四、流体压强与流速的关系第二课时教学设计

《流体压强与流速的关系》教案

单元

课题

第十四单元

第四节

《流体压强与流速的关系》

知识与技能

1．通过实验，能总结出流体压强与流速的关系。

2．能利用流体压强与流速的关系解释升力产生的原因，进而解释飞机在教

学

目

标

空中飞行的原因。

3．能利用流体压强与流速的关系解释生活中的有关现象。

过程与方法

1．通过观察与探究，认识流体压强与流速的关系。

2．体验由气体压强差异产生的力。

3．尝试用流体压强与流速关系的知识去解决一些实际问题。

情感、态度和价值观

初步领略气体压强差异所产生现象的奥妙，获得对科学的热爱、亲近感。

教

学

重

难

点

课

前

准

备

重点

通过探究得到流体压强与流速的关系并解释相关的现象。

难点

利用流体压强与流速的关系分析生活中的实例。

教师

纸条、漏斗、乒乓球、水、硬币多媒体课件。

授课日期

授课教师

2019.4.10 石雪颖

学生

课本、课时练

教学过程

一、创设情境，导入新知

在离桌边

20～30 cm 的地方放一枚铝质硬币，在硬币前

10 cm 左右放置一个高度约2 cm的木块，在硬币后放置一本与硬币厚度相当的笔记本。在硬币上方沿着与桌面平行的方向用力吹一口气，硬币就可能跳过木块。比比看谁能使硬币跳的最高。同

时思考，向硬币上方吹气，硬币反而可以向上跳过木块，是什么力使得硬币向上“跳”起来的？

思考探究：怎样吹硬币才会跳起来？硬币为什么会跳起来？怎样才能使硬币跳得更高？

交流讨论：硬币与桌面间总有一定的缝隙，这样硬币的下方和上方都有空气。没有吹气时，硬币上面的空气与下面的空气可看做静止，这时硬币上面的空气对硬币向下的压强等于下面的空气产生的向上的压强，硬币受力平衡而静止。当在硬币上方沿着与桌面平行的方向吹气时，硬币上方气体的流速大于下方气体的流速。

问题：是不是气体的压强与气体的流速有关系？有什么样的关系呢？

带着这些疑问，让我们一起来走进——《流体压强与流速的关系》，相信同学们学好了这些知识后一定会揭开谜底！

二、自主合作，感受新知

回顾以前学的知识、阅读课文并结合生活实际，完成《探究在线·高效课堂》预习部分部分。

三、师生互动，理解新知

(一)流体压强与流速的关系

物理学中把没有一定形状，且很容易流动的液体和气体统称为流体。前面我们学习过的液体压强和气体压强都是流体静止时产生的。当流体流动起来以后对物体的压强会发生改变，那么流体产生的压强与流速有什么关系？

1．提出问题：流体产生的压强与流速有什么关系？

2．猜想与假设：

猜想①：液体和气体流动速度越快，产生的压强越大。

猜想②：液体和气体流动速度越快，产生的压强越小。

猜想③：液体和气体流动速度越快，产生的压强不变。

3．制订计划与设计实验

(1)实验1：如图，两张纸自然下垂，向两张纸中间吹气，看见了什么现象？

(2)实验2：如图，准备两个漏斗，一个漏斗朝上放置，一个漏斗朝下放置。把乒乓球放置于漏斗中间，往漏斗里吹气。事先让同学猜想，球会不会被吹走，球会不会掉下来，然后再实验。学生先猜想、观察、体验有关的现象。

(3)实验3：如图，将事先折好的两只小船，放入脸盆内，然后用注射器向船中间的水域冲水，两船如何运动？

教师提示：在做实验时，同学们要注意观察哪里的流体流速快，哪里的压强大。

引导学生分析这些实验：

①实验中的研究对象为什么会运动？(研究对象的两面存在压强差) ②什么原因造成了压强差的存在？

③这些实验共同说明了一个什么问题？

4．交流与合作

各小组把实验方法、看到的实验现象和对实验的解释及结论说出来进行交流。

(1)现象：纸向中间靠拢了。原因：不吹气时，纸张两侧的空气相对静止，致使空气对纸作用的压强相同，气体压强不会引起纸张运动。而吹气时，纸张内侧空气流动快，压强变小，内外造成压强差，空气将纸张压在了一起。

(2)现象：乒乓球不会掉下来。原因：向朝上放置的漏斗吹气时，乒乓球上方空气流速增大，压强减小，将乒乓球托起；朝下放置的漏斗吹气时，乒乓球下方空气流速增大，压强减小，将乒乓球压住。

(3)现象：分开的小船靠在了一起。原因：冲水后，两船之间的水流快，压强小，两船外面水流慢，压强大，因此船内外的压强差将两船挤在了一起。

5．得出结论

在流体中，流速越大的位置，压强越小。

利用流体压强与流速的关系解释现象：

(1)在火车站或地铁站的站台上，离站台边缘1 m左右的地方标有一条黄色的安全线，乘客必须站在安全线以外的地方候车，这是为什么？

当人靠近高速行驶的列车时，会出现被吸入列车的现象，这是由于被列车带动的空气流速变大，压强变小，使人的两侧存在压强差造成的。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)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。

这是因为刮大风时，茅草上面的空气流动快，茅草下面的空气基本是静止的。根据流体中，流速大的地方压强小的原理，茅草上面的空气压强小，而下面的压强大，对茅草产生了向上的升力使它飞走了。

(3)你一定见过足球比赛的罚前场直接任意球。通常是防守方五六个球员在球门前组成一道“人墙”，挡住进球路线。进攻方的主罚队员，起脚一记劲射，球绕过了“人墙”，眼看要偏离球门飞出，却又沿弧线拐过弯来直入球门，让守门员措手不及，眼睁睁地看着球进了大门。这就是颇为神奇的“香蕉球”。请你解释它的原因。

由于气体的流速越大，压强越小。罚“香蕉球”的时候，足球一边向前飞行一边不断地旋转，两侧空气的流动速度不一样，它们对足球所产生的压强也不一样，于是，足球在空气压力的作用下，被迫向空气流速大的一侧转弯了。

(二)飞机的升力

问题：我们经常在电视上看到飞机起飞的画面，可是，沉重的飞机并不是像鸟一样扇动翅膀飞行的，它的“翅膀”不能扇动，是什么原因使飞机飞起来的呢？

学生活动：如图，取一张纸条，手持一端靠在嘴唇下，另一端自然下垂，沿纸的上方水平吹气，手中的纸会怎样？使气流加快，看到的情况有什么不同？

观察到纸条会上飘。如果吹出的气流越快，纸条会向上飘得越高。由于吹气时，纸片上方空气的流速大，压强变小，下方较大的压强将纸片“举”起来了。

教师补充：飞机升力的产生是否也是这样？秘密在于机翼。

视频展示飞机起飞，思考：飞机的机翼形状是怎样的？飞机飞行时升力是如何产生的？飞机起飞时，顺风和逆风哪种起飞方式有利？

然后根据图9.4－3制作的机翼模型进行实验演示飞机机翼上升与流速的关系，分析现象原因。

机翼上表面是曲面，下表面是平面。飞机前进时，机翼与周围空气发生相对运动，相当于气流快速流过机翼。在相同时间里机翼上方气流通过的曲线路程较长，机翼下方气流通过的直线路程较短，这就造成机翼上部气流的速度比机翼下部气流的速度大，由于流速高的地方压强小，流速低的地方压强大，因此，机翼上部的压强要小于机翼下部的压强，巨大的机翼就是靠上下气流的压强差产生了向上的压力差(升力)。当升力大于重力时，飞机上升。

生活中还有很多这方面的应用。不仅飞机利用了升力，水翼船也利用了升力来减小船体的阻力，水翼船的下部，也有类似于飞机机翼的水翼，船在高速行驶时，水翼会获得升力，使船体与水的接触面积减小，从而减小水对船体的阻力，进一步提高船速。

学生自主阅读课本P46“扩展性实验”。

典例解读

【例4】关于飞机的升力，以下说法正确是(

) A．飞机的升力是因为飞机高速运动产生的，任何一个物体，只要在空气中高速运动都会受到这样的升力

B．飞机的升力如同气球在空气中受到向上的力，是空气对它的浮力

C．飞机的升力是因为机翼上下方气流速度不同，使机翼上下表面产生的压强不同而产生

D．太空中杨利伟乘坐的“神舟”五号飞船，也同样受到升力作用

【解析】因为飞机机翼截面形状是：上方凸起、下方较平；所以，飞机前进时，机翼与周围空气发生相对运动，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，它对机翼的压强较大。因此在机翼上下表面产生了压强差，这就产生了向上的升力。

【答案】C 【例5】飞机机翼截面的设计如图所示，能使飞机腾空而起的是(

) 错误!

错误!,B)

,C)

,D) 【解析】A图中机翼的上方是弧形，空气流过上方时流速大，压强小；机翼下方是平面，空气的流速小，压强大，这一压强差使飞机获得竖直向上的升力，故A符合题意；B图中机翼的下方是弧形，空气流过下方时流速大，压强小；机翼上方是平面，空气的流速小，压强大，这一压强差使飞机产生竖直向下的压力，故B不符合题意；C、D两图中机翼上下两个面弧度相同，不会产生向上的升力和向下的压力，故C、D不符合题意。

【答案】A 五、课堂小结，梳理新知

本节课我们通过实验，能总结出流体压强与流速的关系；能利用流体压强与流速的关系解释升力产生的原因，进而解释飞机在空中飞行的原因；能利用流体压强与流速的关系解释生活中的有关现象。