流体压强与流速的关系-人教版八年级物理下册学案(解析版)

2/2第九章压强9.4大气压强一、学习目标eq\x(知识与技能)1．通过观察，认识流体压强与流速关系的相关现象，体验由流体压强差产生的力。2．了解流体的压强与流速的关系，会用流体压强与流速的关系解释简单的物理现象。3．知道飞机的升力是怎样产生的。eq\x(过程与方法)1．通过观察，认识气体的压强跟流速有关的各种现象。2．通过实验，体会并能够解释气体的压强跟流速有关的现象。3．体验由气体压强差异产生的力。eq\x(情感、态度与价值观)1．初步领略由于流体压强差异而产生的自然奥秘，引发对大自然的好奇心与求知欲。2．培养学生交流讨论意识和协作精神。eq\x(教学重点)流体压强和流速的关系。eq\x(教学难点)利用流体压强与流速的关系分析生活中的实例。学习过程、知识点梳理流体压强与流速的关系1、内容：流体中流速越大的位置，压强越________．例：行驶的船舰之间不能靠得太近，人必须站在安全线以外候车等．2、飞机的升力：飞机机翼的大致形状是上表面弯曲下表面平直，飞行时，机翼上方的空气流速______下方的空气流速，于是机翼上方受到的压强______下方受到的压强，这样，机翼上、下表面就存在着压强差，因而有压力差，产生升力．【答案】小大于小于、例题练习例1、船在水中航行时，船体受到水的阻力较大，影响航行速度。图是一种水翼船，船体下安装了水翼。船在高速航行时，水面下的水翼会使船体抬高从而减小水对船体的阻力。水翼的形状应是图中的（）A． B． C． D．【答案】A【解析】在流体中流速越大的位置，压强越小。当船在水中高速航行时，水翼上表面凸起，它与船体间的水流速度大，压强小；水翼下表面做成平面，水流速度小，压强大，即在水翼的上下表面存在向上的压力（压强）差，所以船体被抬高了，故水翼的形状应该是图中的A。故选A。练1.1、如图所示，中国空军中个头最大，被称为“胖妞”的Y-20运输机，其起飞质量能达220t，航程大于7800km，曾在2020年2月13日驰援武汉，运送了大量医疗物资。关于该运输机下列说法正确的是（）A．飞机机翼上方空气流速大，压强大 B．飞机机翼上方空气流速大，压强小C．飞机机翼下方空气流速大，压强大 D．飞机机翼下方空气流速大，压强小【答案】B【解析】机翼的形状上凸下平，在相同是时间内，空气经过上方的路程长、速度大；经过下方的路程短、速度小。上方空气流速越大、压强越小；下方空气流速越小、压强越大。所以机翼上方的气流对机翼的压强小于机翼下方的气流对机翼的压强，机翼在压强差的作用下，受到向上的升力作用。故选B。练1.2、如图所示，一阵大风吹来，伞面可能被“吸”，严重变形。则下列说法错误的是（）A．伞面严重变形说明力可以改变物体的形状 B．伞只受到空气对其向上的力C．伞上方的空气流速大于下方 D．伞受到向上的力大于其受到向下的力【答案】B【解析】A．伞面严重变形说明力可以改变物体的形状，故A正确，不符合题意；BCD．等质量的空气在相同的时间内同时通过伞的上表面和下表面，由于上表面弯曲，下表面平直，所以空气通过上表面的流速大，通过下表面的流速较小，所以上表面产生的压强小，下表面产生的压强大，也就是说下表面产生的向上的压力大，故B错误，符合题意，CD正确，不符合题意。故选B。练1.3、如图，在两张自由下垂的纸中间，向下吹气，纸片会（）A．张开一些 B．无明显变化 C．靠拢一些 D．以上都可能【答案】C【解析】当向中间吹气时，中间的空气流动速度增大，压强减小；纸外侧的压强不变，纸受到向内的压强大于向外的压强，受到向内的压力大于向外的压力，纸在压力差的作用下向中间靠拢。故选C。练1.4、下列实验中，不能说明“流速对流体压强有影响”的是（）A．上漂的纸条B．靠拢的纸片C．升空的孔明灯D．吹不掉的乒乓球【答案】C【解析】A．将一纸条放在嘴边，用力从纸条上方沿水平方向吹气，因为纸条上方的空气流速大，压强小，纸条下方的空气流速小，压强大，纸条受到一个竖直向上的压力差，所以纸条就飘起来；能说明“流速对流体压强有影响”；故A不符合题意；B．向纸中间吹气两纸片靠拢是因为，中间气体流速大，压强小，两侧气体流速小，压强大，使纸片向中间靠拢；能说明“流速对流体压强有影响”；故B不符合题意；C．孔明灯升空是因为灯内气体受热膨胀，体积增大，所受浮力增大，大于灯本身的重力后它就会升空了；不能说明“流速对流体压强有影响”；故C符合题意；D．用漏斗向下吹气，使乒乓球上方空气流速大，压强小，下方空气流速小，压强大，使乒乓球不会下落；能说明“流速对流体压强有影响”；故D不符合题意。故选C。练1.5、许多汽车顶部有一弧形天窗，打开时能够有效地使车内外空气流通。当汽车行驶时按图示方式打开天窗，下面有关换气原理的描述正确的是（）A．车外气体流速大于车内，外部空气被压入B．车外气体流速大于车内，内部空气被压出C．车外气体流速小于车内，外部空气被压入D．车外气体流速小于车内，内部空气被压出【答案】B【解析】当汽车行驶时打开天窗，汽车上方的空气流速大、压强小，而汽车内部空气流速小、压强大，从而产生一个向外的压强差，汽车内部空气被压出，起到换气的作用。故ACD错误，B正确。故选B。练1.5、在高速航行时，水面下的水翼会使船体整体抬高从而减小水对船体的阻力。则水翼安装正确的是（）A． B．C． D．【答案】B【解析】AD．两个水翼相反放置，两个水翼受到的压力相反，对船体不会产生向上的升力作用，不会减小水对船体的阻力。故AD错误；B．两个水翼都是按照上面弧形、下面平面的方式放置，水经过上方流速大于下方流速，上方压强小于下方压强，水对船体产生一个向上的升力作用，减小了水对船体的阻力。故B正确；C．两个水翼都是按照上面水平、下面弧形的方式放置，水经过上方流速小于下方流速，上方压强大于下方压强，水对船体产生一个向下的压力作用，不会减小水对船体的阻力。故C错误。故选B。练1.6、如图是由盛水的烧杯和中间O处剪开的吸管做成的简易喷雾器示意图，下列说法正确的是（）A．O处的空气流速小，压强大于烧杯水面处的大气压强B．O处的空气流速小，压强小于烧杯水面处的大气压强C．O处的空气流速大，压强大于烧杯水面处的大气压强D．O处的空气流速大，压强小于烧杯水面处的大气压强【答案】D【解析】用吸管吹气时，O处的空气流速变大，压强变小，小于烧杯水面处的大气压强，则竖直吸管中的水位将上升，故ABC错误，D正确。故选D。练1.7、沿海城市，经常会受到台风的影响。当台风到来时，如图的外开式窗户若没有插好插销，很容易自动打开。这是由于（）A．室外空气流速较大，压强较大B．室外空气流速较大，压强较小C．室内空气流速较大，压强较大D．室内空气流速较大，压强较小【答案】B【解析】当台风到来时，室外空气流速较大，压强较小，室内空气流速较小，压强较大，形成向外的压力差，外开式窗户若没有插好插销，很容易自动打开，故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。练1.8、如图所示是车顶的外掀式天窗。行驶时，将天窗前面关闭，后面微微向上打开，就能起到通风的作用，这是由于天窗开启后，车顶空气流速增大（）A．天窗外的压强小于车内的压强，“抽出”车内污浊的空气B．天窗外的压强小于车内的压强，“吸入”外界新鲜空气C．天窗外的压强大于车内的压强，“抽出”车内污浊的空气D．天窗外的压强大于车内的压强，“吸入”外界新鲜空气【答案】A【解析】天窗前闭后开，在车顶形成一个凸面，加大了车顶空气的流速，使天窗开口处的气压小于车内的气压，则在压力差的作用下车内污浊的空气被自动“抽出”，从而保持车内空气清新，故BCD不符合题意，A符合题意。故选A。练1.9、如图所示是我国自主研发的C919大型商用客机，关于客机相关的物理知识，下列说法正确的是（）A．客机宽大的轮子是为了增大着陆时对地面的压强B．客机在高空受到的大气压强比在地面时受到的大气压强大C．机翼做成上凸下平的形状主要是为了减小空气对飞机的阻力D．客机升空是利用了“空气流速大的地方压强小”的原理【答案】D【解析】A．客机宽大的轮子，是在压力一定时，通过增大受力面积来减小客机对地面的压强，故A错误；B．大气压随着高度的增加而减小，所以客机在高空所受的大气压强，比地面附近的大气压强小，故B错误；CD．客机机翼表面制作成“上凸下平”制造形状，利用了流体压强与流速的关系，即空气流速大的地方压强小，使上方空气流速快，压强小，下方空气流速慢，压强大，从而产生升力，故C错误，D正确。故选D。练1.10、风洞测试是指将飞行器的模型或实物安置在风洞中，人为制造气流流过，以此模拟空中各种复杂的飞行状态，获取试验数据。小明模拟了风洞测试，如图所示，用弹簧测力计挂上飞机机翼模型，再用电风扇对着机翼模型吹风。以下说法正确的是（）A．吹风前，机翼上方空气压强比下方小B．吹风时，机翼上方空气压强比下方大C．吹风时与吹风前相比，弹簧测力计的示数变小D．吹风时与吹风前相比，弹簧测力计的示数变大【答案】C【解析】A．流体流速大的位置，压强越小；吹风前，机翼上方和下方空气流速相同，上方和下方空气压强相等，故A错误；BCD．吹风时，由于机翼上凸下平，同一股气流在相同的时间内，通过机翼的上方和下方，上方气流通过时经过的路程大，速度大，压强小；下方气流通过时经过的路程小，速度小，压强大，故机翼下方压强大于上方压强，机翼的上下表面产生了压力差，机翼模型受到的向上的升力；测力计的读数等于机翼的重力减去机翼受到的升力，而机翼的重力是不变的，所以，测力计读数会减小。综上分析可知，BD错误，C正确。故选C。例2、小阳用如图所示的装置研究流体压强的特点，当止水阀门关闭时，观察相连细玻璃管A和B中的液柱的高度相同，当打开止水阀门，观察发现所相连的A和B处细玻璃管中液柱高度不同，________管中液柱高，该实验的目的是探究液体压强与________的关系。【答案】A流速【解析】第一空．打开止水阀门，由于水的流量一定，而A管底部比B管底部横截面积大，水流速

小，产生的压强大，能支持的水柱就高，所以A管中液柱高，B管中液柱低；第二空．由上述内容知道，该实验的目的是探究流体压强和流速的关系。练2.1、如图所示的装置,当阀门K关闭时，A、B两竖直细玻璃管中的液面关系是_______，打开阀门K，待水流稳定后，A、B两玻璃管中的液面关系是______．(均选填“A管高”、“B管高”或“相平的”)【答案】相平的B管高【解析】当阀门K关闭时，A、B两竖直细玻璃管构成一个连通器，由连通器的原理知道，A、B两竖直细玻璃管中液面是相平的；打开阀门K，待水流稳定后，由于B管底部比A管底部横截面积大，水流速小；由流体压强与流速的关系知道，流速小B管底部水的压强大，所以B管把水柱压的比较高．练2.2、把饮料吸管A放在盛水的玻璃杯中，用另一根吸管B对着A管上端用力吹气，如图14所示。可以看到有水从A管中喷出。这是由于A管上端气流速度增大，___________减小，所以杯中的水被“吸”上来了。【答案】压强【解析】由图知道，当往B管中吹气时，吸管A上方空气的流速增大，由流体压强与流速的关系知道，此时A管压强减小，杯中水面上方的大气压大于A管中处的压强，故A管中的水被大气压压上来。练2.3、如图，打开A阀门，关闭B阀门，水流入管道，当水稳定后，a管液面高度___________b管液面高度；再打开B阀门，在水向外流的过程中，a管液面高度_____________b管液面高度。(填“大于”、“小于”或“等于”)【答案】等于大于【解析】打开A阀门，水流入管道，当水稳定后，a管、b管、大烧杯组成了连通器，装有水，水静止时水面是相平的。所以a管液面高度等于b管液面高度。当打开B阀门，粗管和细管流量相同，细管的流速大压强小，支持的水柱小；粗管的流速小压强大，支持的水柱大。所以a管液面高度大于b管液面高度。练2.4、中央电视台“是真的吗”节目中曾验证过：“无需吸气就能将球吸入水管”的说法．做法是：取一段自来水软管，如图（a）所示一端对准小球，将另一端甩着转起来，小球就被吸入管内．①这里蕴含的物理原理是：图（b）中水管B端转起来后，加快了B管口气体流动的速度，从而使管内气体压强_____（选填“增大”或“减小”），管内外的气体压强差使小球吸入管中．物理学中把具有流动性的液体和气体统称为流体．由上述实验可得出流体压强与流速之间的关系是：_____．②在下列情形中，能够运用上述结论解释的是_____．（选填序号）A．用洗衣机甩干衣服B．大风中的雨伞会被向上吸起来C．巨大的飞机能升空飞行D．吸盘式挂钩被压在墙壁上【答案】减小流速越快，流体压强越小B、C【解析】①根据题意知道，自来水软管一端对准小球，将另一端甩着转起来，由于在流体中，流速越大的位置压强越小，所以水管B端转起来后，加快了B管口气体流动的速度，从而使管内气体压强减小，即管内外的气体压强差使小球吸入管中；②用洗衣机甩干衣服利用的是水在高速旋转时会做离心运动，故不符合题意；由于两伞面向上方凸空气通过的路程长，流速大，向下的压强小，大风中的两伞会形成了一个向上的压强差，而被向上吸起来，故符合题意；气流会流经飞机机翼，由于机翼向上方凸而使空气通过的路程长，流速大，向下的压强小；机翼而下方凹空气通过的路程短，流速小，向上的压强大，所以形成了一个向上的压强差，使巨大的飞机能升空飞行，故C符合题意；吸盘式挂钩利用的是大气压强被压在墙壁上，故D不符合题意，故选BC．练2.5、下面四幅图中，与飞机获得升力相同的科学原理是______图。台风过境时，屋顶会被______（选填“压塌”或“卷走”）。而在“新冠疫情”中出现的“生命摆渡船”——负压救护车和负压病房则是内部气压______外部大气压（选填“<”、“=”、“>”），从而使病房内气体只进不出。

【答案】乙卷走<【解析】飞机机翼上表面空气流速大于下表面空气流速，上、下表面存在压强差，因而有压力差，这就是飞机产生升力的原因，与图乙相符。台风到来时会刮起大风，屋顶上方空气流速大，压强小，而屋内气压不变，房内房外因气压差的原因，屋顶就可能被卷走。负压救护车和负压病房可以防止病房内气体向外扩散，那么就需要病房内气体压强小于外界大气压。例3、飞机飞行时会受到向上的升力的原因是：气体流速大的地方压强______。如图所示，两个完全相同的机翼模型a和b被固定在竖直方向，只能上下自由运动，A、B两弹簧测力计的示数分别为FA、FB，当相同的风速吹向飞机模型时，FA______FB（填“＞”“＜”或“=”）。【答案】小＜【解析】大量实验表明，在气体中，气体流速越大的地方压强越小。机翼模型a为上凸下直，故上面表气体流速较大，压强较小，下表面受到的压强较大，机翼模型a受到的气体的压力的合力方向向上，故当相同的风速吹向飞机模型a时，测力计的示数小于无风时测力计的示数；机翼模型b下凸上直，故下面表气体流速较然大，压强较小，上表面受到的压强较大，故机翼模型b受到的气体的压力的合力方向向下，故当相同的风速吹向飞机模型b时，测力计的示数大于无风时测力计的示数，故A、B两弹簧测力计的示数分别为FA＜FB。练3.1、如图甲所示是传统的“H”形地下通道，通道A与通道B的空气流速相等，过道位置空气难以流通。为解决地下过道的通风问题，某同学设计了如图乙所示的方案，通道一侧靠近地下过道的墙面向通道凸起，当有风沿箭头方向从外面吹入地下通道时，地下过道靠近通道A处的空气流速______靠近通道B处的空气流速，使通道A处气压______（以上两空选填“大于”、“小于”或“等于”）通道B处气压，过道中的空气向______（选填“左”或“右”）侧流动。【答案】小于大于右【解析】过道右端的通风道有凸起，当有风沿箭头方向从外面吹入地下通道时，地下过道靠近通道A处的空气流速小于靠近通道B处的空气流速。由于流体流速快的地方压强小，流速慢的地方压强大，所以通道A处气压大于通道B处气压，过道中的空气向右侧流动。练3.2、物理是以实验探究为基础的科学，小明是一个善于动手实验探究的同学，如图1所示为他设计的冷热水混合淋浴器。图中水平连接部分管径较细，冷水流经此处时流速大，压强______，瓶中的热水在______的作用下上升，与冷水混合得到温水。如图2是他从家中找到一个薄壁容器，内装1.5L的水后测得的数据，则水对容器底部的压强为______Pa，若他把水换成1.5L的盐水，则容器底部受到的压强将会______（选填“变大”、“不变”或“变小”）。【答案】小大气压1000变大【解析】冷水经过混合淋浴器最细部分时，由于管子突然变细，水流速度加快，细部分压强变的很小，热水壶中的热水在大气压的作用下被压上，进入混合器和冷水混合，变成温度适宜的温水，从而从淋浴器的喷头处流出。由图可知，容器内水的深度h＝10cm＝0.1m水对容器底部的压强p′＝ρgh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m＝1000Pa若他把水换成1.5L的盐水，盐水密度大，深度不变，由液体压强计算公式p＝ρgh可知，容器底部受到的压强将会变大。练3.3、自然界和生活中的许多现象与物理有关：（1）泥鰍、黄鳝身上有许多黏液，我们不易把它抓住，原因是______力太小；（2）脱手后的氢气球会上升，原因是氢气球受到的浮力______（填“大于”、“等于”或“小于”）其重力；当到一定高度时氢气球会自动破裂，是因为随着高度的增加，外界的______减小，气球向外胀而破裂；（3）火车站台上都设有安全线（如图甲所示），人应站在安全线外，人若站在安全线内，当火车进站时火车周围的空气流速加快，压强______（填“增大”或“减小”)，人会被外侧空气压向火车；（4）两辆同向行驶的汽车发生“追尾”，如图乙所示，后面的汽车A刹车后由于______仍撞到前面的汽车B，此时汽车B中司机起保护作用的是______（填“安全带”或“汽车头枕”）。【答案】摩擦大于大气压减小惯性汽车头枕【解析】泥鳅、黄鳝身上有许多粘液很光滑，我们不易把它抓住，原因是手与它们之间的摩擦力小。根据物体浮沉条件可知，脱手后的氢气球会上升，原因是氢气球受到的浮力大于其重力。大气压随着高度的增加而减小，当气球升到高空时，外界的气压减小，内部气压大于外部气压，气球体积增大，将气球胀破。由流体压强与流速的关系：流速越大的位置压强越小，人若站在安全线内，当火车进站时火车周围的空气流速加快，压强小，人会被外侧空气压向火车。后面的汽车A刹车后由于具有惯性，仍要保持原来向前运动的状态，所以仍撞到前面的汽车B。在车辆发生追尾时，前面汽车B迅速向前运动，B车中的司机由于惯性会保持原来的运动状态，人会向后倒，此时由于车辆加速的压力都集中在人体脆弱的颈部和头部，而头枕则对此起缓冲作用，保护人体头部。例4、厨房里涉及到许多物理知识，下列说法错误的是（）A．下水道的U型管利用了连通器原理B．抽油烟机能将油烟排到室外，是因为流体流速越大的位置压强越大C．菜刀磨得很锋利，是通过减小受力面积的方法增大了压强D．墙上的塑料吸盘挂钩能悬挂物体而不脱落，是大气压作用的结果【答案】B【解析】A．下水道的U型管两端开口，底部相连通，利用了连通器原理，故A正确，不符合题意；B．抽油烟机能将油烟排到室外，是因为流体流速越大的位置压强越小，烟在内外压强差的作用下被挤出室内，故B错误，符合题意；C．菜刀磨得很锋利，是当压力不变时，通过减小受力面积的方法增大了压强，故C正确，不符合题意；D．墙上的塑料吸盘挂钩能悬挂物体而不脱落，是在大气压作用下，吸盘紧紧贴在墙上，吸盘与墙壁间产生摩擦，故D正确，不符合题意。故选B。练4.1、如图所示的现象中，不是利用大气压知识来解释的是（）A．吸盘被压在墙上 B．水不流出纸片不掉下C．向漏斗吹气乒乓球被吸起 D．尖吸管插入封口【答案】D【解析】A．吸盘能吸附在墙壁上，需要先用力挤压塑料吸盘，把盘内的空气挤出，吸盘内压强小于外界大气压，吸盘就被外界的大气压紧压在了墙壁上，这是由于大气压引起的，故A不符合题意；B．水杯倒置水没流出，是因为纸片受到水向下的压强小于外界大气压强，水在外界大气压的作用下不会流出，是由于大气压引起的，故B不符合题意；C．向漏斗吹气乒乓球被吸起是因为乒乓球上方的空气流速快，压强小，下方的空气流速慢，压强大，产生向上的压强差而被吸住，属于大气压的知识，故C不符合题意；D．尖口吸管容易插入封口盖是利用压力一定时，受力面积越小，压强越大，故D符合题意。故选D。练4.2、小雪同学在厨房帮妈妈做饭时观察到了一些现象，用所学物理知识进行了解释，其中解释不正确的是（）A．轻推案板，案板不动，是因为推力小于摩擦力B．用刀切冻肉前先磨刀，是为了在压力相同时，减小受力面积，增大压强C．抽油烟机是利用流体压强与流速的关系来排烟的D．手盆的下水管处利用连通器的原理，可以有效地防止异味返回【答案】A【解析】A．轻推案板，案板不动，即案板处于静止状态，受到平衡力作用，则推力等于静摩擦力，故A的解释错误；B．切冻肉前先磨刀，是为了在压力相同时，减小受力面积，增大压强，故B的解释正确；C．在液体和气体中，流速越快的地方压强越小；抽油烟机是利用流体压强与流速的关系来排烟的，故C的解释正确；D．上端开口、底部相连的容器叫连通器，手盆的下水管处利用了连通器的原理，可以有效地防止异味返回，故D的解释正确。故选A。练4.3、海上舰艇护航编队在距离较近时，一般采用“前后”形成队形，而不采用“并排”形成列队。下图中与其原理相同的是（）A． B．C． D．【答案】D【解析】舰艇并排行驶时，舰艇带动其周围的水随船向前运动，结果使舰艇内侧之间的水流速度大于舰艇外侧的水流速度；因此舰艇内侧水的压强小于舰艇外侧水的压强，水的压强差使舰艇靠近，进而发生碰撞，为了避免事故的发生，舰艇护航编队在较近距离时一般采用前后护航形式