液体压强与流速的关系教案

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液体压强与流速的关系教案

    一、课时安排
    1课时
    二、教具准备
    投影片、纸条、连通器、水、细棍2根
    三、教学步骤
    (一)新课讲授
    提问:液体和气体有什么共同特点?(可以流动)<板书>一、我们把有流动性的液体和气体统称为流体.
    前面我们已经学过液体内部的压强和大气压强,先让我们复习一下以前学过的内容:
    提问:什么叫连通器?
    装有同种液体的连通器有什么特点?
    为什么?
    (观察实验)(见图1)
    实验:一根粗细不均匀的水平管子,与一个容器R相连,并在粗细木同的地方各接上几根上端开口的竖直细管A、B、C.将水平管子右端开口用塞于封住,然后向容器R灌水,到达一定高度后停止灌水.
    这时我们看到在容器R及三个细管中的液面停在同一高度上.这一现象,实际上就是我们以前学过的连通器所呈现的现象,在同一水平面上a、b、c、f诸点处压强都等,这时的压强是流体在静止时的压强.
    再提问:
    装有同种流体的连通器液面是否一定相平?让我们通过实验来研究,注意观察并思考:
    看到什么现象?
    跟第一次相比实验条件有何变化?
    实验现象有何不同?
    各管内液面跟第一次相比有无变化?
    为什么?可以得到什么结论?
    (实验)将水平管子D端的塞子拔去,同时向容器R注入水,管子中的水在流动时R中的水面都低于H,A、C管中的水面高度差不多相同,B管中水面则最低.
    分析:
    竖直水柱的高低表示各管各处压强的大小,由于一定时间里流过各处的水肯定是相等的,而水管较细处的流速一定比粗处的流速大,从实验中看到,B管中水面则最低,这表明水平管子中的水在流动时,B处水的压强较小,A、C点处的压强大于B点处的压强.
    引导学生讨论并得出:管子粗的部分的流速小、流体压强大,管子细的部分的流速大、流体压强小.
    液体流速与压强的关系:流动液体中的压强,流速较大的位置,压强较小.
    <提问思考>
    当气体在流动时,请思考一下流动状态气体的压强又有什么特点?
    <实验>一个小实验,取两块长方形的纸片,并排地悬挂在两根细棒上,如果在两纸片之间从上方向下吹气,会出现什么现象?为什么?(见图2)
    吹气时两块纸片就要相互靠拢.
    这是因为不吹气时,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.吹气时,纸条接触气流的一侧受到的气压比静止空气的气压小,结果纸条在两侧气压差的作用下,向气压小的一侧(有气流的一侧)运动.
    <提问>从以上实验中我们可以得到什么结论?
    流体流速和压强的关系也适用于气体.
    即气体在流动时,流速较大的位置,压强较小.
    通过前面的学习,我们可以总结出流体压强和流速有什么关系?
    (学生总结)
    二、流体在流动时,流速较大的位置,压强较小.(板书)
    根据我们学习的流体压强和流速的关系,谁能解释下面的实验?
    <实验>:取一张5-6厘米见方的硬纸片,在适当位置剪两个长约1厘米的缝,通过纸缝垂直插入横杆的两端,当用嘴向纸面平行吹气,纸片不仅不离开气流,反而会靠近气流,继续吹气,横杆便连续转动.(见图3)
    (如果用带尖嘴的管子贴近纸面平行吹气效果更好.)
    提问:为什么会出现这种现象?
    (学生回答)
    这是因为气流有流速大压强小,流速小压强大的性质,所以靠近纸面的气流流速较大,压强就较小,而纸面的另一面压强仍为大气压,所以转架就随之转动。
    (学生实验并让学生讨论)
    双手将一张薄纸的一端靠近下嘴唇,另一端自然垂下,沿纸的上方水平吹气,手中的纸会怎样呢?(见图4(a))
    把细长纸条的一端贴于下嘴唇,然后用嘴向外吹气,结果纸条会向上飘起来.当纸的上方的空气流动起来之后,纸也随之漂浮起来,这是由于吹气时纸片上方空气的流速大,压强变小,下方较大的压强把纸片"举"起来了.如果吹出的气越快,纸条会向上飘得越高,由此说明气流越快则压强越小.(出示投影片并让学生讨论)
    飞机的机翼有何特点?
    飞机飞行时机翼上下空气流速是否相同?
    试分析机翼的升力又是怎样产生的?
    飞机为什么能够飞上天空?(见图4(b))
    (出示投影片并引导学生总结:)
    飞机飞行时,机翼的形状决定了机翼上下表面流动的空气流速是不同的,右图表示机翼周围空气的流向.从机翼横截面的形状可知,其上方弯曲,下方近似于直线,(严格地说机翼表面呈流线型).飞机飞行时,空气跟飞机做相对运动.由于上方的空气要比下方空气行走较长的距离,机翼上方的空气流动比下方要快,压强变小;与其相对,机翼下方的空气流动较慢,压强较大,致使机翼上面比下面气流速度快.结果上面气流对机翼的压强比下面气流对机翼的压强小,这一压强差就是使飞机获得竖直向上的升力的原因.
    (板书)三、机翼升力产生的原因:
    飞机飞行时,机翼上下方空气流动的快慢不同
    机翼的上下方产生的压强差是机翼升力产生的原因
    (二)总结
    组织分析讨论:
    出示投影片(列出以下问题1、2.3、4)
    1.喷雾器为什么能喷水?(见图5)
    答案:常用的喷雾器,当压入活塞时,圆筒里的空气就从圆筒末端的小孔A以很大的速度流出,因此小孔附近的空气压强小于大气压强,于是容器E内的药液面上的空气压强近使药液从小孔下方的B管内上升,到小孔A附近时,被空气流冲散成雾状喷出.
    2.简易淋浴器为什么能把热水"吸"上去
    答案:有些家庭用的简易淋浴器,把吸水管放进热水桶内,打开水龙头,当自来水从导管里流过时,热水就会被"吸"上来,与冷水混合,再从喷头喷出.此时,热水为什么会自动上升呢?
    流动的液体里存在着压强.压强的大小跟液体流速有关.液体的流速越大,它的压强就越小.当导管内没有自来水流过的时候,吸水管内外气体的压强相等,都等于大气压强.根据连通器的原理,吸水管里热水与桶里的热水相平.当导管里有自来水流过时,吸水管内热水上方气体的压强变小.管内外产生了压强差,在大气压的作用下,热水在吸水管内上升,与冷水混合后,从喷头喷出.冷水流速越大,管内气压越低,管内外压强差越大,热水流进导管中越多,它与冷水混合后的温度就越高.因此,可以通过控制自来水的流速,以调节喷出的水温高低.(见图6)
    3.机翼升力跟掀房顶的风力
    答案:气流的压强差对房顶会产生破坏作用.因为房屋内空气对房顶下表面作用的压强是静止空气的压强,而刮飓风时,沿房顶上表面的高速气流对房顶作用的压强比房屋内的气压小,结果在房顶内外就形成了气压差,方向是自下向上的,它可能会把整个房顶掀开,或者把房顶的瓦掀翻.为了减少狂风对房顶的损害,尖顶房屋的山墙上常安装百叶窗,这可以使刮大风时,通过百叶窗在房顶的下表面也产生气流,以减少房顶上下表面的气压差.
    4.轮船为什么会相互吸引?
    别莱利曼着的《趣味物理学》记述了这样一件事情
    1912年秋天,远洋货轮"奥林匹克"号在大海上航行着,同时在离它100米远的地方,有一艘比它小得多的铁甲巡洋舰"豪克"号几乎跟它平行地疾驰着.当两艘船到了如图7所示的位置时,发生了一起意外的事情:小船好象是服从着一种不可见的力量,

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竟扭转船头朝着大船,并且不服从舵手操纵,几乎笔直地向大船冲来."豪克"的船头撞在"奥林匹克"号的船舷上,以致"豪克"号把"奥林匹克"号的船舷撞了一个大洞.
    请同学们用我们今天学习到的知识解释这一事故发生的原因

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