物理下册《流体压强与流速的关系》课件 新人教版

流体压强与流速的关系流体压强的概念和测量潜水员潜水员在水中下潜越深，受到的压强越大。高压锅高压锅利用高压蒸汽，加速食物烹饪。1.1流体压强的定义流体对物体表面产生的压力。作用力的大小与受力面积成反比。流体内部的分子相互碰撞，产生压力。1.2压强的测量单位帕斯卡(Pa)国际单位制中压强的单位，1帕斯卡等于1牛顿的力作用在1平方米的面积上。千帕斯卡(kPa)常用单位，1千帕斯卡等于1000帕斯卡。巴(bar)常用单位，1巴等于100千帕斯卡，约等于1个大气压。1.3压强的读数压强计的类型常见的压强计有液柱压强计和压强传感器。读数液柱压强计通过液柱的高度来测量压强，压强传感器则将压强信号转换为电信号。流体压强对容器壁的作用1垂直方向流体压强对容器壁产生垂直方向的作用力，压强越大，作用力越大。2水平方向流体压强同样会对容器壁产生水平方向的作用力，这个力也与压强成正比。2.1压强对容器壁的垂直向作用垂直压力水箱底部承受的压力方向垂直于容器壁。深度影响压力大小与水深成正比，越深的地方压力越大。2.2压强对容器壁的水平向作用水平向力的来源由于液体分子运动，液体对容器壁产生水平方向的压力，这种压力会随着液体深度的增加而增加。水平向力的作用水平向的压力会对容器壁产生向外的推力，这会导致容器变形或破裂，尤其是在容器较大或液体深度较深的情况下。3.流体压强与流速的关系流速快，压强小当流体流过一个狭窄的区域时，流速会加快，而压强会减小。流速慢，压强高当流体流过一个宽阔的区域时，流速会减慢，而压强会增大。3.1伯努利方程的推导1能量守恒伯努利方程的推导基于能量守恒定律，将流体在流动过程中的能量进行分析。2动能流体具有动能，与流体的速度平方成正比。3势能流体具有势能，与流体的高度和重力加速度成正比。4压强能流体具有压强能，与流体的压强和体积成正比。3.2伯努利效应和应用飞机升力机翼上表面流速快，压强低，下表面流速慢，压强高，形成升力。喷雾器喷雾器利用高速气流通过喷嘴，降低气压，将液体吸入喷出。文丘里管文丘里管利用流速变化测量流速，或利用压强差进行抽气或混合。流速的测量皮托管皮托管测量流速，利用了流体压强与流速的关系，测量流体对皮托管开口处的压强变化，可以计算出流体的速度。流速计流速计通过测量流体对叶轮的作用力，从而计算出流体流速。这种方法适用于各种流体，如水、气体和油。4.1皮托管的原理1流体速度的测量皮托管是一种用于测量流体速度的仪器。2静压孔和动压孔皮托管由两个孔组成:静压孔测量周围流体的静压，而动压孔测量流体的动压。3伯努利原理通过测量静压和动压之差，皮托管利用伯努利原理计算流体速度。4.2流速计的工作原理1转子式转子式流速计利用流体推动转子的旋转速度来测量流速。旋转速度越高，流速越快。2涡轮式涡轮式流速计使用流体流过涡轮叶片，叶片旋转的速度与流速成正比。3超声波式超声波式流速计利用超声波在流体中传播的时间差来测量流速。流速越快，超声波传播的时间越短。实验演示验证流速与压强关系通过实验观察流体在不同管径下的流速变化，并测量相应位置的压强，验证流速与压强的关系实验材料水槽、玻璃管、水、压力计、秒表、刻度尺不同管径下的流速变化通过实验观察不同管径的管子中水的流动速度，可以发现当水流过管径较小的区域时，流速会加快。例如，当水流过细水管时，流速明显快于水流过粗水管时。这可以用流体连续性原理解释：在流体稳定流动的情况下，单位时间内流过管道截面的流体质量不变，因此当管道截面面积减小时，流速就会增加。5.2压强与流速的关系通过实验和理论推导，我们已经了解了流体压强与流速之间的关系：流体速度越大，压强越小；流体速度越小，压强越大。这一规律在很多实际应用中都有体现。应用我们日常生活中处处存在着流体压强与流速的关系。了解这些原理可以帮助我们更好地理解和解决日常生活中的各种问题，也可以更好地应用这些知识来解决实际问题。6.1渗滤原理土壤渗透水通过土壤孔隙下渗，被土壤颗粒过滤，去除杂质。人工过滤利用各种过滤材料和技术，模拟土壤渗透，去除水中的悬浮物和有害物质。6.2喷泉原理喷泉原理喷泉利用了流体压强与流速的关系。喷泉底部的水池中，水由于重力的作用，产生一定的压强。喷口当水流过喷口时，由于喷口面积较小，流速增大，压强减小，低于大气压强。这时，大气压强将水向上推，形成喷泉。6.3飞机升力飞机机翼的特殊形状，使机翼上方的空气流速大于下方。根据伯努利原理，机翼上方的气压小于下方，从而产生向上的升力。课堂练习计算流速和压强利用伯努利方程计算不同位置的流速和压强。流体流动中的问题分析分析生活中常见的流体流动现象，例如喷泉、飞机升力等。7.1计算流速和压强1伯努利方程利用伯努利方程2已知条件流体密度3流速和压强计算流速和压强流体流动中的问题分析1湍流流体流动的不规则运动，例如河流中的漩涡。2阻力流体流动时遇到的阻力，例如管道中的摩擦力。3压强变化流体流动过程中压强变化，例如飞机机翼的升力。拓展思考在本节课的学习中，我们对流体压强和流速的关系有了更深入的了解。以下是一些可以进一步思考的问题：11.超音速飞行当飞机的速度超过音速时，会发生什么现象？22.爆破爆破时产生的冲击波是如何形成的？33.流体动力学流体动力学在工程上的应用有哪些？超音速飞行和爆破的原理音障当飞机的速度接近音速时，会产生强大的激波，形成音障，阻碍飞机加速。突破音障当飞机的速度超过音速时，就会突破音障，产生巨大的轰鸣声，也就是我们常说的“音爆”。爆破原理爆破利用炸药爆炸产生的冲击波和能量，对岩石等进行破坏，广泛应用于工程建设和矿山开采。流体动力学在工程上的应用风力发电风力涡轮机利用风能来发电，风能是通过流体动力学的原理转化成电能的。船舶设计流体动力学是船舶设计的重要基础，用于优化船体形状和推进系统。水利工程流体动力学在水利工程中被用于设计水坝、水库和水力发电站等。小结这节课我们学习了流体压强与流速的关系，了解了伯努利方程的推导和应用，以及流速的测量方法。9.1流体压强和流速的关系1流速越大，压强越小这是流体动力学中重要的规律，在许多现象中都有体现