小议“流体压强与流速的关系”的现象及应用.doc

学习资料收集于网络，仅供参考小议“流体压强与流速的关系”的现象及应用 在日常生活生产中，我们经常能够见到一些“流体压强与流速的关系”现象。这部分内容出自上海科技出版社出版的初中物理第一册第十章第七节的内容，本节虽属选学内容，但在体现生活中的物理以及对于一些日常生活现象的解释和应用却是十分重要的；对培养学生的各种能力也是至关重要的。那么如何在课堂上通过对这个现象的解释和应用来培养学生的观察能力、分析问题的能力以及解决问题的能力呢？一、 先提出问题，让学生思考1、 汽车在公路上行驶时，为什么灰尘会“滚滚而来”？2、 在乒乓球的比赛中，“上旋球”、“下旋球”、“侧旋球”到底是怎么回事？3、 在足球比赛中，“香蕉球”会沿弧线飞行的原因是什么？这些问题，有的是在日常生活中经常见到的，例如问题1；有的是在体育比赛中听解说员解说的，由于学生大多都比较喜爱体育运动，因此，问题2和3对他们来说并不陌生。可能当时他们也曾想过为什么，但由于知识的欠缺，一时得不到明确的解释，也就不了了之了，现在再重新唤起思考。二、 再进行实验，建立知识的联系实验一：取两张白纸，用手拿着让它们自由下垂，用嘴向两张白纸中间吹气。实验二：用一只手把一只小台扇扇叶向前拿起来，用另一只手拿一张轻薄的白纸的一边并把它放在台扇前面靠近底座的位置，闭合风扇的开关。实验三：把一只乒乓球用手指抵在倒置的漏斗口中间，然后，在用嘴向漏斗里吹气的同时放开手指。实验四：取一只圆珠笔的外壳，把它小口向上放置，另取一只乒乓球用手抵在小口上，再用嘴用力从圆珠笔外壳另一端吹气。实验五：自己做一个水流中的乒乓球实验教具：取一只大号的塑料雪碧空瓶，用香烟头在瓶底中央烫一个适当的小洞，再取一只和瓶口一般粗细的橡皮塞，用打孔器在塞上打一孔，将一支两端一样粗细的圆珠笔插其中，另取一根长约2米的橡皮管套在笔管的一端。用手指堵住瓶底的小洞，将瓶子装满水，用插有笔管的橡皮塞塞住瓶口，然后用止水夹夹住橡胶管，再把瓶子倒立在铁架台的铁圈上置于高处，于是做成了实验用的供水水塔。我们来做下面的实验：1、用笔管射水去顶乒乓球（该实验与实验四类似）。2、用漏斗喷水去吸乒乓球（该实验与实验一、二、三相类似）。通过以上实验，一方面，唤起学生的好奇心，激起学生动手进行实验操作的强烈欲望，从而调动学生学习的积极性；另一方面，通过观察实验现象、与前面提出的问题联系起来并在一起思考产生该现象的原因，开动脑筋，去寻求问题的答案。三、 然后寻求理论支持，解开谜底当学生带着百思不得其解、心中充满着想解决问题的渴望的时候，让学生自学教材P170的内容，以前让学生看书自学，学生干什么的都有，这一次学生却显得比较自觉，学习的效果很好。通过自学，学习成绩比较好的或细心的学生已经找到问题的答案：流体在流速大的地方压强比较小，在流速小的地方压强比较大。告诉学生这就是在以后高中阶段要学习的流体“伯努利原理”。教师可同时向学生介绍P170图1041：该装置图是专门用来测液体流速的仪器，叫比托管。只要知道h的高度就可通过“伯努利方程”得出B管中的液体流速：。在这里，我们可以再做一个小实验：拿一个家用小型喷雾器装上水，然后推动活塞，看到有水雾从前面喷出。为了吸引学生的注意力，可在容器中注入红色的水。简单地给学生做出解释，然后说明，这种利用高速流体压强变小而吸取液体或气体的作用，叫做空吸作用，它还广泛地应用在水流抽机以及汽油机的汽化器上，它是“伯努利原理”的一个重要应用。找到谜底以后，就可以结合P170图1042以及课文内容进一步引导学生应用这一结论对前面的实验现象试着进行解释了。接着让学生自己阅读本节的机翼和水翼的升力，并提出问题：1、飞机是如何升空的？2、水翼船为什么停止时船体基本都在水中而船在高速航行的时候只有部分水翼在水中？3、在高速公路上并排行驶的大汽车为什么会有相互靠近的趋势？4、当火车行驶进站的时候为什么上车的旅客要站在安全线以外的地方？如果你站在线内会感到火车的车身有一股非常强大的“吸引力”使你不由自主地靠近车身？图15、平时我们在公路上骑自行车，当有大汽车从旁边疾驶而过的时候，好象有人把我们推向汽车。因此，骑车时不能靠近正在行驶的汽车，这是为什么呢？6、1912年的一天，当时有一艘世界上最大的远洋轮船正航行在大海上，在离该船约100米的地方，有一艘比它小得多的巡洋舰与它并行疾驶着，这时却发生了一件谁也没有料到的事：小船好象着了魔似的完全失去控制，突然扭头向大船冲过来，结果可想而知。到底是什么原因呢？图2四、最后是知识的应用，以达到培养能力的目的（a）图1 有关气体流动的两个实验图3我们知道：学习并获取物理知识的最终目的是为了在实际生产、生活当中的应用，在知识的迁移、应用中培养我们的各种能力。例如，在乒乓球的飞行轨迹中，会出现许多轨迹不在同一竖直平面内的弧线球，类似足球运动中的香蕉球，这些球为什么会出现不同的各种弧线？主要原因是空气在起作用。在乒乓球前进的过程中，由于球的旋转也会产生类似前述实验一的情况，如图1所示，对下旋球来研究，球上方空气相对于球的流速小，而下方空气相对于球的流速大，这样就产生对球向下的侧向压力，使球的飞行轨迹变低，而上旋球则刚好相反，对侧旋球会出现侧向压力，这种侧向压力的作用使球的飞行方向侧转，类似于足球运动中的香蕉球。（图2）轨迹是不转球的抛物线型轨迹，而轨迹是强侧旋球的S型轨迹线。例1：第十二届全国初中应用物理知识竞赛试题（初赛）中的第八题：图4八、回答下面三个问题（1）图3中的两个实验现象说明气体的压强与什么因素有关？有什么关系？（a） 下垂的两张纸，向中间吹气，这两张纸相互靠拢。（b） 向饮料管A吹气，饮料管B中的液体会上升并从管口喷出。（2）用细线吊起一个空的塑料饮料瓶，用手转动饮料瓶，使它绕对称轴线旋转，转动的塑料瓶带动四周的空气绕它旋转，如果这时用电扇向它吹风，由于瓶的转动，它两侧的风速将不一样（图4），按照第（1）小题中发现的规律，旋转着的饮料瓶应当向哪个方向移动？请在图中标出。123图3 乒乓球三种击球方法的轨迹图5（3）乒乓球前进过程中由于不同的旋转方向会沿不同的径迹活动，运动员用三种不同的击球方法把乒乓球击出，请判断，图5中1、2、3三条径迹哪一种是上旋球（图中沿逆时针方向旋转）的、下旋球（图中沿顺时针方向旋转）的、不转球的。说明你为什么认为上旋球应该沿着你所选的径迹运动。 分析解答：（1）关键要从现象中找到原因，并得出正确的结论，即这两个实验现象说明气体的压强与气体的流速有关：气体的流速越大，压强越小。图6图7（2）要明确塑料瓶转动后它四周气流运动的方向跟瓶旋转方向相同，当电风扇的风向左吹时，瓶上方的气流速度加快，瓶下方的气流速度减少。根据气体的流速越大，压强越小的结论，瓶移动的方向如图6所示。（3）先弄清球是从右向左运动的，再根据球旋转的方向不同，分析清楚气流运动的方向，球周围气体压强的变化，以及导致球下落的变化，即1、2、3分别是下旋球、不旋球、上旋球的径迹。由于球的转动，周围的空气也随之绕球转动。对于上旋球（径迹3），由于球的旋转，球上方的空气随之向左运动；但同时因球向左运动，则空气相对于球向右运动，因而球上方的气流速度比下方的要小，所以上方压强要大。因此，球受到向下的压力，沿弧线迅速下落（图7）。例2：足球比赛发角球时，有经验的足球队员可以发出所谓的“香蕉球”，即球飞到球门前方时会拐弯进入球门，试简要地说明其道理。图8球门解析： 图8为“香蕉球”的示意图。踢角球的队员踢球时，踢球的力的作用线不通过球的重心，从而使球向前飞进的同时，整个球又绕其重心沿图中所示的逆时针方向旋转。球心向前飞进，相对于球心来说相当于空气向后流动；因为球同时有图示方向的旋转，由于摩擦的作用，带动球表面附近的空气也随之旋转，以上两个因素造成相对于球向后流动的空气的流速在球的两旁附近不同，图中上方流速较慢而下方流速较快，这样就导致两边空气对球的压强也不相同，图中上方压强在而下方压强小，由此使得球受到的空气对它的沿这两个方向的压力也就不等。正是这个压力差的作用使得球向球门方面拐弯。综述：对于物理知识的学习，尤其是一些与实际生活密切相关的知识，我们要注意知识的迁移，认真观察、勤于思考、周密分析，把生活中存在的大量涉及的物理知识与所学书本知识有机地结合起来，做到学以致用。一方面，能够进一步加深我们对课堂上所学的物理知识的理解，由感性认识逐渐地上升到理性认识；另一方面，又能够应用课堂上所学的知识来解释生活中的一些现象，思考、分析、解决一些生活中存在或出现的问题，以不断地提高学生应用物理知识分析、解决问题的能力。参考文献1. 黄冬根. 乒乓球运动与力学原理. 物理教师. 2003.92. 梁绍荣等. 普通物理学第