94流体压强与流速的关系公开课课件.ppt
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1、9.4 流体压强与流速的关系中国利剑无人机 导学目标导学目标1、了解什么是流体、了解什么是流体.2、学会通过实验探究流体的压强与流速的、学会通过实验探究流体的压强与流速的 关系关系3、了解飞机的升力、了解飞机的升力教学重点与难点教学重点与难点重点:流体的压强与流速的关系重点:流体的压强与流速的关系难点:运用流体的压强与流速的关系解释日难点:运用流体的压强与流速的关系解释日常生活的现象常生活的现象 鸟儿是怎样飞翔的?鸟儿是怎样飞翔的?几十吨重的飞机为什么能腾空而起?几十吨重的飞机为什么能腾空而起?一次海难一次海难“泰坦尼克”号1912年4月处女航时撞上冰山后沉没。1912年秋天,与“泰坦尼克”号
2、齐名的奥林匹克号正在大海上航行,在距离这艘当时世界上最大远洋轮的100米处,有一艘比它小得多的铁甲巡洋舰豪克号正在向前疾驶,两艘船似乎在比赛,彼此靠得较拢,平行着驶向前方忽然,正在疾驶中的豪克号好像被大船吸引似 地,一点也不服从舵手的操纵,竟一头向奥林匹克号闯去最后,豪克号的船头撞 在奥林匹克号的船舷上,撞出个大洞,酿成一件重大海难事故乘客为什么必须站在安全线以外的位置乘客为什么必须站在安全线以外的位置候车候车?前苏联发生过一起奇怪的车难。当时前苏联有一个访问团从欧洲回来,有关部门组织了人员到火车站欢迎。火车进站后仍以极大的速度前进,没有减速,结果40多人“扑”上火车,当场死亡。事后有关人员经
3、过严密调查,没有发现任何线索。这件案子成了一件悬案。大约经过一年零9个月之后,科学家在一次实验的中找到杀人凶手,案情真相大白。谁是凶手谁是凶手 流体是液体和气体的总称。流体是液体和气体的总称。流体是由大量的、不断地作热运动而且无固定流体是由大量的、不断地作热运动而且无固定平衡位置的分子构成的,它的基本特征是没有一定平衡位置的分子构成的,它的基本特征是没有一定的形状和具有流动性。流体都有一定的可压缩性,的形状和具有流动性。流体都有一定的可压缩性,液体可压缩性很小,而气体的可压缩性较大,在流液体可压缩性很小,而气体的可压缩性较大,在流体的形状改变时,流体各层之间也存在一定的运动体的形状改变时,流体
4、各层之间也存在一定的运动阻力(即粘滞性)。当流体的粘滞性和可压缩性很阻力(即粘滞性)。当流体的粘滞性和可压缩性很小时,可近似看作是理想流体,它是人们为研究流小时,可近似看作是理想流体,它是人们为研究流体的运动和状态而引入的一个理想模型。体的运动和状态而引入的一个理想模型。流体1.气体压强与流速的关系气体压强与流速的关系2.飞机的升力飞机的升力本节导航神仙向手中物体吹气,使其具有生命。分析分析1:硬币与桌面:硬币与桌面间总有一定的缝隙,这间总有一定的缝隙,这样硬币的下方和上方都样硬币的下方和上方都有空气。有空气。分析分析2:没有吹气时没有吹气时,硬币上面的空气,硬币上面的空气与下面的空气可看做静
5、止,这时硬币上面的与下面的空气可看做静止,这时硬币上面的空气对硬币向下的压强基本等于下面的空气空气对硬币向下的压强基本等于下面的空气产生的向上的压强,产生的向上的压强,硬币受力平衡而静止硬币受力平衡而静止。我们也施展一下自己法力,看能否使硬币具有生命跳起我们也施展一下自己法力,看能否使硬币具有生命跳起来。来。将硬币放水滴上,看能否使硬币跳起来。将硬币放水滴上,看能否使硬币跳起来。硬币不能跳起来。硬币不能跳起来。探究流体压强与流速的关系探究流体压强与流速的关系U U形管形管流速小流速小流速大流速大吹气吹气结论:流体流速结论:流体流速 ,压强,压强 .越大越大越小越小压强小的一端,压强小的一端,液
6、面会上升液面会上升.当在硬币上方沿着与桌当在硬币上方沿着与桌面平行的方向吹气时面平行的方向吹气时,硬币,硬币上方气体的流速大于下方气上方气体的流速大于下方气体的流速。体的流速。1.气体压强与流速的关系气体压强与流速的关系实验一 把一张小纸条放在嘴把一张小纸条放在嘴边,用力从纸条上方吹气,边,用力从纸条上方吹气,会看到什么现象?会看到什么现象?把一张纸架在两摞书之把一张纸架在两摞书之间,用笔管从纸边缘的下方间,用笔管从纸边缘的下方吹气,当有空气从纸下方通吹气,当有空气从纸下方通过时,会看到什么现象?过时,会看到什么现象?实验二吹气吹气吹气吹气小实验下面我们来看一下面我们来看一个更有趣的实验:个更
7、有趣的实验:吹吹 气气漏斗乒乓球会掉下来吗?乒乓球会掉下来吗?探究活动:三小孔处空气流速快,压强小,容器里小孔处空气流速快,压强小,容器里液面上方的空气压强大,液体就沿着细液面上方的空气压强大,液体就沿着细管上升,从管口流出后,受气流的冲击,管上升,从管口流出后,受气流的冲击,被喷雾状。被喷雾状。打气打气小孔小孔 喷雾器喷雾器=气体压强与流速的关系ABC 不吹气时,纸条两侧空气可近似看作静止,两侧空不吹气时,纸条两侧空气可近似看作静止,两侧空气对纸条作用的压强相等,气压不会引起纸条运动。气对纸条作用的压强相等,气压不会引起纸条运动。吹气时,吹气时,纸条接触气流的一纸条接触气流的一侧受到的气压比
8、静止空气的气压侧受到的气压比静止空气的气压小小,结果纸条在两侧,结果纸条在两侧气压差气压差的作的作用下,用下,向气压小的一侧向气压小的一侧(有气流(有气流的一侧)的一侧)运动运动。结论:流动气体的压强与流速有关,在流速大的地方压强小,在流速小的地方压强大。伯努利原理伯努利原理少女长发被火车气流卷住少女长发被火车气流卷住不幸不幸丧命丧命火车轮下火车轮下 20082008年年0101月月2626日下午日下午3 3时许,在老成仁路时许,在老成仁路琉璃场红砖桥附近的铁路桥道口,一名琉璃场红砖桥附近的铁路桥道口,一名1818岁岁的女孩在火车急驶而来时,为躲避火车,便的女孩在火车急驶而来时,为躲避火车,便
9、坐在距离铁轨很近的石坎上,并低头捂住耳坐在距离铁轨很近的石坎上,并低头捂住耳朵,谁知朵,谁知强大的气流强大的气流将女孩的长发卷起,将将女孩的长发卷起,将其拖入车底,不幸当场死亡。其拖入车底,不幸当场死亡。一个不该发生的惨剧一个不该发生的惨剧液体压强与流速的关系 连通器里的液体流动时,液面还是相平的连通器里的液体流动时,液面还是相平的吗?容器底部的压强还是否相同?吗?容器底部的压强还是否相同?提出问题:在水面上放两只小船,用水管向中间的在水面上放两只小船,用水管向中间的水域冲水,观察其现象。水域冲水,观察其现象。设计实验:实验现象:小船向中间靠拢。充水时使船充水时使船内侧水流速度增大,压强减小内
10、侧水流速度增大,压强减小,船,船外侧水流速度减小,压强增大外侧水流速度减小,压强增大,船内侧的压力小于船内侧的压力小于外侧的压力外侧的压力,内外的压力差使船向中间靠拢。,内外的压力差使船向中间靠拢。分析:鸟儿是怎样飞翔的?奥秘在鸟儿的翅膀奥秘在鸟儿的翅膀 特殊的结构特殊的结构 鸟儿翅膀的截面图鸟儿翅膀的截面图 流动液体的压强与流速有关,在流速大的地方压强小,在流速小的地方压强大。结论:在气体和液体中,流速越大的位置压强越小在气体和液体中,流速越大的位置压强越小。伯努利原理伯努利原理鸟儿是怎样飞翔的?【解析解析】鸟向前飞翔,空气沿着鸟翼流过,由于鸟鸟向前飞翔,空气沿着鸟翼流过,由于鸟翼横截面的形
11、状上下不对称,在相同的时间内,翼横截面的形状上下不对称,在相同的时间内,鸟翼上方气流通过的路程较长鸟翼上方气流通过的路程较长,因而,因而速度快速度快,它,它对鸟翼的对鸟翼的压强较小压强较小;下方气流通过的路程较短下方气流通过的路程较短,因而因而速度慢速度慢,它对鸟翼的,它对鸟翼的压强较大压强较大;这样在鸟翼;这样在鸟翼的上下表面产生了的上下表面产生了压强差压强差,这个压强差就形成了,这个压强差就形成了鸟翼向上的升力。鸟翼向上的升力。竹蜻蜓用竹片削成,叶片像螺旋桨,中间插一根竹竿,用力一搓竹竿,叶片就会升起来,远看像一只蜻蜓。竹蜻蜓是我国古代一大发明,在1400多年前就有了竹蜻蜓玩具。明朝,竹蜻
12、蜓传到法国,并且在法国科学院进行了表演。由于竹蜻蜓的叶片像陀螺一样能高速旋转,所以当时称它为“中国陀螺”。上世纪三十年代,德国人根据“中国螺旋”的形状和原理发明了直升机上天的螺旋桨。能力拓展能力拓展与直升机螺旋桨原理相近的常见机械船舶推进器螺旋桨的产生:螺旋桨产生前,已经使用了好几个世纪的阿基米德螺旋泵,它能在水平或垂直方向提水,螺旋式结构能打水这一事实,作为推进器是重要的启迪。伟大的英国科学家虎克在1683年成功地采用了风力测速计的原理来计量水流量,于此同时,他提出了新的推进器螺旋桨推进船舶,螺旋桨推进器的发现为船舶推进器作出了重大贡献。纸飞机上升的原因纸飞机上升的原因P P向上向上P P向
13、下向下 你是否有这样的经历:撑一把雨伞行走在雨中,你是否有这样的经历:撑一把雨伞行走在雨中,如图所示,一阵大风吹来,伞面可能被如图所示,一阵大风吹来,伞面可能被“吸吸”,严重变,严重变形。形。下列有关这一现象及其解释,正确的是下列有关这一现象及其解释,正确的是 ()A.伞面被向下伞面被向下“吸吸”B.伞上方的空气流速大于下方伞上方的空气流速大于下方 C.伞上方的空气流速等于下方伞上方的空气流速等于下方 D.伞上方的空气流速小于下方伞上方的空气流速小于下方B 1.流体:具有流动性的液体和气体统称流体。流体:具有流动性的液体和气体统称流体。2.流体在流动时,流速较大的位置,压强小;流体在流动时,流
14、速较大的位置,压强小;流速较小的位置,压强大。流速较小的位置,压强大。3.飞机的升力是由机翼表面的压强差产生的。飞机的升力是由机翼表面的压强差产生的。小 结飞机前进时,机翼与周围的空气发生相对运动,相当于有气流迎面流过机翼。气流被机翼分成上下两部分,由于机翼横截面的形状上线不对称,在相同时间内,机翼机翼上方上方气气流通过的路程较长,因而速度较大,它对机翼的流通过的路程较长,因而速度较大,它对机翼的压强较压强较小小;下方下方气流通过的路程较短。因而速度较小,它对机气流通过的路程较短。因而速度较小,它对机翼的翼的压强较大压强较大。因此在机翼得上下表面产生了压强差,这就是向上的升力。武侠小说中习练了
15、葵花宝典武侠小说中习练了葵花宝典的东方不败最后败了,的东方不败最后败了,但他只达到剑魔独孤求败所但他只达到剑魔独孤求败所说武学第四境界说武学第四境界“木剑无木剑无俦俦”,还差最后一层还差最后一层“无剑无无剑无招招”才是绝世高手。才是绝世高手。“物学物学”五层境界五层境界:1、利剑无意;2、软剑无常;3、重剑无锋;4、木剑无俦;5、无剑无招。能力拓展:能力拓展:1、利剑无意、利剑无意摩托车行驶时,遮阳伞上方的空摩托车行驶时,遮阳伞上方的空气流速大于下方,会对车子产生气流速大于下方,会对车子产生一个向上的升力,减小了与地面一个向上的升力,减小了与地面的摩擦。从而容易出现意外事故。的摩擦。从而容易出
16、现意外事故。“凌厉刚猛,无坚不摧,弱冠前以之与河朔群雄争锋.”从流体压强与流速的关系分析:摩托车装了遮阳伞后可以遮阳挡雨,但为什么交通法规规定摩托车不能安装遮阳伞!水翼船 水翼船和其他船舶不同之处,是在船的底部装了两幅类似于飞机机翼的水翼,船舶航行时,水流经过水翼上方的流速大,压强小,水经过水翼下方的流速小,压强大,从而产生了向上的压力差,有了向上的升力,把船体向上托起,使船体与水的接触面积减小,减小了水对船体的阻力,进一步提高了船速。能力拓展:能力拓展:2、软剑无常、软剑无常“紫薇软剑,三十岁前所用,误伤义士不祥,乃弃之深谷。”从流体压强与流速的关系分析:战斗机:利用战斗机:利用“”升空升空
17、流速与压强的关系机翼获得的升力直升机:升空与直升机:升空与“”有关有关1.力作用是相互的和2.流速与压强的关系当发动机空中停车后,螺旋桨会象风车一样继续沿着原来的方向旋转,这种现象,叫螺旋桨自转。螺旋桨自转,不是发动机带动的,而是被桨叶的迎面气流“推着”转的。它不但不能 产生拉力,反而增加了飞机的阻力。火箭:利用“”升空力作用是相互的1.为什么下河游泳比在游泳池更危险!能力拓展:能力拓展:3、重剑无锋、重剑无锋“重剑无锋,大巧不工。以最简单、最直接、最精准、最强大的力量来击败对手,恃之横行天下。”游泳池的水没有流动;河流也许表面风平浪静,但水下可能有猛烈的暗流,河流中还可能出现漩涡。这些因素会
18、将人卷向流速大的河底或河中,远离流速小的河边。上旋的弧圈球的飞行弧线比不旋的弧线高还是低呢上旋的弧圈球的飞行弧线比不旋的弧线高还是低呢?v小小v大大抽球抽球 低低下下旋的弧圈球的飞行弧线比不旋的弧线高还是低呢旋的弧圈球的飞行弧线比不旋的弧线高还是低呢?削球 高弧圈球弧圈球还有那些球类运动中出现得多还有那些球类运动中出现得多呢呢?排球排球 足球足球 网球网球 能力拓展能力拓展:4、木剑无俦、木剑无俦你一定见过足球比赛的罚前场直接你一定见过足球比赛的罚前场直接任意球。通常是防守方五六个球员任意球。通常是防守方五六个球员在球门前组成一道在球门前组成一道“人墙人墙”,挡住,挡住进球路线。进攻方的主罚队
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