機的機翼通常都做成上面凸起、下面平直的形狀。當飛機在機場跑道上滑行時，流過機翼上方的空氣流速大，流過機翼下方的空氣流速小。機翼上下方所受的壓力差形成向上的升力。當飛機的滑行速度達到一定值時，機翼所受的升力超過飛機自重，飛機就飛起來了。 板書： 二、飛機升力產生的原因 【跟進訓練】 1.（2019 煙臺）如圖所示，小紅手撐雨傘走在路上，一陣大風吹來，傘面被“吸”，將發生嚴重變形。下列判斷推理及其解釋，正確的是（ C ） A．傘面被向下“吸”，傘上方的空氣流速小于下方 B．傘面被向下“吸”，傘上方的空氣流速大于下方 C．傘面被向上“吸”，傘上方的空氣流速大于下方 D．傘面被向上“吸”，傘上方的空氣流速小于下方 2.（2019 邵陽）截至2017年底，我國高鐵占世界高鐵總量的66.3%，2019年中國高鐵總里程將突破3萬千米，高鐵站臺邊緣一定距離的地方都標有安全線，人必須站到安全線以外區域候車，當有列車駛過時，如果人站到安全線以內，即使與車輛保持一定的距離，也是非常危險的，這是因為（ B ） A．流體流速大的位置壓強大 B．流體流速大的位置壓強小 C．流體流速小的位置壓強小 D．流體壓強大小與流速大小無關 三、生活實例應用 師：學習完《流體壓強與流速的關系》，同學們還知道生活中哪些事物應用了這一知識呢？ 學生積極發言，踴躍回答舉例子。 【教師點撥】 1. 火車站臺都有一條安全線，火車行駛時嚴禁人們進入安全線以內的區域。 2. 并排行駛的兩船不得靠得太近。 3. 噴霧劑的工作原理。 4. 足球比賽中的香蕉球。 板書： 三、生活實例應用 資料： 1. 車站站臺上的安全警戒線。 蘇聯曾發生過一起離奇的車禍。當時蘇聯有一個訪問團從歐洲回來，有關部門組織了人員到火車站歡迎?；疖囈詷O快的速度經過站臺，結果站臺上40多人莫名其妙“撲”上火車，當場死亡。事后有關人員嚴密調查，卻沒有發現任何線索，這件案子成了一件懸案。學了本節課后，你能破案嗎？（學生解釋） 火車和地鐵的站臺上要畫一條安全線（安全教育：遵守交通規則）。 2. 輪船并排行駛距離不能太近。 1912年秋天，奧林匹克號正在大海上航行，在距離這艘當時世界上最大遠洋輪的100米處，有一艘比它小得多的鐵甲巡洋艦豪克號正在向前疾駛，兩艘船似乎在比賽，彼此靠得較近，平行著駛向前方。忽然，正在疾駛中的豪克號好像被大船吸引似地，一點也不服從舵手的操縱，竟一頭向奧林匹克號闖去。最后，豪克號的船頭撞在奧林匹克號的船舷上撞出個大洞，釀成一件重大海難事故。（學生解釋） 我國海軍艦艇赴亞丁灣護航時，護航編隊一般采用前后護航形式，如果并排護航則會保持較遠的距離。（愛國主義情感教育） 3. 噴霧器的工作原理。（課后小制作：自制簡易噴霧器） 將一根吸管彎成直角，在彎折處剪開一個口，如圖，將端插入瓶中液面下，從管口處用力吹氣，一個簡易噴霧器就做好了，趕快自己動手試試吧！ 4. 足球比賽中的香蕉球。（視頻展示） 主罰球員一記猛射，足球繞過人墻，眼看就要偏離球門卻又轉過彎來直奔球門，守門員剛要撲球，球已應聲入網。能踢出這種“香蕉球”的球員可沒有魔法，而是通過不斷練習，以流體力學的原理讓對方守門員望球興嘆。 【跟進訓練】 1.隨著人們生活水平的提高，掃地機器人逐步進入普通家庭。如圖所示為某款掃地機器人，其工作時是通過電機轉動使內部氣流 大 ，壓強_小 ，使雜物進入吸塵器達到清掃的目的。 ` 2.如圖是人與鳥“比翼齊飛”的情景，滑翔機的機翼與鳥的翅膀結構類似,都是上表面凸起，下表面平直?；铏C在滑翔的過程中，上表面比下表面的空氣流速 大 ，壓強 小 ，在壓強差的作用下受到向 上 的力。 課堂小結 一、流體的概念：具有流動性的氣體和液體，統稱為流體。 二、（1）氣體壓強與流速的關系：氣體在流速大的地方壓強就小，在流速小的地方壓強就大。 （2）液體壓強與流速的關系：液體在流速大的地方壓強就小，在流速小的地方壓強就大。 三、飛機“升力”產生的原因 飛機的機翼通常都做成上面凸起、下面平直的形狀。流過機翼上方的空氣流速大，流過機翼下方的空氣流速小。機翼上下方所受的壓力差形成向上的升力。 當堂達標 物理學中把具有流動性的液體和氣體統稱為____體，當流體流動時，流速越大的位置其壓強越_____；流速越小的位置其壓強越______。 答案：流 小 大 飛機的機翼是上凸下平，當飛行時，機翼上方的空氣流速____，壓強小，下方空氣流速____，而壓強____，這一壓強差，就使飛機獲得了向上的升力。 答案：大 小 大 3．秋天樹葉落在路面，當一輛高速行駛的汽車駛過時，路旁的樹葉（ ） A．從路旁吸向汽車　　　　B．從路中間飛向路邊 C．不受任何影響　　　　　D．只向上飛揚 答案：A 4．刮大風的天氣，我們如果迎風走路或騎車，一陣大風刮來時，我們會感覺吸氣困難，但可以向外吐氣，當風過去又恢復了正常呼吸，其原因是（ ） A．風大時，臉上空氣壓強變大，壓得人難以吸氣 B．風大時，臉上空氣壓強變小，使人難以吸氣 C．與氣壓沒關系，是人缺乏鍛煉 D．風大時，臉前氣壓大，所以容易向外吐氣 答案：B 5. 如圖所示，小汽車受到的重力為G，它在平直的高速公路上以120 km/h的速度行駛時，受到地面的支持力為F。若考慮周圍空氣對它的影響，則下列關于G和F的大小關系正確的是（　　） A.G＞F B.G=F C.G＜F D.無法比較 答案：A 6.詩人杜甫在《茅屋為秋風所破歌》中寫到：“八月秋高風怒號，卷我屋上三重茅”，你能用本節課所學的知識解釋這一現象產生的原因嗎？ 答案：風刮過屋頂，屋頂上方的空氣流動速度大，壓強小；屋內空氣流動速度小，壓強大，屋頂受到向上的壓強大于向下的壓強，產生一個向上的壓強差，所以將茅草吸上去。 7. 非洲草原犬鼠的洞穴有兩個出口，一個是平的，另一個則是隆起的土堆。這一構造使鼠洞能保持自然通風，這是為什么呢？ 答案：等質量的空氣在相同的時間內通過出口的上表面，由于前一個出口平直，后一個出口向上突起，所以空氣通過前一個出口上表面的流速小，壓強大；通過后一個出口上表面的流速大，壓強小，在兩個出口間形成一個向右的壓強差，因此，地面上的風吹進了犬鼠的洞穴，讓鼠 保持自然通風。 板書設計 流體壓強與流速的關系 一、流體壓強與流速的關系 1. 物理學中把具有流動性的液體和氣體統稱為流體。 2. 流體壓強特點：流體在流速大的地方壓強小，在流速小的地方壓強大。 二、飛機升力產生的原因 三、生活實例應用 第二課時 習題課 教學過程 題型一 固體壓力、壓強的判斷 例1 一塊長為L、質量分布均勻的木板A放在水平桌面上，木板A右端與桌邊相齊(如圖所示)，在木板A的右端施一水平力F使木板A右端緩慢地離開桌邊的距離，在木板A移動過程中，木板A對桌面的壓力　　　　，木板A對桌面的壓強不斷　　　　，木板A受到的摩擦力　　　　。(均選填“變大”“變小”或“不變”) 解析:（1）因水平面上物體的壓力和自身的重力相等，所以，在木板A移動過程中，A對桌面的壓力不變；因在板的右端施一水平力F使木板A右端緩慢地離開桌邊時，木板與桌面的接觸面積變小，受力面積變小，所以，由可知，A對桌面的壓強不斷變大；（2）滑動摩擦力的大小只與接觸面的粗糙程度和壓力的大小有關；在板的右端施一水平力F使板A右端緩慢地離開桌邊時，壓力大小和接觸面的粗糙程度不變，所以，A受到桌面的摩擦力不變。 答案：不變 變大 不變 點撥：(1)首先確定壓力(水平面):,注意受力面積S,根據公式計算壓強。當物體發生移動、倒置、切割、疊加時,注意分析F、S的變化，即可得出正確的結論。(2)若柱狀固體密度均勻,可用直接計算對水平面的壓強，再根據計算壓力。 跟蹤訓練 1. 如圖所示,質地均勻的長方體重7 N,放在水平桌面上,它與桌面的接觸面積為0.01 m2,則它對桌面的壓強為 700 Pa;豎直切除該物體右側的陰影部分,剩余部分對桌面的壓強會 變小 ,桌面受到的壓力會 變小 。(后兩空均選填“變小”“不變”或“變大”) 2. 高度、材料相同的實心長方體A和B放在水平桌面上,它們的大小如圖所示。它們對桌面的壓力分別為FA、FB,壓強分別為pA、pB。關于它們的大小關系,下列說法正確的是( B ) A.FAFB　pA=pB C.FA>FB　pA>pB D.FA=FB　pA（2）將試管由豎直改為傾斜且與水平方向成30°夾角時，試管內豎直方向的深度減小，由p=ρgh可知，試管底部受到水的壓強減小。 答案：1 000 減小 點撥：(1)首先確定壓強:,注意受力面積S,根據公式計算壓力。當容器倒置、傾斜時,注意深度的變化,再判斷壓強、壓力的變化。 (2)不同形狀容器底所受壓力、壓強以及對支持面壓力、壓強的比較如下表所示。 容器容器底受 到的壓強p=ρ液ghp=ρ液ghp=ρ液gh容器底受 到的壓力F=pS, F>G液, 底大壓力大F=pS, F=G液F=pS, F跟蹤訓練 1. 如圖所示,質量和底面積都相同的兩個容器分別裝有質量和深度均相等的甲、乙兩種不同液體,甲液體的密度 大于 乙液體的密度;甲容器對桌面的壓強 等于 乙容器對桌面的壓強;甲容器底部所受液體的壓強 大于 乙容器底部所受液體的壓強;甲容器底部所受液體的壓力 大于 乙容器底部所受液體的壓力。(均選填“大于”“等于”或“小于”) 2.如圖所示,向兩支同樣的試管中注入質量相等的甲、乙兩種液體,發現液面在同一水平線上,可以判斷出,甲液體的密度 大于 乙液體的密度,甲液體對試管底部的壓強 大于 乙液體對試管底部的壓強。 題型三 壓強的計算 例3 （2019·岳陽）人工智能逐漸融入我們的生活。如圖所示,某餐廳的送餐機器人的質量為40 kg,它與地面的接觸面積為0.01 m2。 (1)求送餐機器人的重力。(g取10 N/kg) (2)送餐機器人的外殼是由玻璃鋼材料制作的。有一小塊玻璃鋼材料的質量為90 g,體積為50 cm2,求該材料的密度。 (3)若送餐機器人托著3 kg的物體,求此時機器人對水平地面的壓強。 解：（1）送餐機器人的重力G=mg=40 kg×10 N/kg=400 N。 （2）該材料的密度。 （3）對水平地面的壓強 。 跟蹤訓練 1.（2019·徐州）一位同學體重為600 N,自然站立在水平地面上,對地面壓力為　600　N,雙腳站立對地面的壓強比行走時　小　;某沼澤地能承受的壓強為2×104 Pa,這位同學與沼澤地的接觸面積至少為　0.03　m2,才不會陷入沼澤地。 2.如圖所示，輕質薄壁圓柱形容器置于水平地面，容器中盛有體積為的水。 （1）求水的質量。 （2）求0.1m深處水的壓強。 （3）現有質量為3kg的柱狀物體，其底面積是容器的三分之二。若通過兩種方法增大地面受到的壓強，并測出壓強的變化量，如下表所示。 方法地面受到壓強的變化量（Pa）將物體墊在容器下方2 940將物體放入容器中1 225
請根據表中的信息，通過計算判斷將物體放入容器時是否有水溢出，若有水溢出請求出溢出水的重力；若無水溢出請說明理由。 解：（1）由可得，水的質量： ； （2）0.1m深處水的壓強： ； （3）若不溢出，將物體放入容器中時，地面受到壓強的變化量， 將物體墊在容器下方，地面受到壓強的變化量， 其中G水＝G物＝3kg，， 則 p1: p2＝1:2≠1125:2940， 所以有水溢出， 則， ， 由 p2解得S容＝0.02 m2 再由 p1解得G溢＝4.9N。 當堂達標 1.（2019·杭州）如圖所示,幾個完全相同的條形磁體疊放在水平桌面上。關于比較甲、乙兩圖中桌面受到的壓力的大小,下列說法正確的是(　　) A.圖甲中桌面受到的壓力比圖乙大 B.圖乙中桌面受到的壓力比圖甲大 C.兩圖中桌面受到的壓力相等 D.無法確定 答案：C 2.（2019·杭州）雙腳站立在水平地面上的一位初中生,對地面的壓強大約為(　　) A.1250 Pa B.2500 Pa C.5000 Pa D.12500 Pa 答案：D 3.（2019·棗莊）如圖所示現象中,屬于減小壓強的是(　　) 答案：D 4.如圖所示是甲、乙兩種物質的質量和體積的關系圖像,若用質量相等的甲、乙兩種物質分別制成等高的實心圓柱體A、B,把它們并排豎放在水平地面上,則兩圓柱體A、B對水平地面的壓強之比是(　　) A.8∶1 B.4∶3 C.4∶1 D.1∶2 答案：A 5.（2019·聊城）A、B兩個實心正方體的質量相等,密度之比ρA∶ρB=8∶1,若按甲、乙兩種不同的方式,分別將它們疊放在水平地面上(如圖所示),則地面受到的壓力之比和壓強之比分別是(　　) A.F甲∶F乙=1∶1, p甲∶p乙=1∶2 B.F甲∶F乙=1∶1, p甲∶p乙=1∶4 C.F甲∶F乙=1∶2, p甲∶p乙=2∶1 D.F甲∶F乙=8∶1, p甲∶p乙=1∶8 答案：B 6.（2019·黃石）如圖所示,有三個實心圓柱體甲、乙、丙,放在水平地面上,其中甲、乙高度相同,乙、丙的底面積相同,三者對地面的壓強相等,下列判斷正確的是(　　) A. B. C. D. 答案：A 7.（2019·貴港）在放假外出旅游時,小明發現所乘坐的汽車窗邊放置有在緊急情況下使用的逃生安全錘,如圖所示。這種逃生安全錘有一端設計成錐形,這樣做的目的是通過　　　　受力面積的方法,從而　　　　壓強來破壞玻璃窗逃生。(均選填“增大”或“減小”) 答案：減小 增大 8.圖釘尖的面積是5×10-8 m2,圖釘帽的面積是1×10-4 m2,木塊能承受的最大壓強是6×108 Pa,手指至少要用　　　　N的力,圖釘尖才能進入木塊,此時手受到的力是　　　　N,手受到的壓強是　　　　Pa。 答案：30 30 3×105 9.（2019·內江）如圖所示,有兩組同樣的磚,A組一塊,B組兩塊。每塊磚平放時的長*寬*高為4*2*1。A組磚對地面的壓力和壓強分別為FA和pA,B組磚對地面的壓力和壓強分別為FB和pB,則FA　 　　FB, pA　 　　pB。(均選填“>”“=”或“<”) 答案：< = 10.（2019·廣州）如圖甲所示,鋼制的圓柱展示臺,底面積S=1 dm2,另一個為鋼制的圓臺零件,上底面積S1=3 dm2,下底面積S2=12 dm2。把零件分別按圖乙和圖丙所示的方式靜置在展示臺上,兩物體的軸在同一直線上。圖乙中零件對展示臺面的壓力為F1,壓強為p1。圖丙中零件對展示臺面的壓力為F2,壓強為p2。F1　　　　F2,p1　　　　p2。(均選填“>”“=”或“<”) 答案：= = 教學反思

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