《流体压强与流速的关系》教案

《流体压强与流速的关系》教案物理观念：1．了解流体压强与流速的关系。2．能运用流体压强与流速的关系解释生活中有关的现象。3．知道升力在生产、生活中的应用，并能对其进行解释。科学思维：在活动中培养学生善于与其他同学合作交流的意识和能力。科学探究：1．通过现象，认识流体压强与流速的关系。2．通过学习飞机的升力，体验由气体压强差异产生的力。科学态度与责任：初步领略气体压强差异所产生的奇妙现象，培养对科学的热爱、亲近感。重点：流体压强与流速的关系。难点：解释有关流体压强与流速关系的一些现象。多媒体课件，乒乓球两个，小木条两根，纸两张，饮料吸管一支，大号注射器一支，装满水的铁盘一个，两只塑料小船，一杯水，一根中间切开(未断)折成直角的饮料吸管，飞机机翼模型，托盘测力计，小风扇等。一、情景导入eq\o(\s\up7(),\s\do5(情景1))1911年秋，当时世界上最大的轮船之一“奥林匹克号”邮轮，以25km/h的速度在海上航行时，英国铁甲巡洋舰“霍克号”以34km/h的速度沿着与它的航线几乎平行的方向疾驶着，两船横向距离很小，只有不足100m，当“霍克号”刚刚追上“奥林匹克号”，船首与邮轮的船尾并列后，巡洋舰好像突然被一只看不见的巨手推动，不再顺从舵手的操纵，竟自动扭转船头，几乎笔直地向邮轮冲去，随着“咔嚓”一声巨响，“奥林匹克号”的右舷被撞了一个大洞。这起奇怪的海上事故，在当时很长一段时间无人能解释。同学们，你们想知道其中的原因吗？思考交流讨论：为什么两只船不能平行行驶且彼此靠得太近？带着这些疑问，让我们一起来探究“流体压强与流速的关系”，谜底很快就能揭开！eq\o(\s\up7(),\s\do5(情景2))如图所示，在两张纸中间吹气，结果看到两张纸不但没有被吹开反而互相向中间靠近。是什么使得两张纸相互靠近呢？今天就让我们一起来学习有关内容吧！二、合作探究流体压强与流速的关系eq\o(\s\up7(),\s\do5(提出问题))流体(液体和气体)压强与流速有什么关系？eq\o(\s\up7(),\s\do5(知识引入))物理学中把具有流动性的液体和气体统称为流体。今天我们就来研究流体的流动速度与压强的关系。eq\o(\s\up7(),\s\do5(演示实验))(1)制订计划与设计实验现有乒乓球两个，小木条两根，饮料吸管一支，大号注射器一支，装满水的铁盘一个，两只塑料小船，一杯水，一根中间切开(未断)折成直角的饮料吸管等器材。自由选择器材，做一到二组实验。提示可以用嘴吹气产生气流，用注射器喷射水产生水流，通过一些物体的运动状况来分析判断压强大小的变化。(提供的参考实验装置如图)eq\o(\s\up7(),\s\do5(甲))eq\o(\s\up7(),\s\do5(乙))eq\o(\s\up7(),\s\do5(丙))(2)进行实验与收集证据现在我们的研究活动以小组为单位，请大家在小组内积极地讨论、根据设计的方案进行实验，用眼睛去观察、用大脑去思考，并把你们发现的问题记录下来，然后全班交流。看看在实验中能发现些什么问题？团队的力量是巨大的，看看哪一小组做得更好？(3)分析与论证实验中可能观察到的现象：①选择提供的实验装置甲，把两个乒乓球放在两根小木条上，相对靠近一些，用一支饮料吸管向它们中间吹气，两个乒乓球互相靠拢；②选择提供的实验装置乙，选择用大号注射器一支、装满水的铁盘一个、两只塑料小船作为实验器材，用注射器向漂浮在水面上的两只小船间喷射水流，可观察到两只船向中间靠拢；③选择提供的实验装置丙，我们把一根中间切开(未断)折成直角的饮料吸管，一端插入水中，向管中吹气，可看到水雾从切口处喷出。我们认为管中被我们吹气，切口处压力变小，水面的大气压就会把水往管上面压。分析与讨论：通过上述现象，我们认为：流体在流速大的地方压强小，在流速小的地方压强大。eq\o(\s\up7(),\s\do5(归纳总结))流体在流速大的地方压强小，在流速小的地方压强大。eq\o(\s\up7(),\s\do5(多媒体展示))多媒体展示图片：火车的安全线、两船并行相撞、龙卷风吹翻屋顶。(1)在火车站或地铁站的站台上，离站台边缘1m左右的地方标有一条安全线，为什么乘客必须站在安全线以外的地方候车？解释：当人靠近高速行驶的列车时，会出现被“推”向列车的现象，这是由于行驶中的列车会带动附近的空气快速流动，此时人与列车之间的空气流速远大于人背部空气的流速，因此来自背部后方的强大压力就会将人向前推。所以乘客候车时，必须站在安全线以外，否则是非常危险的。(2)在航海中，船只在行驶过程中不允许两船并肩前进，如果并肩行驶，会出现什么情况？并分析说明其原因。解释：如果两船并肩行驶，会出现两船逐渐靠拢而发生相撞事故。这是因为在流体中，流速大的位置压强小。两船并列航行时，两船之间的水相对船的流速大，压强小；两船外侧的水流速小，压强大，产生向内的压强差，而使它们逐渐靠拢。(3)杜甫在《茅屋为秋风所破歌》中写道：“八月秋高风怒号，卷我屋上三重茅。”请你从物理学的角度分析这两句诗所描写的物理现象。解释：这是因为刮大风时，茅屋上面的空气流动快，茅屋里面的空气流速慢。根据流体中流速大的地方压强小的原理，茅屋上面的空气压强小，而里面的压强大，对茅草产生向上的升力使它飞走了。eq\o(\s\up7(),\s\do5(材料拓展))草原犬鼠的空调系统如图是非洲草原犬鼠洞穴的横截面示意图。洞穴有两个出口，一个是平的，而另一个则是隆起的圆形土堆，生物学家最初不是很清楚其中的原因，他们猜想：草原犬鼠把其中的一个洞口堆成土包状，是为了建一处视野开阔的瞭望台，但是如果这一假设成立的话，它又为什么不在两个洞口都堆上土包呢？那样不就有了两个瞭望台了吗？实际上，两个洞口的形状不同决定了洞穴中空气流动的方向，吹过平坦表面的风运动速度小，压强大，吹过隆起表面的风运动速度大，压强小，因此，地面上风吹进了犬鼠的洞穴，给犬鼠带去了习习凉风。飞机的升力eq\o(\s\up7(),\s\do5(提出问题))我们经常在电视上看到飞机起飞的画面，可是沉重的飞机不是像鸟一样扇动翅膀飞行的，它的“翅膀”不能扇动，是什么原因使得飞机飞起来的呢？eq\o(\s\up7(),\s\do5(演示实验))模拟飞机升力的产生：如图所示，取一个飞机机翼模型放在托盘测力计上，把电风扇置于模型的正前方，当电风扇通电运转时，观察测力计示数的变化。飞机升力的产生秘密在于机翼。机翼的横截面为上表面弯曲，下表面较平的形状。飞机前进时，机翼与周围的空气发生相对运动，相当于气流迎面流过机翼。气流被机翼分成上、下两部分，由于机翼横截面的形状上、下不对称，在相同时间内，机翼上方气流通过的路程较长，因而速度较大，它对机翼上表面的压强较小；下方气流通过的路程较短，因而速度较小，它对机翼下表面的压强较大。这样，机翼上、下表面就存在着压强差，因而有压力差，产生了升力。eq\o(\s\up7(),\s\do5(交流讨论))同学们交流讨论：如图，分析鸟类展开双翅，即使不扑打，也能在空中滑翔而不会掉下来的原因。(鸟翅如同机翼，鸟翅的上方是曲面，下方近似于平面，气流通过上方的速度大于下方的速度。因此上方的压强小于下方的压强，产生向上的升力，所以鸟在空中滑翔不会掉下来)eq\o(\s\up7(),\s\do5(归纳总结))飞机的升力产生原因：由于机翼的形状上凸下平，在空气中运动时，飞机机翼上方气流的速度大，气体的压强小；下方气流的速度小，气体的压强大。流过机翼的上、下表面的空气流速不同而存在压强差，因而有压力差，产生了向上的升力。第5节流体压强与流速的关系eq\a\vs4\al(液体压强与,流速的关系)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(流速越大的位置压强越小,飞机的升力：机翼上、下表面存在压强差,\a\vs4\al(实例：站台安全线、鸟翼、机翼、过堂风吹开柜门等)))完成对应课时内容。课堂教学模式的转变，在这节课的设计上，我改变了以往的教学模式：由跟我学、跟我做的教师讲授型模式向我要学、我要做、我要说的学生探究型模式转变，整个课堂80%的时间是学生说、学生做。通过问题情景的层层深入，充分调动学生学习的积极性和协作学习的精神，使学生真正成为课堂的主人，教学气氛是开放的、合作的、创新的、平等的，让大家在轻松中学，在动态中学。充分发挥多媒体课件的作用：机翼升力产生的原因，由于流体力学本身就比较抽象难以理解，光靠老师的讲解是远远不够的，通过课件形象生动地展示出流体流动的特点和作用在机翼上、下方的压力大小，让学生获得良好的感性认识，真正体会到神奇的升力。课后·知能演练基础巩固1.如图所示,将两个气球用细线悬挂起来。当用力向两个气球中间吹气时,会发生的现象是()A.两气球向两边分开B.两气球向中间靠拢C.A气球不动,B气球向外飘开D.B气球不动,A气球向外飘开2.如图所示,把长20cm左右的饮料吸管A插在盛水的杯子中,另一根吸管B的管口贴靠在A管的上端。往B管中吹气,可以看到A管中的水面上升,这是因为A管上方空气()A.流速大,压强小 B.流速大,压强大C.流速小,压强小 D.流速小,压强大3.如图所示,草原犬鼠的洞穴有两个洞口,A口在平地上,B口在凸起的小土包上。当微风从左向右掠过地面的时候,就会有气流在洞穴内流动,让闷热的洞穴变成凉爽的“空调房”。洞穴内能形成气流,是因为A口上方比B口上方()A.风速大,气压大 B.风速大,气压小C.风速小,气压大 D.风速小,气压小4.兴趣小组用如图所示装置研究压强与流速的关系,将吹风机对准竖管上端管口向下吹风,在三个水平玻璃管的右端口处同时由静止释放相同规格的乒乓球,某时刻乒乓球处于如图所示的位置。下列说法合理的是()A.乒乓球运动是因受到竖管气流的吸引力B.三个水平玻璃管左端口处气体流速相同C.三个水平玻璃管的左端口处压强不相同D.该现象可说明气体流速越小,压强越小5.如图所示的高铁站台上有黄色警戒线,乘客候车时必须站在警戒线外,原因是当列车进站时,车体周围空气流速变大,压强变,容易把人卷入铁轨,造成事故。

能力提升6.关于飞机,下列说法正确的是()A.起飞时,飞机在跑道上加速滑行时惯性逐渐增大B.飞机在上升过程中,舱外附近的气压会变小C.机翼是利用气体流速大、压强大的原理获得升力的D.飞机座椅设计得很柔软,是为了减小乘客对座椅的压力7.有一把“阴阳壶”,壶把上开有两孔,可同时盛装两种液体,下图为该壶的结构示意图。下列说法错误的是()A.使用时若捂住甲孔,则倒出来的是乙液体B.壶在水平桌面上静止时,受到的重力和支持力是一对平衡力C.该壶的设计原理与飞机机翼的设计原理相同D.壶内的液体能够倒出,是由于大气压的作用思维拓展8.(1)如图甲所示,放学途中,小媛撑着雨伞在雨中行走。一阵大风吹来,伞面被吹翻。她猜想伞面受到升力的大小可能与空气的流速有关。风速无风低速高速托盘测力计示数F/N181610【设计与进行实验】如图乙所示,小媛自制了一个上凸下平的模型,将其固定在托盘测力计上,在模型的正前方用电风扇迎面吹风,模拟气流,进行实验验证。打开电风扇,调整气流速度,读出测力计的示数,将数据记录在表中。(2)【分析论证】分析表中数据可知:空气低速流过时,模型所受升力为N;空气流速越快,模型受到的升力越(选填“大”或“小”)。

(3)【评估】伞面被吹翻除了和空气流速有关,还可能和有关。

(4)【拓展应用】如图丙所示,一款新型电动汽车,汽车的外形也是上凸下平,当该汽车在平直的公路上匀速行驶时,它对地面的压力(选填“大于”“小于”或“等于”)它的重力。为了让汽车在高速行驶时对地面的压力更大,提高车轮的抓地性能,在汽车的尾部装有气流偏导器,应选择偏导器横截面的形状是图丁中的(选填“A”或“B”)。

参考答案【课后·知能演练】1.B2.A3.C4.C5.小6.B7.C8.(2)2大(3)伞的形状(4)小于B解析(2)分析表中数据可知:空气低速流过时,模型所受升力为18N-16N=2N,空气高速流过时,产生的升力更大。说明空气流速越快,上下表面压强差越大,模型受到的升力越大。(3)伞面被吹翻除了和空气流速有关外,还可能和伞的形状有关,伞的外形是上凸下平的,上表面凸起程度越大,风吹过时,上表面空气流速越大,压强越小,上下表面压强差越大,伞越容易被