物理人教版八年级下册第4节　流体压强与流速的关系

流体压强与流速的关系教学设计 万胜初中：李光泽一、教学目标（一）知识与技能1通过实验，能总结出流体的压强与流速的关系。2能利用流体的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能利用流体的压强与流速的关系解释生活中的有关现象。（二）过程与方法1经历探究流体的压强与流速的关系的实验过程，感受液体的压强。（三）情感态度与价值观1在观察实验的过程中，培养学生实事求是、尊重自然规律的科学态度。2通过学生主动探究，让学生体会到科学探究的乐趣和认识规律的快乐，培养学生的动手能力和创新意识。3领略流体压强差异所产生现象的奥妙，提高将科学技术应用于日常生活和社会的意识。二、教学重难点气体和液体都能够流动，称为流体。流体压强与流速的关系，是对液体压强和气体压强的拓展。本节内容由“流体压强与流速的关系”“飞机的升力”两部分内容组成。教学的重点是流体压强与流速的关系，难点是利用流体压强与流速的关系解释相关现象。三、教学策略流体压强与流速有关，学生这方面的生活经验并不多。因此，教学时尽量选取操作简单、现象明显、直观且生动有趣的小实验，引导学生把压力、压强跟流速联系起来，了解流体压强与流速的关系及其在生活中的应用。对于飞机的升力，可以通过制作小小的机翼模型并进行分析，进一步说明气体压强与流速的关系，让学生体会科学原理的价值。四、教学资源准备多媒体课件、一角硬币、直尺、两个乒乓球、细线、蜡烛、火柴、两根塑料吸管、两张纸、机翼模型。五、教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图导入新课（5分钟）做两个“漏斗”吹球球不走的小实验:准备两个漏斗，一个漏斗朝上放置，一个漏斗朝下放置。把乒乓球放置于漏斗中间，往漏斗里吹气。事先让同学猜想，球会不会被吹走，球会不会掉下来，然后再实验。学生活动：硬币“跳高”比赛（1）比赛设计：如图1，将一枚一角硬币放在离桌边5cm处，在硬币前10cm处用直尺架高约2cm。图1（2）比赛规则：使嘴巴靠在桌边，沿着与桌面平行的方向吹气（不准吹硬币），使硬币翻越直尺。每个人都进行活动，使硬币成功翻越直尺或看谁硬币“跳”得更高。（3）思考：吹气前，硬币上下两个面受不受大气压？吹气时硬币上下两个面所受大气压是否发生改变？学生猜想、观赏、体验有关的现象。针对问题积极思考，并尝试回答：吹气前，硬币上表面受向下的大气压，下表面受向上的大气压，它们大小相等，相互抵消。吹气时硬币向上“跳”，说明硬币受到向上的压强比较大，这可能是硬币上表面受到的压强减小造成的。因为吹气，加快了硬币上方空气的流动速度实验现象与学生猜想不一致，激发学生强烈的好奇心，激发学生强烈的学习动机。新课教学（30分钟）一、流体压强与流速的关系物理学中把没有一定形状，且很容易流动的液体和气体统称为流体。前面我们学习过的液体压强和气体压强都是流体静止时产生的。当流体流动起来以后对物体的压强会发生改变，那么流体产生的压强与流速有什么关系？1提出问题：流体产生的压强与流速有什么关系？ 2猜想与假设： 猜想1：液体和气体流动速度越快，产生的压强越大。 猜想2：液体和气体流动速度越快，产生的压强越小。猜想3：液体和气体流动速度越快，产生的压强不变。 3设计进行实验 实验1：如图2两张纸自然下垂，向两张纸中间吹气，看见了什么现象？图2实验2：杯子里放入乒乓球，往杯口水平吹气，能否让乒乓球在杯子之间跳跃，试一下看看。3交流与合作请每小组派一个代表就刚才的实验，上来重新演示，说说观察到的实验现象，并发表一下自己的看法。5结论：流体在流速大的地方压强较小，在流速小的地方压强较大。 利用流体压强与流速的关系解释现象：（1）在火车站或地铁站的站台上，离站台边缘1m左右的地方标有一条黄色的安全线，乘客必须站在安全线以外的地方候车，这是为什么？（2）狂风发作时，经常会揭起屋顶的瓦片，这是为什么？ （3）夏季我们经常把门窗打开，“过堂风”让我们凉爽不已。可是风却经常把门给关上，你能解释这个现象吗？（4）1912年秋季的某一天，当时世界上最大的远洋海轮“奥林匹克号”正航行在大海上。在离“奥林匹克号”100米远的地方，有一艘比它小得多的铁甲巡洋舰“豪克号”与它平行疾驶着。这时却发生了一件意外事情：小船好像被大船吸过去似的，完全失控，一个劲儿地向“奥林匹克号”冲去。小船怎么会被大船“吸”过去呢？实验1的现象是纸向中间靠扰了。原因：不吹气时，纸张两侧的空气相对静止，致使空气对纸作用的压强相同，气体压强不会引起纸张运动。而吹气时，纸张内侧空气流动快，压强变小，内外造成压强差，空气将纸张压在了一起。 实验2的现象是乒乓球会跳出来，跳到另一杯子。原因：往杯口水平吹气，杯口空气流速大压强小，杯子内的空气流速小压强大，内外压强差把乒乓球托出来。学生思考并回答。以科学探究的学生研究流速与压强的关系，培养学生科学探究能力。让学生做并分析原因，培养思维和表达能力。用学过的知识解释生活中的实际问题，体现科学的应用价值。二、飞机的升力教师示范让学生跟着做：如图4，取一张纸条，手持一端靠在嘴唇下，另一端自然下垂，沿纸的上方水平吹气，手中的纸会怎样？使气流加快，看到的情况有什么不同？图4视频展示飞机起飞，思考：飞机的机翼形状是怎样的？飞机飞行时升力是如何产生的？飞机起飞时，顺风和逆风哪种起飞方式有利？然后利用电吹风吹机翼模型演示飞机机翼上升与流速的关系。学生做实验，描述观察到的现象并解释原因。观察到纸条会上飘。如果吹出的气流越快，纸条会向上飘得越高。由于吹气时，纸片上方空气的流速大，压强变小，下方较大的压强将纸片“举”起来了。机翼上表面是曲面，下表面是平面。飞机前进时，机翼与周围空气发生相对运动，相当于气流快速流过机翼。上方空气和下方空气在相同时间所通过的路程不同，上方空气通过的路程长，下方空气通过的路程短。所以上方空气流速快，气压变小；下方空气流速慢，气压变大。产生了压强差，即下方气压大于上方气压，将飞机向上托住。机翼上下表面由于产生气压差，而产生了压力差，这个压力差就是升力。先用一个小实验做铺垫，学生更容易理解飞机升力产生的原因。课堂小结（5分钟）通过今天的学习，同学们有哪些收获？在实验探究中又存在哪些问题？还有什么想探究的问题？学生可以个别回答，或相互交流，在交流的基础上进行学习小结。促进知识的巩固掌握。提升学生的交流表达能力。 巩固练习一、选择题1如图1所示能够说明流体压强与流速关系的是（）图1答案：B解析：拦河坝设计成下宽上窄是考虑到水的压强随深度增加而增大；用漏斗向下吹气乒乓球不下落是因为乒乓球上方的气体流速大于下方，流速大的地方压强小；高压锅容易煮熟食物是因为高压锅内气压大，沸点高；玻璃厂用吸盘搬运玻璃是利用了大气压。2（2013年庆阳中考题）小明同学在倒置的漏斗里放一个乒乓球，用手指托住乒乓球然后将手指移开同时从漏斗口向下用力吹气，如图2所示，则乒乓球（）A不会下落，因为其上方气体流速增大，压强变大B不会下落，因为其上方气体流速增大，压强变小C会下落，因为其上方气体流速增大，压强变大D会下落，因为其上方气体流速增大，压强变小答案：B解析：乒乓球由于受到重力作用，要下落。如图2中，从漏斗口向下用力吹气，就是将手指移开，乒乓球也没有下落。这说明乒乓球受到了向上的压强，产生向上压强的原因就是乒乓球上方气体流速增大压强变小，下方的流速小，压强大，就会产生一个向上的压强差，使乒乓球不会掉下来。3你是否有这样的经历：撑一把雨伞行走在雨中，如图3所示，一阵大风吹来，伞面可能被“吸”并严重变形。下列有关这一现象及解释正确的是（）图3A伞面被向上“吸”，因为伞上方的气压大于下方气压B伞面被向上“吸”，因为伞上方的气压小于下方气压C伞面被向下“吸”，因为伞上方的气压小于下方气压D伞面被向下“吸”，因为伞上方的气压大于下方气压答案：B解析：伞的形状是上方凸起的，当气流经过时，在相同时间里雨伞上方气流通过的曲线路程较长，这就造成雨伞上部气流的速度较大，由于流速大的地方压强小，流速小的地方压强大，因此，雨伞上方的气压小于下方气压。4如图4所示，灰鹅在飞行途中突遇强风，会将身体翻转180，以脚朝上但头保持不变的怪异姿势飞行。灰鹅转体后（）图4A翅膀下方空气流速大于上方的流速，有助于迅速降低高度 B翅膀下方空气流速大于上方的流速，有助于迅速提升高度C翅膀下方空气流速小于上方的流速，有助于迅速降低高度D翅膀下方空气流速小于上方的流速，有助于迅速提升高度答案：A解析：鸟类正常飞行时翅膀与周围的空气发生相对运动，由于翅膀上面凸起，在相同时间里翅膀上方气流通过的曲线路程较长，使上部气流的速度较大，由于流速大的地方压强小，所以鸟获得一个向上的力，使它们能够在太空翱翔。灰鹅转体后，情况正好相反，翅膀下方空气流速大于上方的流速，有助于迅速降低高度。5如图5所示，两只纸船浮在水面上静止不动，用大注射器向两船之间的水面快速注水。两船将（ ）图5A静止不动 B向中间靠拢 C向两侧分开D向同侧偏移答案：B解析：用大注射器向两船之间的水面快速注水，使两船之间的水流速变大，压强变小，所以两船将向中间靠拢。6高速列车经过时，若人离铁道太近很可能被吸进铁道，应特别注意安全。从物理学的角度看，这是因为（ ）A车与人之间的空气流速减小，压强增大B车与人之间的空气流速减小，压强减小C车与人之间的空气流速加大，压强增大D车与人之间的空气流速加大，压强减小答案：D解析：高速列车行驶时，会带动周围的空气一起高速运动，流速大的地方压强小，所以人离铁道不能太近，否则人后面的空气会把人压向铁道，发生危险。7（2013年深圳中考题）深圳地区经常会有台风（如图6所示），市政府要求居民将简易房的屋顶加固，对于这一要求下列解释正确的是（）图6A屋顶上方空气的流速大于下方，屋顶被向下压垮B屋顶上方空气的流速大于下方，屋顶被向上掀起C屋顶上方空气的流速小于下方，屋顶被向下压垮D屋顶上方空气的流速小于下方，屋顶被向上掀起答案：B解析：空气在屋顶上方和屋内流过，在相同时间里屋顶上方气流通过的曲线路程较长，造成屋顶上方空气的流速大于下方，由于流速大的地方压强小，所以不牢固的屋顶会被向上掀起。8（2013年山东省青岛市）请你想象一下，假如“流体中，流速越大的位置压强越大”，则可能会出现（ ）A两船并行，造成相吸相撞 B室外有风时，窗帘飘到窗外C台风刮过，压塌屋顶 D汽车驶过，路边的树叶被卷入车底答案：C解析：船航行时，会带起周围的水一起向前运动。两船并行时，两船中间的水流速较大，假如“流体中，流速越大的位置压强越大”，这会造成两船远离。室外有风时，外面空气的流速大于室内，如果流速越大的位置压强越大，窗帘将会飘向窗内。台风刮过时，屋顶的空气流速大于屋内，如果流速越大的位置压强越大，这将会压塌屋顶。汽车行驶时，会带动车附近的空气一起运动，如果流速越大的位置压强越大，路边的树叶会更远离汽车。9（2013年广东省中考题）如图6所示，以下四个关于“气体压强与流速的关系”的现象中，压强P1、P2大小关系正确的是（ ）图6答案：A解析：A中由于模型下面凸起，在相同时间里翅膀下方气流通过的曲线路程较长，使下部气流的速度较大，压强较小，所以P1P2；B中模型两侧形状相同，空气流速相同，两处压强相同；C中只有中间的流速大，两边的流速相同，压强相同；D中乒乓球上方的空气流速大，压强小。10（2013年黄冈中考题）学习了“流体压强与流速的关系”后，为了解决“H”形地下通道中过道的通风问题，同学们设计了如下几种方案。如图7所示，黑色部分为墙面凸出部分，“M”为安装在过道顶的换气扇，其中既有效又节能的是（ ）答案：C解析：要使过道有风流过，必须使过道两旁通道里的压强不相同。A、B中的两个通道里空气流速相同，压强相同，不会再过道里产生风；C中右边通道里空气流速大，压强小，过道里会产生从左向右的风；D中的换气扇能通风，但要用电，不节能。二、填空题11如图8所示，用电吹风吹机翼模型，机翼模型上升。图中A、B、C三点，气体流速最快的是_，气体压强最大的是_。若增大风力，机翼模型获得的升力将_（选填“增大”、“减小”或“不变”）。答案：B A 增大解析：机翼模型上面凸起，当气流经过时，在相同时间里上方气流通过的路程较长，速度较大，流速大的地方压强小。增大风力，B处流速更大，压强更小，机翼模型获得的升力将增大。12如图9所示，是喷雾器的原理示意图，当空气从小孔迅速流出，小孔附近空气的流速较大，压强 容器里液面上方的空气压强，液体就沿细管上升，从管口中流出后，受气流的冲击，被喷成雾状。图9答案：小于解析：当空气从小孔迅速流出，使细管上方的空气流速增大，压强减小，当压强小于容器里液面上方的空气压强，液体就沿细管上升。13（2013年漳州中考题）小文有一辆喷气海豚玩具小车（如图10所示），顶部喷出的气流可以把小球顶起一定高度，小车移动，小球也会跟着移动，并且不会轻易从气流旁侧跌落。请你猜想小球不会轻易从气流旁侧跌落的原因与_有关，请对你的猜想进行合理的解释：_。图10答案：流体压强（或流速） 如果小球偏离了气流上方，则小球靠近气流一侧的空气流速大，压强小，而远离气流一侧的空气流速小，压强大，小球会被压回气流上方。三实验题14物理学中把具有流动性的液体和气体统称为流体。当流体处于流动状态时，其内部各处的压强有什么规律呢？小明同学将图11所示的玻璃管装置接到水流稳定的自来水管上，当水在玻璃管中流动时，可看到两个竖直管中液面的高度并不相同。从图中可以看出在A、B两处管的粗细不同，因而A处流速小，B处流速大，可见流体的压强与流速之间有着一定的关系。接着，小明又自制了一个飞机翼模型（如图12），将其固