八年级物理下册第九章第4节流体压强与流速的关系课件新版新人教版3.ppt

1、第4节流体压强与流速的关系体验体验 1 1 流体压强与流速的关系流体压强与流速的关系活动活动:通过用纸做的游戏通过用纸做的游戏,观察发生的现象。观察发生的现象。活动活动1:1:手握两张纸手握两张纸,让纸自然下垂让纸自然下垂,在两张纸中间向下吹气在两张纸中间向下吹气,观观察发生的现象。察发生的现象。活动活动2:2:将一张纸折成将一张纸折成形形,平放在桌子上平放在桌子上,用力向用力向形纸的下方形纸的下方与桌面之间的空间吹气与桌面之间的空间吹气,观察现象。观察现象。(1)(1)活动活动1 1中会发现中会发现 。(2)(2)活动活动2 2中会发现中会发现 。提示提示:(1)(1)两张纸相互靠拢两张纸相

2、互靠拢(2)(2)纸洞向下塌陷纸洞向下塌陷体验体验 2 2 观察飞机机翼形状观察飞机机翼形状活动活动:观察飞机的机翼形状会发现观察飞机的机翼形状会发现,机翼上表面机翼上表面,下表面下表面。提示提示:弯曲比较平弯曲比较平1.1.什么叫作流体什么叫作流体?2.2.流体压强与流速有什么关系流体压强与流速有什么关系?3.3.飞机的升力是怎么产生的飞机的升力是怎么产生的?探究探究 1 1 流体压强与流速的关系流体压强与流速的关系结合体验结合体验1”,1”,思考以下问题思考以下问题:1.1.向两张纸中间吹气向两张纸中间吹气,两张纸中间的空气流速两张纸中间的空气流速变。根据两张纸的状态变。根据两张纸的状态,

3、说明纸的说明纸的外侧受力内侧受力外侧受力内侧受力,纸的外侧压强纸的外侧压强内侧压强。内侧压强。(后两空均选填大于后两空均选填大于”小于小于”或等于或等于”)”)提示提示:向两张纸中间吹气时向两张纸中间吹气时,空气流速变大。因为两张纸向中间空气流速变大。因为两张纸向中间靠近靠近,那么纸的外侧受力比内侧大那么纸的外侧受力比内侧大,即即F F外外FF内内,又因为纸内、外又因为纸内、外侧的受力面积侧的受力面积S S相等相等,且且F=pS,F=pS,能推导出能推导出p p外外SpSp内内S,S,即即p p外外pp内。内。参考答案参考答案:大大于大于大大于大于2.2.这种现象说明了什么这种现象说明了什么?

4、参考答案参考答案:流体流速越大的位置流体流速越大的位置,压强越小。压强越小。探究探究 2 2 探究飞机的升力探究飞机的升力结合体验结合体验2”2”及机翼的形状及机翼的形状,思考以下问题思考以下问题:1.1.飞机机翼的形状有何特点飞机机翼的形状有何特点?飞机飞行时机翼上、下空气流速飞机飞行时机翼上、下空气流速是否相同是否相同?提示提示:观察机翼的模型观察机翼的模型,机翼上方是弯曲的机翼上方是弯曲的,下方大致是平的。下方大致是平的。由于上方的空气要比下方空气流动的距离长由于上方的空气要比下方空气流动的距离长,机翼上方的空气机翼上方的空气流动速度比下方要快。流动速度比下方要快。参考答案参考答案:上方

5、弯曲上方弯曲,下方大致是平的上方的空气流动速度比下方大致是平的上方的空气流动速度比下方要快下方要快2.2.根据流体压强与流速的关系根据流体压强与流速的关系,分析机翼的升力是怎样产生的。分析机翼的升力是怎样产生的。提示提示:由于上方的空气要比下方空气流动的距离长由于上方的空气要比下方空气流动的距离长,机翼上方的机翼上方的空气流动速度比下方要快空气流动速度比下方要快,压强较小压强较小;机翼下方的空气流动速度机翼下方的空气流动速度较慢较慢,压强较大压强较大,致使机翼上方比下方气流速度快。结果上方气致使机翼上方比下方气流速度快。结果上方气流対机翼的压强比下方气流対机翼的压强小流対机翼的压强比下方气流対

6、机翼的压强小,这一压强差就是这一压强差就是使飞机获得竖直向上的升力的原因。使飞机获得竖直向上的升力的原因。参考答案参考答案:上方的流体速度大于下方的流体速度上方的流体速度大于下方的流体速度,那么上方的压那么上方的压强小于下方的压强强小于下方的压强,故产生向上的升力故产生向上的升力3.3.有的跑车在车的尾部设计安装了一种气流偏导器有的跑车在车的尾部设计安装了一种气流偏导器”,”,它主它主要起什么作用要起什么作用?提示提示:气流偏导器的上表面平直气流偏导器的上表面平直,底部呈弧形凸起。这种设计主底部呈弧形凸起。这种设计主要是在跑车高速行驶时要是在跑车高速行驶时,气流偏导器气流偏导器”的下方气流流速

7、快的下方气流流速快,压压强小强小,上方气流速度慢上方气流速度慢,压强大压强大,形成了一个向下的压力差形成了一个向下的压力差,从而从而使跑车高速行驶时能更好地抓紧地面。使跑车高速行驶时能更好地抓紧地面。参考答案参考答案:让跑车高速行驶时让跑车高速行驶时,能更好地抓紧地面能更好地抓紧地面1.1.流体流体:具有具有_的液体和气体。的液体和气体。2.2.流体压强与流速的关系流体压强与流速的关系:在气体和液体中在气体和液体中,流速越大的位置流速越大的位置,压强压强_。3.3.应用应用:飞机的升力。飞机的升力。机翼上方空气流速机翼上方空气流速_,_,压强压强_,_,下方空气流速下方空气流速_,_,压强压强

8、_,_,在在机翼的上下表面产生方向向机翼的上下表面产生方向向_的压强差的压强差,即产生向上的升力。即产生向上的升力。流动性流动性越小越小大大小小小小大大上上【拓展延伸【拓展延伸 旋转球旋转球”的原理的原理球类比赛中的旋转球球类比赛中的旋转球”具有很大的威力。旋转球和不转球的具有很大的威力。旋转球和不转球的飞行轨迹差别飞行轨迹差别,是因为球的周围空气流动情况差别造成的。不是因为球的周围空气流动情况差别造成的。不转球水平向左运动时周围空气的流线转球水平向左运动时周围空气的流线:球的上方和下方流线対球的上方和下方流线対称称,流速相同流速相同,上下不产生压强差。现在考虑球的旋转上下不产生压强差。现在考

9、虑球的旋转,转动轴转动轴通过球心且垂直于纸面通过球心且垂直于纸面,球逆时针旋转。球旋转时会带动周围球逆时针旋转。球旋转时会带动周围的空气跟着它一起旋转的空气跟着它一起旋转,致使球的下方空气的流速增大致使球的下方空气的流速增大,上方空上方空气的流速减小气的流速减小,球下方的流速大球下方的流速大,压强小压强小,上方的流速小上方的流速小,压强大。压强大。跟不转球相比跟不转球相比,旋转球因为旋转而受到向下的力旋转球因为旋转而受到向下的力,飞行轨迹要向飞行轨迹要向下弯曲。下弯曲。考点考点 流体压强与流速关系的应用流体压强与流速关系的应用【典例【典例(2013(2013广东中考广东中考)如下图如下图,以下

10、四个关于气体压强与以下四个关于气体压强与流速的关系流速的关系”的现象中的现象中,压强压强p1p1、p2p2大小关系准确的选项是哪大小关系准确的选项是哪一项：一项：()【思路导引【思路导引 解答此题的关键是明确哪一部位的气体流速大解答此题的关键是明确哪一部位的气体流速大,那那么此处的气体压强就小。么此处的气体压强就小。【精讲精析【精讲精析 选选A A。此题考查流体压强。流体压强的特点是流速。此题考查流体压强。流体压强的特点是流速大的地方压强小。大的地方压强小。A A中下方气体流速大于上方气体的流速中下方气体流速大于上方气体的流速,所以所以p1p2,Ap1p2,A准确准确;B;B、C C中中p1=

11、p2,Bp1=p2,B、C C都错都错;D;D中上方管中气体流速大中上方管中气体流速大,故故p1p2,Dp1m乙m丙B.三个小球受到的浮力大小关系是F甲=F丙p乙p丙D.三个烧杯対桌面的压强大小关系是p甲p乙=p丙答案答案 D甲、丙排开水的体积相同甲、丙排开水的体积相同,且大于乙排开水的体积且大于乙排开水的体积,由阿基米德由阿基米德原理可知原理可知,浮力浮力F甲甲=F丙丙F乙乙,B错误。甲沉底错误。甲沉底,那么那么F甲甲m丙丙m乙乙,A错误。烧杯中均装满水错误。烧杯中均装满水,放放入小入小球排开水后球排开水后,仍然是满的仍然是满的,因此因此,三个烧杯底部所受水的压强相等三个烧杯底部所受水的压强

12、相等,C错误。错误。烧杯対桌面的压强大小等于总重与烧杯底面积之比烧杯対桌面的压强大小等于总重与烧杯底面积之比;三个烧杯的底面积相三个烧杯的底面积相同同,三个烧杯原来装有相同质量的水三个烧杯原来装有相同质量的水,现第一杯增加了甲球的重力现第一杯增加了甲球的重力,它大于它大于排开水的重力排开水的重力,即总重增大了即总重增大了;第二杯和第三杯各自增加的小球重力均等于第二杯和第三杯各自增加的小球重力均等于排开水的重力排开水的重力,即总重不变即总重不变,故故D准确。准确。2.(2018北京昌平二模)在水平桌面上放置甲、乙两个完全相同的圆柱形容器,容器中分别盛有A、B两种液体,液体的密度分别为A和B。将质

13、量和体积均相同的两个物体M、N分别放到A、B两种液体中,静止时如下图2所示,容器中的液面高度相同,M、N两物体所受的浮力分别为FM和FN,A、B两种液体対容器底部的压强分别为pA和pB,甲、乙两容器対桌面的压力分别为F甲和F乙。那么以下结论中准确的选项是哪一项：()图2A.AB B.FMFNC.F甲pB 答案答案 C质量和体积均相同的物体质量和体积均相同的物体M、N分别放入液体分别放入液体A、B中均处于漂中均处于漂浮状态浮状态,那么那么FM=FN=G,B错误错误;由图可知由图可知:V排排N,根据根据F浮浮=液液V排排g可知可知:AB,由由于两容器中液面等高于两容器中液面等高,根据根据p=gh可

14、知可知:pApB,A、D错错;两个容器中液面相平两个容器中液面相平,由题图知液体体积由题图知液体体积VAVB,根据根据m=V、AB可知液体的质量可知液体的质量mAmB,那么那么GAGB,容器対桌面的压力等于容器、物体、液体的总重力容器対桌面的压力等于容器、物体、液体的总重力,由题意可知容器的由题意可知容器的重力重力G甲甲=G乙乙,M、N的重力的重力GM=GN,那么那么G甲甲+GM+GAG乙乙+GN+GB,所以所以F甲甲F乙乙,C正正确。确。MV排3.(2019四川自贡中考)如下图3所示,一个边长为10 cm的正方体竖直悬浮在某液体中,上表面受到液体的压力F1为5 N,下表面受到液体的压力F2为

15、13 N。以下说法错误的选项是哪一项：()图3A.正方体受到的浮力为8 N103 kg/m3C.正方体上表面到液面的距离h=5 cm103 Pa答案答案 C正方体受到的浮力正方体受到的浮力F浮浮=F2-F1=13 N-5 N=8 N,故故A准确准确;液体的密液体的密度度=0.8103 kg/m3,故故B准确准确;液体対正方体下表面液体対正方体下表面的压强的压强p=1.3103 Pa,故故D准确准确;正方体下表面到液面的距离正方体下表面到液面的距离h下下=0.162 5 m=16.25 cm,正方体上表面到液面的距正方体上表面到液面的距离离h=h下下-L=16.25 cm-10 cm=6.25

16、cm,故故C错误。错误。FgV浮排-338N10N/kg 1 10 m 2FS213N(0.1m)pg3331.3 10 Pa0.8 10 kg/m10N/kg4.如下图4所示,水平桌面上有两个完全相同的溢水杯甲和乙,杯中装满了水,将两个体积相同、材料差别的实心小球A和B分别放入溢水杯中。那么以下说法错误的选项是哪一项：()图4A.小球A的质量小于小球B的质量B.小球A受到的浮力等于小球B受到的浮力C.甲杯対桌面的压强等于乙杯対桌面的压强D.水対甲杯底的压强等于水対乙杯底的压强答案答案 B由图知由图知A漂浮漂浮,所以所以A水水;B悬浮悬浮,所以所以B=水水,那么那么AB,小球小球A和和B的的体

17、积相同体积相同,那么小球那么小球A的质量小于小球的质量小于小球B的质量的质量,A准确准确;漂浮和悬浮时漂浮和悬浮时,F浮浮=G物物,由于小球由于小球A的质量小于小球的质量小于小球B的质量的质量,所以小球所以小球A受到的浮力小于小球受到的浮力小于小球B受受到的浮力到的浮力,B错错;由图可知由图可知,两溢水杯中水面高度相等两溢水杯中水面高度相等,根据根据p=gh知知,水対甲杯水対甲杯底的压强等于水対乙杯底的压强底的压强等于水対乙杯底的压强;两溢水杯相同两溢水杯相同,那么底面积相同那么底面积相同,所以两溢所以两溢水杯底受到水的压力相等水杯底受到水的压力相等,两溢水杯重力相同两溢水杯重力相同,対桌面的

18、压力相同対桌面的压力相同,対桌面対桌面的压强也相同的压强也相同,C、D准确。准确。5.如下图5甲为盛水的烧杯,上方有弹簧测力计悬挂的圆柱体,将圆柱体缓慢下降,直至将圆柱体全部浸入水中,整个过程中弹簧测力计示数F与圆柱体下降高度h变化关系的图象如下图乙所示,g取10 N/kg,下列说法准确的选项是哪一项：()A.圆柱体受到的重力是6 NB.圆柱体受到的最大浮力是3 N103 kg/m3D.当圆柱体刚好浸没时,下表面受到水的压强为800 Pa答案答案 C由图象可知由图象可知,当当h=0时时,弹簧测力计示数为弹簧测力计示数为9 N,此时圆柱体处于空此时圆柱体处于空气中气中,根据二力平衡条件可知根据二

19、力平衡条件可知,G=F拉拉=9 N,故故A错误错误;由图象可知下降高度在由图象可知下降高度在810 cm段段,弹簧测力计拉力不再发生变化弹簧测力计拉力不再发生变化,说明此时圆柱体完全浸在水中说明此时圆柱体完全浸在水中,此时它受到的浮力最大此时它受到的浮力最大,F浮浮=G-F=9 N-3 N=6 N,故故B错误错误;下降高度在下降高度在810 cm段段,V物物=V排排=610-4 m3,那么圆柱体密度那么圆柱体密度物物=1.5103 kg/m3,故故C准确准确;下降高度为下降高度为4 cm时时,下表面下表面接触水面接触水面,下降高度为下降高度为8 cm时时,圆柱体刚好浸没在水中圆柱体刚好浸没在水

20、中,可知圆柱体高为可知圆柱体高为4 cm,此时圆柱体下表面距水面距离是此时圆柱体下表面距水面距离是4 cm,下表面受到水的压强下表面受到水的压强p=水水gh=1.0103 kg/m310 N/kg0.04 m=400 Pa,故故D错误。错误。F g浮水336N1.0 10 kg/m10N/kgmV物GV g物-439N6 10 m10N/kg6.(2018辽宁本溪中考)如下图6是我国首艘自主建造完成的航空母舰,它的排水量为67 000 t,其满载航行时受到的浮力为 N,水面下5 m深的舰体某处受海水压强为 Pa(取g=10 N/kg,海水密度=1.0103 kg/m3)。图6答案答案6.710

21、85104 解析解析航空母舰满载时受到的浮力F浮=G排=m排g=67 000103 kg10 N/kg=6.7108 N;舰体某处受到的压强p=gh=1.0103 kg/m310 N/kg5 m=5104 Pa。7.(2018湖南衡阳中考)我国自行设计和建造的蛟龙号”载人潜水器的艇体由双层船壳构成,外层与海水接触,外壳选择了钛合金做主材。潜水器在上浮和下潜时,其体积是一定的。潜水器规格:长8.2 m、宽3.0 m、高3.4 m。该潜水器悬浮在海水中时总质量为22 t。图72017年6月23日,蛟龙号”载人潜水器下潜到最深达7 062.68 m海底,创造了深潜水的世界纪录。在这一深度,海水対潜水

22、器1 m2表面产生的压力为7.3107 N。(以下答案用科学计数法表示)(1)潜水器的外壳选择了钛合金板做主材,这主要是因为这种合金的硬度 (选填大”或小”)。(2)假设海水密度不随深度变化,潜水器在上浮且未浮出水面过程中,受到水的浮力 (选填变小”不变”或变大”)。(3)蛟龙号”悬浮在海水中,所受到的浮力为 N。(4)蛟龙号”载人潜水器下潜到7 062.68 m海底时,海水対其表面的压强为 Pa。答案答案(1)大大(2)不变不变(3)2.2105(4)7.3107 解析解析(1)潜水器要下潜到较深的海水中潜水器要下潜到较深的海水中,外壳要能承受较大的压强外壳要能承受较大的压强,选择选择钛合金

23、板做主材钛合金板做主材,主要是因为这种合金的硬度大主要是因为这种合金的硬度大;(2)潜水器在上浮且未浮出水面过程中潜水器在上浮且未浮出水面过程中,排开海水的体积不变排开海水的体积不变,海水的密度海水的密度不变不变,由由F浮浮=海水海水V排排g可知浮力不变可知浮力不变;(3)该潜水器悬浮在海水中时受到的浮力该潜水器悬浮在海水中时受到的浮力F浮浮=G=mg=22103 kg10 N/kg=2.2105 N;(4)海水対其表面的压强海水対其表面的压强p=7.3107 Pa。FS727.3 10 N1m8.(独家原创试题)如下图8甲所示,在一个圆柱形的玻璃筒内放入一个圆柱体铝块,铝块的横截面积为10

24、cm2,现以恒定的速度向筒内注水4 min将玻璃筒注满,筒内水的高度与注水时间关系图象如下图乙所示(铝=2.7103 kg/m3,g取10 N/kg)。求:(1)当注水2 min时,刚好将铝块浸没,那么此时水対筒底的压强是多少帕?铝块受到的浮力是多少牛?(2)分析图象可知玻璃筒的底面积是铝块底面积的几倍?注满水时筒内水的总质量是多少千克?图8答案答案(1)1 000 Pa 1 N(2)20.2 kg解析解析 (1)注水2 min,筒内水深0.1 m,p=gh=1103 kg/m310 N/kg0.1 m=1 000 Pa;V排=V铝=Sh=1010-4 m20.1 m=110-4 m3,铝块受

25、到的浮力F浮=gV排=1103 kg/m310 N/kg110-4 m3=1 N;(2)由于均匀地注水,故前2 min注入水的体积与后2 min注入水的体积相等,从图象可以看出,前2 min水升高的高度是后2 min升高的2倍,故容器的底面积为铝块底面积的2倍。V水总=S容h总-V铝=21010-4 m20.15 m-110-4 m3=210-4 m3,水的质量m=V水总=1103 kg/m3210-4 m3=0.2 kg。9.(2018广东深圳中考)在物理实验操作考核中,水平桌面上放置底面积为100 cm2的圆柱形容器(不计容器壁厚度),内有12 cm的水(如下图9甲)。某考生用弹簧测力计悬

26、挂一金属圆柱体,从液面开始缓慢浸入水中,拉力F与圆柱体下表面到水面距离h的变化关系如下图乙所示。当圆柱体下表面距液面为10 cm时,系圆柱体的细线恰好松开,圆柱体沉入容器底部(水未溢出),如下图丙所示(g取10 N/kg)。求:(1)圆柱体浸没在水中时所受到的浮力;(2)圆柱体的体积;(3)圆柱体沉入底部时,水対容器底部的压强。答案答案(1)1 N(2)100 cm3(3)1.3103 Pa解析解析(1)由图乙可知由图乙可知,圆柱体未浸入水中时弹簧测力计读数圆柱体未浸入水中时弹簧测力计读数F1=3 N,圆柱圆柱体浸没在水中后弹簧测力计读数体浸没在水中后弹簧测力计读数F2=2 N,由称重法可得由

27、称重法可得,圆柱体浸没在水中圆柱体浸没在水中时所受到的浮力时所受到的浮力:F浮浮=F1-F2=3 N-2 N=1 N;(2)由由F浮浮=水水gV排得排得,圆柱体浸没时排开水的体积圆柱体浸没时排开水的体积:V排排=110-4 m3=100 cm3,因圆柱体浸没在水中因圆柱体浸没在水中,那么圆柱体体积那么圆柱体体积:V=V排排=100 cm3;(3)圆柱体未浸入水中时水的体积圆柱体未浸入水中时水的体积:V水水=S容容h=100 cm212 cm=1 200 cm3,圆柱体沉入水底后圆柱体沉入水底后,圆柱体与水的总体积圆柱体与水的总体积:V总总=V水水+V=1 200 cm3+100 cm3=1 3

28、00 cm3,那么圆柱体沉底后水的深度为那么圆柱体沉底后水的深度为:h=13 cm=0.13 m,F g浮水331N1 10 kg/m10N/kgVS总容321 300cm100cm此时水対容器底部的压强:p=水gh=1103 kg/m310 N/kg0.13 m=1.3103 Pa。10.(2017山东威海中考)某实验小组在研究某种物质的属性时,日常需将物体浸没在煤油中保存,将体积为110-3 m3、重6 N的该物体用细线系在底面积为250 cm2的圆柱形容器的底部,物体浸没在煤油中,如下图10所示。(g=10 N/kg,煤油=0.8103 kg/m3)请解答以下问题:(1)细线受到的拉力是

29、多大?(2)假设细线与物体脱落,待物体静止后煤油対容器底的压强变化了多少?图10答案答案(1)2 N(2)80 Pa解析解析(1)由题知由题知,物体浸没在煤油中物体浸没在煤油中,V=V排排=1.010-3 m3,受到的浮力受到的浮力:F浮浮=煤油煤油gV排排=0.8103 kg/m310 N/kg1.010-3 m3=8 N;因为因为G+F拉拉=F浮浮,物体受到的拉力物体受到的拉力:F拉拉=F浮浮-G=8 N-6 N=2 N,因为物体受到的拉力与细线受到的拉力是一対相互作用力因为物体受到的拉力与细线受到的拉力是一対相互作用力,故细线受到的故细线受到的拉力等于物体受到的拉力拉力等于物体受到的拉力

30、,为为2 N。(2)漂浮时漂浮时,F浮浮=G=6 N,由由F浮浮=煤油煤油gV排排得得:V排排=7.510-4 m3,V排排=110-3 m3-7.510-4 m3=2.510-4 m3;深度变化深度变化:h=0.01 m,p=煤油煤油gh=0.8103 kg/m310 N/kg0.01 m=80 Pa。Fg浮煤油336N0.8 10 kg/m10N/kgVS排-43-422.5 10 m250 10 m同学们，你们要相信梦想是价值的源泉，相信成同学们，你们要相信梦想是价值的源泉，相信成功的信念比成功本身更重要，相信人生有挫折没功的信念比成功本身更重要，相信人生有挫折没有失败，相信生命的质量来自决不妥协的信念，有失败，相信生命的质量来自决不妥协的信念，考试加油考试加油!奥利给奥利给结束语结束语