2019_2020学年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20200519356 (2).pptx

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1、第九章压强知识点一知识点一 流体压强与流速的关系流体压强与流速的关系 例例1 (2019重庆璧山四校联考)如图9-4-1所示,在两根筷子中间放上两只乒乓球,用吸管向中间吹气,可观察到两只乒乓球将 (选填“靠近”“远离”或“静止不动”),原因是流速大的地方气体压强较 。图9-4-1解析解析向乒乓球中间吹气时,乒乓球中间流速变大,压强变小,乒乓球外侧大气压不变,所以乒乓球外侧压强大于内侧压强,所以两只乒乓球将靠近。答案答案靠近小知识点二知识点二 飞机的升力飞机的升力飞机之所以受到升力,是由飞机机翼的形状所决定的。如图9-4-2所示,正在飞行的飞机,迎面吹来的风被机翼分为上、下两部分,由于机翼横截面

2、的形状上下不对称,在相同的时间内,机翼上方气流通过的路程长,流速大,压强小,下方气流通过的路程短,流速小,相对上方的压强就大,上、下表面就存在压强差,因而有压力差,就产生了升力。图9-4-2例例2 (2017江苏徐州中考)快递公司尝试用无人机运送包裹,在带着包裹匀速飞行过程中,无人机受到的升力的施力物体是 。解析解析升力是由于机翼上下表面空气流动速度不同,受到的流体压强不同而产生的,故其施力物体是空气。答案答案空气题型题型 根据流体压强与流速的关系分析、解释现象根据流体压强与流速的关系分析、解释现象例例 (独家原创试题)你知道汽车中的“负压换气”吗?如图9-4-3,汽车行驶时将天窗打开,由于天

3、窗上方空气流动速度 ,此处的气压 ,使汽车内部的气压 外部的气压,汽车内部污浊的空气快速流出,从而实现“负压换气”。图9-4-3解析解析汽车行驶时将天窗打开,在车顶形成一个凸面,天窗上方空气的流速大、压强小,汽车内部空气的流速小、压强大,则汽车内部的气压大于外部的气压,在向上压力差的作用下车内污浊的空气被自动“抽出”,从而保持车内空气清新。答案答案大小大于方法归纳方法归纳解答流体压强类问题的一般策略首先要确定物体上、下(或左、右)表面流体的流速大小,以流动的气体为例,有气体流动的一侧比不流动的一侧流速大,流过曲面的速度比流过平面的速度大;对于液体,管子细的地方比粗的地方流速大。然后根据流体压强

4、与流速的关系,判断物体运动方向,即从压强大的地方向压强小的地方运动。从生活走向物理从生活走向物理,从物理走向社会从物理走向社会素养呈现素养呈现物理学来源于生活,最终又服务于生活与社会。本章中,无论固体的压强、液体的压强、大气压强还是流体压强的知识,均能在生活中寻到其“知识根源”,知识又和社会生活紧密联系。这些知识大量应用于社会和生活,如交通运输、铁路铺设、书包背带、水坝设计、飞机的设计等,这些发明和设计推动了社会文明的发展,促进了人类生活质量的提高。故本章知识涉及考试的各类题型,是“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四大物理核心素养考查的良好载体。典例剖析典例剖析例例 (20

5、19广东惠州五中开学考试)读下面的短文,并回答问题:我们已经知道静止液体内部压强的规律,那么流动着的液体的压强大小又有什么规律呢?我们可以通过下面的实验来研究这个问题。打开水龙头,使自来水流过图9-4-4甲所示玻璃管,可以看到A、B处从水龙头竖直玻璃管中的液面高度不同,这说明A、B处的压强不相同。图9-4-4(1)根据上面的实验现象可知,A、B两处的 处压强小,其物理依据是 。(2)请你总结出流动液体压强大小与流速的关系。(3)根据你得到的“流动液体压强大小与流速的关系”解释下面的现象:如图乙所示的是两艘并排的船,在航行时,常常会不由自主地碰在一起。原因是 。解析解析(1)A、B两处水的压强等

6、于它所支撑的水柱产生的压强。由题图知,B处水柱的高度低于A处,根据液体压强的计算公式p=gh可知,B处的压强小于A处的压强。(2)由于A、B两处是在同一水管中,在相同的时间内流过的水量相同,由于B处水管最细,所以B处的水流速度最大。再结合B处的压强小于A处的压强,由此可得结论:在流体中,流速越大的位置,压强越小。(3)两艘并排的船,它们在航行时,常常不由自主地碰在一起,这是由于两船之间的水流速度大,压强小,两船外侧水流速度小,压强大,形成向里的压力差,使两船相互靠拢。答案答案(1)B p=gh(2)流速越大的位置压强越小(3)两船之间的水流速度大,压强小,两船外侧水流速度小,压强大,形成向里的

7、压力差,使两船相互靠拢素养解读素养解读本题以科普阅读题的形式综合考查根据题中信息解答问题的能力,重点考查的核心素养如下:(1)问考查了“信息获取和处理”的科学探究素养及“进行分析和推理”的科学思维素养;(2)问考查了“分析数据得到结论”的科学探究素养;(3)考查了“应用物理知识解决实际问题”的物理观念素养。知识点一知识点一 流体压强与流速的关系流体压强与流速的关系1.(2017海南中考)下列四幅图,能研究流体压强与流速关系的是()答案答案 B向两张纸中间吹气时,两张纸中间空气流速大,压强小,两张纸向中间靠拢,能研究流体压强与流速的关系,故B选项符合题意。 2.(2016四川凉山中考)大量实验表

8、明:在气体和液体中,流速越大的位置压强越 ;流速越小的位置压强越 。答案答案小大解析解析流体压强与流速的关系:流速越大的位置压强越小;流速越小的位置压强越大。知识点二知识点二 飞机的升力飞机的升力3.(2018山东东营中考)如图9-4-1所示,某型号飞机模型机翼上表面凸起,下表面较平。在飞行过程中由于上表面的空气流速 (选填“大”或“小”),压强 (选填“大”或“小”),从而能获得向上的升力。图9-4-1答案答案大小解析解析飞机在飞行时,机翼上方气流比下方气流的流速大,压强小,则下方空气的压强大于上方空气的压强,机翼上下表面存在压强差,因而有压力差,产生升力。1.(2018江苏泰州中考)动车进

9、站时,为了避免乘客被“吸”向动车而造成人身伤害事故,站台上都标有“安全黄线”。乘客必须站在安全黄线以外,是因为动车进站时车厢附近()A.气流速度大,压强小 B.气流速度大,压强大C.气流速度小,压强小 D.气流速度小,压强大答案答案 A动车进站时,会带动动车附近的空气流动,导致黄线以内的空气流速加快,流体流速越大的位置压强越小,人处在黄线以内时,由于黄线外侧空气流速小压强大,内侧的空气流速大压强小,形成压强差,容易将人压向动车,发生危险。故选A。2.如图所示实例所运用的物理知识与飞机起飞原理相同的是()答案答案 C简易喷雾器工作时,通过气流带动水流,利用了流体压强与流速的关系,与飞机起飞的原理

10、相同,故C符合题意。3.(2019江苏苏州二模)如图所示,把一张轻质纸放在两本书上,沿纸面下方吹气,原平整的纸会从两书间的空隙下陷。据此推断空气对下陷纸片上、下表面的压强哪个小? 。根据所学的物理知识解释为什么会出现此现象: 。 答案答案下表面气体流速越大,压强越小解析解析沿纸面下方吹气时,纸面下方气体流速大,压强小,导致纸面上方气压大于纸面下方气压,使得平整的纸从两书间的空隙下陷。 1.(独家原创试题)美国是龙卷风多发的国家,如图9-4-2是2019年6月在美国密苏里州拍摄到龙卷风的照片,龙卷风具有很大的吸吮作用,可把水、物体等吸入其中,具有很大破坏性。龙卷风能吸水是因为其内部形成一股高速向

11、上旋转的气流使()图9-4-2A.漩涡内的压强减小,大气压将水压入龙卷风B.漩涡外的压强减小,大气压将水压入龙卷风C.漩涡内的压强增大,大气压将水压入龙卷风D.漩涡外的压强增大,大气压将水压入龙卷风答案答案 A在流体中流速越大的位置压强越小,流速越小的位置压强越大。高速旋转的气流,内部气流运动速度大于外部气流运动速度,内部气体压强小于外部气体压强,所以水在内外大气压的作用下被压入龙卷风。2.学习了“流体压强与流速的关系”后,为了解决“H”形地下通道中过道的通风问题,同学们设计了几种方案。如图所示,黑色部分为墙面凸出部分,“M”为安装在过道顶的换气扇,其中既有效又节能的是()答案答案 C C选项

12、中,过道右端的通道有凸起,所以相同时间风经过过道右端的通道时的路程长,则风速较快,过道右端的气压小于左端的气压,所以空气会从过道的左端流向右端,过道中有风通过,此方案不需要消耗其他能量,既有效又节能。 3.(2018福建泉州惠安六校联考)如图9-4-3是一种水翼船船体下安装的水翼,在高速航行时,水面下的水翼会使船体抬高减少水对船体的阻力,请你判断水翼的形状应是图中甲、乙的哪一个?并在该图中大致画出使船体抬高的力的示意图。图9-4-3答案答案甲如图所示解析解析水翼船在高速航行时水面下的水翼使船体抬高,说明水翼受到向上的升力,也就是说水翼下表面的压强要大于其上表面,根据“在流体中,流速越大的位置,

13、压强越小”可知,需要水翼下表面水的流速小于其上表面,故可知甲图形状符合要求。水翼受到的升力是竖直向上的,据此画出力的示意图。1.(2019江苏扬州一模)如图甲所示,两端开口的U形管中有适量的水,U形管的左端通过橡皮管与玻璃管侧壁管口相连通。此时玻璃管中的风速为v1,U形管内液面高度差如图乙所示;改变风速后,玻璃管中的风速为v2,U形管内液面高度差如图丙所示。则v1 v2。(选填“”或“=”)。答案答案解析解析图甲中,没有吹风时,左右两管上方的压强相同,都等于大气压强,所以左右两管中的液面相平;当向玻璃管中吹风,C处的空气流速增大、气体压强减小,而U形管右侧的气体压强不变,液体在压强差的作用下,

14、向左移动;C处的空气流动速度越大、气体压强越小,则U形管中液体向左移动的距离越大,液面的高度差越大;所以,根据分析可知p1v2。2.(2016浙江湖州中考)货车驾驶员在卸货后,把空的纸箱放在车斗里。在汽车行驶时,发现有纸箱从车斗里“飞”了出来。为什么会出现这种现象呢?小明同学经过思考后,进行了模拟实验:将纸屑放在一个铁盒里,用吹风机向铁盒上方水平吹风,发现有纸屑从铁盒中“飞”出来,如图。请回答:(1)小明向铁盒上方吹风是模拟 。(2)请用所学的知识解释纸箱从车斗里“飞”出来的原因。 。答案答案(1)汽车在行驶过程中的空气流动(2)车斗内的纸箱上方空气流速大,压强小,下方空气流速小,压强大,故纸

15、箱上方的气压小于纸箱下方的气压,纸箱从车斗里升起,然后在风的作用下被吹离车斗解析解析据图可知,此时的铁盒相当于车斗,铁盒内的纸屑相当于车斗中的纸箱,故小明向铁盒上方吹风是模拟汽车在行驶过程中的空气流动。1.(2019北京人大附中模拟,3,)如图9-4-4所示的装置上方为一个粗细不均匀的两头开口的玻璃管,管下连通一个装有红墨水的U形管AB。当用吹风机向玻璃管中吹风时,出现的现象是()图9-4-4A.A管上方空气流速大B.B管上方空气流速小C.A管液面比B管液面高D.A管液面比B管液面低答案答案 D A管上方玻璃管的横截面积大,相同时间内,空气经过A管上方的流动速度小于B管上方的流动速度,A管上方

16、的压强大于B管上方的压强,红墨水被压向B管,A管液面下降,B管液面上升。2.(2018广东广州海珠期中,9,)用水平风吹如图所示的四个模型,其中空气对模型下表面的压强小于上表面的压强的是()答案答案 B B选项中,相同时间内,空气经过模型上方的路程小于经过模型下方的路程,模型上方的风速小于下方的风速,模型上方的压强大于模型下方的压强。 3.(2018山东青岛大学附中期中,26,)演绎式探究气压与流速的关系。查阅资料得知:在地面附近同一高度或高度差不显著的情况下,空气流速v与压强p的关系可表示为: v2+p=C。式中C是定值,表示空气密度。根据上述关系式可知:(1)其他条件相同时,空气流速越大,

17、压强 。(2)如图9-4-5所示,将一枚硬币平放在水平桌面上,其表面积为S、质量为m、空气密度为,在硬币上方,平行于硬币表面以速度v吹气。气流通过硬币上部,由于硬币下面没有气流通过,从而产生压力差,相当于给硬币一个向上的力,这个压力差刚好等于硬币重力时,硬币刚好“飞起”。12图9-4-5硬币刚好“飞起”时,硬币上、下表面的压力差F= ;根据上述流速与压强的关系式可知,硬币下方空气压强p下= ;(3)请导出刚好将硬币吹起时吹气速度v的表达式(写出推导过程)。答案答案(1)越小(2)mgC(3)见解析解析解析(1)由公式v2+p=C(式中C是定值,表示空气密度)可知:其他条件相同时,空气流速越大,

18、压强越小;空气流速越小,压强越大;(2)在吹硬币时,硬币下方的空气流速为0,代入公式v2+p=C得:0+p下=C,即硬币下方空气压强p下=C;吹硬币时,硬币受到三个力的共同作用:硬币上表面的压力F上、下表面的压力F下、硬币的自重G=mg;那么刚好被吹起时,F下=F上+G,即硬币上、下表面的压力差F=G=mg;(3)刚好吹起硬币时可看做硬币受到平衡力的作用,即F=G=mg;此时硬币上方的压强为p上=C-v2;硬币下方的压强为p下=C(空气流速为0);那么硬币上下方的压强差为:p下-p上=p=v2;1212121212因为F=pS所以v2S=G=mg,即v=。122mgS1.(2019山东淄博二模

19、,13,)如图所示,从倒置的漏斗口用力吸气或向下吹气,乒乓球都不会掉下来,下列说法正确的是()A.吸气减小了乒乓球上方气体的压强,吹气增大了乒乓球下方气体的压强B.吸气增大了乒乓球下方气体的压强,吹气减小了乒乓球上方气体的压强C.吸气或吹气都增大了乒乓球下方气体的压强D.吸气或吹气都减小了乒乓球上方气体的压强答案答案 D从漏斗口向下用力吹气时,乒乓球上部空气流速大、压强小,而乒乓球下部空气流速小压强大;吸气时,乒乓球上方空气压强小,这样在乒乓球的上、下部就会产生一个向上的压力差,从而托起乒乓球。2.(2019湖北武汉广雅中学月考,16,)如图所示,以下四个关于“气体压强与流速的关系”的现象中,

20、压强p1、p2大小关系正确的是()答案答案 A A图中,当空气流过时,由于s下s上,故v下v上,因为流速大的地方压强小,所以p1p2;同理,在B图中,p1=p2;在C图中两纸片的外侧受到的大气压强是相等的,故p1=p2;在D图中,由于吹气使小球上方的空气流速大于下方的空气流速,故p12 解析解析本题以实验探究题的形式综合考查了“获取和处理信息”、“制订科学探究方案”、“应用物理知识解决实际问题”以及“进行分析和推理”等多种物理学科核心素养。(1)由图乙可以看出:飞机以一定的速度飞行时,迎角从0到20,随着迎角的增大,飞机所受升力先增大后减小,15附近时达到最大;(2)小明若要进一步研究“飞机的

21、升力与其飞行速度的关系”,需要控制迎角相同,改变飞行速度,实验中通过改变电风扇的挡位来改变风速大小;(3)飞机在水平匀速直线飞行时升力一定,根据“飞机迎角一定时,飞行速度越大升力也越大”和图乙知,迎角小于15的情况下,飞机飞行时升力一定,速度越大,迎角越小,所以12。1.阅读短文,回答下列问题。如图为某品牌简易热水器的实拍图(图甲)和原理图(图乙),它是利用自来水的水流通过混合器流速变大压强变小而在大气压的作用下将开水“吸”上来混合成温水淋浴的一种简易淋浴器。使用时将接头套在水龙头上,喷头挂钩安装在不高于1.8 m位置,把“吸管”插入准备好的热水容器里,打开水龙头,喷头就会流出混合好的温水,安

22、装时最好将盛热水的容器放置在50 cm以上的凳子上并加固,以提高出水温度。水温可以通过温度调节阀(如图丙)进行调节,它的滚轮向下调节时吸管的横截面积会变小,另外还有几个要素影响水温:第一,自来水流速越大,出水温度越高;第二,热水与喷头的高度差越小,出水温度越高;第三,热水温度越高,出水温度越高。(1)如果觉得喷头出水温度偏低,则可以将水龙头开 (大/小),或者将温度调节阀的滚轮向 (上/下)调节。(2)下列与该热水器的工作原理相同的是 。A.图钉帽大头尖B.飞机机翼上凸下平C.水坝上窄下宽(3)为了提高“吸”热能力,混合器的结构示意图最好设计成选项中的 。(注:左为冷水进口,下为热水进口,右为

23、温水出口)(4)热水在吸管中上升,是由于 的作用。答案答案(1)大上(2)B(3)B(4)大气压解析解析本题综合考查了利用流体压强、大气压强等物理知识解释实际问题的能力。(1)因为自来水流速越大,出水温度越高,滚轮向上调节时吸管的横截面积会变大,所以,觉得喷头出水温度偏低,则可以将水龙头开大,或者将温度调节阀的滚轮向上调节。(2)、(4)该混合器的构造特点是:混合器是一个三通管,冷水管比较粗,但在与热水管汇合前突然变细,而热水管进水口正位于最细部,当打开冷水管水龙头时,冷水经过混合器最细部分时,由于管子突然变细,水流速度猛增,压强变得很小,热水容器中的热水在大气压的作用下上升,进入混合器和冷水

24、混合,变成温度适宜的温水,从喷头处流出,故“飞机机翼上凸下平”与其工作原理相同。(3)B设计中,当冷水从左端流入时,在热水进口上方突然“变细”,流速变大,流体压强变小,使热水在压强差的作用下上升,故能起到“自来水流速越大,出水温度越高”的作用,所以为了提高“吸”热能力,B设计符合要求。2.阅读短文,回答问题:无叶更舒适如图是一款新型无叶电风扇,与传统有叶风扇相比具有易清洁、气流稳、安全等特点。开始时,底座中的电动机将空气从进风口吸入,吸入的空气经压缩后进入圆环空腔,再从圆环空腔上的细缝中高速吹出,夹带着周边的空气一起向前流动,导致后方更多的空气流入电扇出风口,风量被显著放大。无叶电风扇细缝口结

25、构是根据“康达效应”设计的,康达效应指的是当流体(水或空气等)顺着物体的凸表面流动时,有向物体吸附的趋向并沿着物体的表面继续向前,在离开物体的瞬间,由于惯性其运动方向与出口末端的法线垂直。(1)风扇正常运行时,相同时间内细缝口流出的空气质量 (小于/等于/大于)进风口流进的空气质量。(2)下列与后方更多的空气流入电扇出风口的原理相同的是 。A.载重汽车装有许多车轮B.飞机飞行时机翼获得升力C.足球在草坪上滚动得越来越慢D.带电的玻璃棒能吸引轻小物体答案答案(1)等于(2)B解析解析(1)由题可知:电动机将空气从进风口吸入,吸入的空气经压缩后进入圆环空腔,再从圆环空腔上的细缝中高速吹出,所以相同时间内从细缝口流出空气质量应等于进风口流进的空气质量。(2)空气从圆环空腔上的细缝中高速吹出,空气流速大,压强小,其后方空气流速小,压强大,所以更多的空气流入电扇出风口,即运用到流体压强与流速关系的原理。A.载重汽车装有许多车轮,是通过增大受力面积,从而减小对地面的压强,不合题意;B.飞机飞行时机翼上方空气流速大,压强小,下方空气流速小,压强大,从而使飞机获得升力,符合题意;C.足球在草坪上滚动得越来越慢,是因为受到草坪摩擦力作用,不合题意;D.带电体具有吸引轻小物体的性质,所以带电的玻璃棒能吸引轻小物体,不合题意。故选B。