9.5流體壓強與流速的關(guān)系（導(dǎo)學(xué)案）【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.通過實驗，能總結(jié)出流體壓強與流速的關(guān)系。2.能利用流體壓強與流速的關(guān)系解釋升力產(chǎn)生的原因，進而解釋飛機在空中飛行的原因。3.能利用流體壓強與流速的關(guān)系解釋生活中的有關(guān)現(xiàn)象。【學(xué)習(xí)重點】流體壓強與流速的關(guān)系。【學(xué)習(xí)難點】利用流體壓強與流速的關(guān)系解釋相關(guān)現(xiàn)象。【自主預(yù)習(xí)】閱讀教材，完成以下問題：1．物理學(xué)中把具有流動性的液體和氣體統(tǒng)稱為流體。2．在氣體和液體中，流速越大的位置，壓強越小；流速越小的位置，壓強越大。3.機翼的形狀基本是上凸下平，飛機起飛時，上方空氣流速加大，壓強減小，機翼上方與下方存在壓強差，因而有壓力差，這就形成向上的升力。【合作探究】探究一、流體壓強與流速的關(guān)系1.流體壓強與流速的關(guān)系

（1）流體：液體和氣體都具有流動性，統(tǒng)稱為流體。如空氣、水等，流體流動時產(chǎn)生的壓強稱作流體壓強。①探究一：分不開的紙。如圖所示，手握兩張紙，讓紙自然下垂，在兩張紙中間向下吹氣。【實驗現(xiàn)象】發(fā)現(xiàn)兩張紙不但不分開，反而會靠攏。【實驗分析】吹氣時，兩張紙條內(nèi)側(cè)空氣流動快，壓強變小，而紙條外側(cè)空氣的流速基本不變，大氣壓強相對較大，存在壓強差，因而有壓力差，是這個壓力差把兩紙條壓到了一起。【實驗結(jié)論】在氣體中，流速越大的位置，壓強越小。②探究二：口吹硬幣跳躍木塊。如圖所示，在離桌邊20~30cm的地方放一枚鋁制硬幣，在硬幣前10cm左右放置一個高度約2cm的木塊，在硬幣后放置一本與硬幣厚度相當(dāng)?shù)墓P記本。在硬幣上方沿著與桌面平行的方向用力吹一口氣，觀察現(xiàn)象。【實驗現(xiàn)象】硬幣會跳過木塊。【現(xiàn)象分析】實驗中的硬幣，上面只有空氣與它接觸。吹氣時硬幣向上“跳”，說明它下面空氣向上的壓力較大。硬幣上下兩面的面積相同，因此一定是下面空氣向上的壓強比較大。由于吹氣，硬幣上面的流速變大，壓強變小；硬幣下方空氣流速小，壓強大。【實驗結(jié)論】在氣體中，流速越大的位置，壓強越小。③探究三：吹不開的乒乓球。如圖所示，在盛水的淺容器中放入兩個乒乓球，使兩球間隔一定的距離且靜止。現(xiàn)用一細(xì)紙管向兩乒乓球中間吹氣，觀察現(xiàn)象。【實驗現(xiàn)象】兩乒乓球會靠攏。【實驗分析】兩個乒乓球向中間靠攏，說明兩球內(nèi)側(cè)受到液體的壓強變小，吹氣前后兩球外側(cè)受到液體壓強不變，球內(nèi)外存在壓強差，因而存在壓力差，兩球在壓力差作用下向中間靠攏。【實驗結(jié)論】在液體中，流速越大的位置，壓強越小。④探究四：玻璃管中水柱的高度為何不同？如圖所示是一粗細(xì)不同的玻璃管，在粗細(xì)不同的位置上分別有豎直玻璃細(xì)管與其連通；讓水流過玻璃管，觀察現(xiàn)象。【實驗現(xiàn)象】三個豎直玻璃管中的水柱高度不相同。與粗管處連接的管子，水柱高，與細(xì)管處連接的管子，水柱低。【實驗分析】水平管的粗細(xì)不同，水流動時，流量是相同的，故三段水平管中水的流速是不同的（均選填“相同”或“不相同”）；粗管中的水，流速小，細(xì)管中的水，流速大。水流動時，小豎管中水柱的高度不相同，根據(jù)液體的壓強公式p=ρgh可知，各段水平管中水的壓強不相同，粗管中水的壓強大，細(xì)管中水的壓強小。【實驗結(jié)論】在液體中，流速大的位置，壓強小；流速小的位置，壓強大。（3）探究歸納：流體壓強與流速的關(guān)系在氣體和液體中，流速越大的位置，壓強越小；流速越小的位置，壓強越大。該結(jié)論也稱“伯努利原理”。是由瑞士物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、醫(yī)學(xué)家丹尼爾?伯努利在1738年提出的。伯努利家族，一個家族3代人中產(chǎn)生了8位科學(xué)家，后裔有不少于120位被人們系統(tǒng)地追溯過，他們在數(shù)學(xué)、科學(xué)、技術(shù)、工程乃至法律、管理、文學(xué)、藝術(shù)等方面聲名顯赫。2.用“流體壓強與流速的關(guān)系”解釋現(xiàn)象（1）火車站臺上的安全線【想一想】為什么火車站和地鐵站的站臺上要畫一條安全線？【分析】當(dāng)火車或地鐵進站時，會帶動人和車之間的空氣的流速加快，人外側(cè)空氣流速慢壓強大，而內(nèi)側(cè)流速快壓強小，會產(chǎn)生一個向內(nèi)側(cè)的壓強差，將人推向火車，易出現(xiàn)危險。（2）噴霧器的工作原理【分析】噴霧器的小孔處比較細(xì)，當(dāng)有氣體流出時，空氣流速快，壓強小，容器里液面上方的空氣壓強大，液體就沿著細(xì)管上升，從管口流出后，受氣流的沖擊，被噴成霧狀。（3）草原犬鼠的洞穴【想一想】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。這是為什么呢？【分析】兩個洞口的形狀不同，決定了洞穴中空氣流動的方向。吹過平坦表面的風(fēng)速小，壓強大；吹過隆起表面的風(fēng)速大，壓強小。因此，地面上的風(fēng)吹進了犬鼠的洞穴，給犬鼠帶去了習(xí)習(xí)涼風(fēng)（均選填“大”或“小”）。（4）跑車的氣流偏導(dǎo)器跑車車身形狀和機翼類似，高速飛馳時，如果產(chǎn)生向上的力就會發(fā)飄，會造成行駛不穩(wěn)定。跑車在車尾安裝了一種“氣流偏導(dǎo)器”，“氣流偏導(dǎo)器”上表面平直，下表面呈弧形向下凸，當(dāng)跑車高速行駛時，流過它上方的空氣速度比下方空氣小。此時，上方空氣壓強比下方空氣壓強大，這樣，“氣流偏導(dǎo)器”受到一個向下的壓力差，從而使車輪抓緊地面。【例題1】某物理課外小組制作了如圖所示的實驗裝置，打開A閥門，關(guān)閉B閥門，水流入管道，當(dāng)水穩(wěn)定后，a管液面高度____b管液面高度；再打開B閥門，在水向外流的過程中，a管液面高度______b管液面高度（填“高于”、“等于”或“低于”，g=10N/kg）。【答案】等于，高于。【解析】打開A閥門，關(guān)閉B閥門，水流入管道，a管、b管、大燒杯組成了連通器，因為連通器中裝有同種液體，所以，由連通器原理知道，當(dāng)水穩(wěn)定后，a管液面高度等于b管液面高度。再打開B閥門，粗管和細(xì)管中水的流量相同，細(xì)管處水的流速大、壓強小，支持的水柱低；粗管處水的流速小、壓強大，支持的水柱高，所以a管液面高度大于b管液面高度。例題1圖例題2圖【例題2】廣東夏季烈日炎炎，有不少摩托車主選擇加裝如圖所示的遮陽傘。雖然這樣的遮陽傘能夠讓車主免受陽光的荼毒，但是存在很大的安全隱患，這是因為，當(dāng)摩托車快速行駛時，傘上方的空氣流速（選填“大于”或“小于”）下方的空氣流速，導(dǎo)致上方的大氣壓強（選填“大于”或“小于”）下方的大氣壓強，駕駛員會感覺車被向（選填“上”或“下”）提起。【答案】大于小于上【詳解】遮陽傘“上凸下平”，當(dāng)摩托車快速行駛時，傘上方空氣流速大，壓強小；傘下方空氣流速小，壓強大，傘就受到一個向上的壓強（或壓力）差，傘面會被吹起，駕駛員會感覺車被向上提起，存在嚴(yán)重的安全隱患。探究二、飛機的升力1.飛機的升力（1）觀察思考：觀察如圖所示飛機的機翼截面形狀。想一想，為什么機翼上部和下部的形狀是不對稱的？是什么將飛機“托上”天空的呢？機翼的形狀基本是上凸下平，機翼的形狀對飛機的起飛起了很重要的作用。（2）分析探究：飛機起飛前，先在跑道上跑一段距離。空氣相對機翼向后運動。因為機翼的形狀是上凸下平，所以上方空氣流速快，壓強小，機翼上、下方存在壓強差，產(chǎn)生壓力差，形成了向上的升力。所以，機翼上、下表面的壓強差是產(chǎn)生升力的原因。如果機翼的前緣稍向上仰，跟氣流的方向成一個小的仰角，則機翼上下方的壓強差比機翼跟氣流方向平行時還要大，所產(chǎn)生的升力就比較大。升力是豎直向上的，它跟飛機所受重力方向相反，當(dāng)升力大于重力時，飛機上升。（3）歸納總結(jié)：機翼的形狀決定了機翼上下表面空氣的流速不同，使機翼上下方產(chǎn)生壓強差，從而產(chǎn)生壓力差，這一壓力差使飛機獲得向上的升力。2.鳥類的滑翔原理（1）鳥類的滑翔原理【想一想】鳥類展開雙翅，即使不撲打，為什么也能在空中滑翔而不會跌下來？【分析】鳥翅如同機翼，鳥翅的上方是曲面，下方近似于平面，氣流通過上方的速度大于下方氣流的速度。因此上方的壓強小于下方的壓強，產(chǎn)生向上的升力，所以鳥在空中滑翔不會掉下來（均選填“大于”或“小于”）。鳥類的滑翔原理灰雁與其倒飛（2）灰雁生活在歐洲的灰雁，如果天氣情況很惡劣時，空氣流動很大，且非常不穩(wěn)定，它需要降低高度以擺脫這種不利的狀況。它怎樣才能迅速的降低高度呢？【分析】身體完全翻轉(zhuǎn)過來，倒立飛行。【例題3】如圖是某同學(xué)分析飛機如何獲得升力時所畫的示意圖。下列說法正確的是（B）A．飛機獲得升力利用了流體流速大的位置壓強大的原理B．根據(jù)機翼上凸下平分析出機翼上方空氣流速大C．根據(jù)所知原理可推理出機翼下方空氣壓強小D．機翼受到空氣向上的壓力小于向下的壓力【解析】A．根據(jù)流體壓強與流速的關(guān)系，流速越大的位置，壓強越小。飛機獲得升力利用了流體流速大的位置壓強小的原理。故A錯誤；BCD．觀察機翼的形狀，機翼上方是凸起的，而下方是平的。當(dāng)飛機飛行時，機翼上方的空氣需要流經(jīng)更長的路程，所以流速會相對較大。因此，根據(jù)機翼上凸下平的形狀，我們可以分析出機翼上方空氣流速大，壓強小。機翼下方空氣流速小，所以壓強相對較大，所以機翼受到空氣向上的壓力大于向下的壓力，這個壓力差使飛機獲得向上的升力。故CD錯誤，B正確。所以選B。探究三、拓展實驗—用傳感器研究氣體流速與壓強的關(guān)系【實驗介紹】用傳感器研究氣體流速與壓強的關(guān)系如圖，三節(jié)直徑不同的塑料管聯(lián)結(jié)在一起，然后與抽氣機相通。當(dāng)抽氣機抽氣時，在同一時間內(nèi)，通過三個管子的氣體總量是相同的，所以細(xì)管內(nèi)氣體的流速一定比粗管內(nèi)氣體的流速大。將三個氣體壓強傳感器分別放入管內(nèi)，將傳感器與計算機相連，從計算機上就可以讀出三個位置氣體的壓強值。看看是不是氣體流速大的地方壓強小。【實驗與現(xiàn)象】（1）將三個氣體壓強傳感器探頭分別插入三節(jié)管中，將傳感器與電腦相連，打開抽氣機抽氣，觀察電腦屏幕。【實驗分析】如圖所示，①、②、③三條圖線分別對應(yīng)粗細(xì)不同的三節(jié)管中氣體壓強隨時間變化的情況。由圖像可知，A處流速大，壓強小（傳感器①），C處流速小，壓強大（傳感器③）。當(dāng)調(diào)換抽氣機的擋位后，圖乙中的三條圖線均下移，由此可判斷三節(jié)管中氣體的流速均增大。（選填“增大”或“減小”）【實驗結(jié)論】氣體的流速越大，壓強越小；流速越小，壓強越大。【歸納整理】第5節(jié)流體壓強與流速的關(guān)系【精講點撥】1.流體壓強與流速的關(guān)系規(guī)律不僅適用于氣體，也適用于液體。2.三步解決流體壓強相關(guān)問題第一步：要弄清哪部分流速大？哪一部分流速小？第二步：流速大，壓強小，壓力也小；流速大，壓強大，壓力也大；第三步：物體受到壓力差作用而產(chǎn)生各種現(xiàn)象。3.應(yīng)用流體壓強與流速的關(guān)系解釋相關(guān)現(xiàn)象時，關(guān)鍵是要正確判斷流體流速的大小關(guān)系。常用的判斷方法有以下三種：（1）同一流體在相同的時間內(nèi)，通過較大的路程處流速大；（2）同一流體經(jīng)不同的橫截面時，流過橫截面小的位置流速大，如河道狹窄處水的流速大。（3）高速運動的物體帶動流體流速變快，如列車周圍的氣體流速變快。【課堂練習(xí)】1.如圖，小紅手撐雨傘走在路上，一陣大風(fēng)吹來，傘面被“吸”，將發(fā)生嚴(yán)重變形。下列判斷推理及其解釋，正確的是（）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【答案】C。【詳解】由圖知，相同時間內(nèi)，空氣通過傘上方的路程大于傘下方的路程，所以傘上方的空氣流速大于下方，根據(jù)流體的流速越大、壓強越小，傘下方的壓強大于上方的壓強，傘在向上壓強差的作用下被吸向上方，故ABD錯誤，C正確。2．下列現(xiàn)象能用流體壓強與流速的關(guān)系來解釋的是（）①如圖甲所示向兩張紙中間吹氣，紙張向中間靠攏②如圖乙所示裝有液體的玻璃管，底部和側(cè)壁的橡皮膜往外凸起③如圖丙所示地鐵站臺邊，人必須站在安全黃線以外的區(qū)域候車④如圖丁所示飛機升力的產(chǎn)生原因A．①② B．①④ C．③④ D．①③④【答案】D.【詳解】①對兩張平行的紙吹氣，兩紙間的空氣流速大壓強小，而兩紙的外部空氣流速小壓強大，兩紙受到向內(nèi)的壓力差，所以兩張紙被壓到一起，能用流體壓強與流速的關(guān)系來解釋，故①符合題意；②裝有液體的玻璃管，底部和側(cè)壁的橡皮膜往外凸起，是因液體對容器底和側(cè)壁有壓強，不能用流體壓強與流速的關(guān)系來解釋，②不符合題意；③當(dāng)列車駛進站臺時，會帶動人和車之間的空氣流動速度加快，壓強小，此時人外側(cè)的空氣流動速度慢，壓強大，會產(chǎn)生一個向內(nèi)側(cè)的壓強差，將人推向火車，易出現(xiàn)危險，能用流體壓強與流速的關(guān)系來解釋，故③符合題意；④相等的時間內(nèi)，空氣經(jīng)過機翼上面的路程大于下面的路程，則機翼上面的空氣流速大于下面的流速，所以機翼上面的壓強小于下面的壓強，產(chǎn)生一個向上壓強差，出現(xiàn)一個向上壓力差，就是機翼向上的升力，故④符合題意。故ABC不符合題意，D符合題意。故選D。3.如圖所示，用彈簧測力計掛上飛機機翼模型,再用電風(fēng)扇對著機翼模型吹風(fēng)。因為在流體中，流速越大的位置，壓強_____(選填“越大”、“越小”或“不變”)，所以增大風(fēng)速，彈簧測力計示數(shù)會_____(選填“增大”、“減小”或“不變”)。【答案】越小，減小。【解析】在流體中，流速越大的位置，壓強越小。飛機機翼模型上凸下平，增大風(fēng)速時，會產(chǎn)生一個向上的升力，所以彈簧測力計示數(shù)會減小。第4題圖第5題圖5.某興趣小組利用生活中常見的物品做了一個非常有趣的實驗，將吹風(fēng)機對準(zhǔn)三個相同的水平通道左端口向下吹風(fēng)，在通道右端口處同時放置相同規(guī)格的乒乓球，某時刻乒乓球處于如圖所示的位置。下列說法合理的是（）

A．此實驗原理與高壓鍋工作原理相同【答案】C.【解析】A．根據(jù)圖片可知，當(dāng)左端有風(fēng)吹過時，氣體流速大壓強小，于是三個小球在大氣壓強的作用下被推向左端，而高壓鍋的工作原理為液體沸點隨氣壓的變化規(guī)律，故A錯誤；B．c處小球運動的距離最短，則說明c處的小球受到的推力最小，即c處壓強最大，故B錯誤；C．增大吹風(fēng)機的風(fēng)速，則左端氣體壓強更小，那么乒乓球受到的推力更大，則向左運動更明顯，故C正確；D．乒乓球移動的距離只與左右兩端的氣壓差大小有關(guān)，而和通道的寬窄沒有關(guān)系，故D錯誤。6．我國具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的新一代大型客機C919在上海浦東國際機場首