沪科版高一物理下册《流体压强与流速的关系》教案

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沪科版高一物理下册《流体压强与流速的关系》教案

教学目标

1、知识与技能

（1）知道流体压强与流速的关系；

（2）了解升力产生的原因及相关的物理现象。

2、过程与方法：

（1）通过探究分析得出流体压强与流速关系的结论；

（2）通过实验探究体验升力产生的原因。

3、情感态度与价值观：

（1）通过教学活动，培养学生善于观察、乐于探索自然现象和生活中的物理道理的兴趣；

（2）领略流体压强所产生的奥妙现象，获得对科学的热爱、亲近感。

教材分析：

“流体压强与流速的关系”和“飞机的升力产生的原因”是本节课的核心问题，是对气体压强、液体压强知识的应用和延伸。特别是“流体的流速越大，压强越小；流体的流速越小，压强越大”这一原理在日常生活中常常遇到，可让学生利用生活中常见的器材，经历各种探究活动，激发学生探究的乐趣、激发学生的求知欲望。并在教学中通过应用物理知识解决实际问题，来充分体现从“生活走向物理，物理走向生活”的课程理念。

教学重点：

流体压强与流速的关系。

教学难点：

机翼升力产生的原因。

教具仪器：

漏斗、乒乓球、注射器、塑料盖、一枚壹角硬币、电吹风、吸管、纸张、水槽、机翼模型等。

教学方法：

实验探究、归纳总结

课时安排

     1课时

教学过程：

[引入新课]

实验或视频导入：将一枚壹角硬币放在水平桌面上并吹气，观察到什么现象？（激发学生的求知欲和好奇心），引入课题“流体压强与流速的关系”。

一、什么是流体？

气体和液体都可以流动，我们把有流动性的气体和液体统称为流体。

前面学过了液体内部的压强和大气压强，知道浸在液体和气体中的物体，各个方向都要受到液体和气体的压强作用，但都是流体在不流动时的情况。我们把流体流动时的压强称作流体压强，流体流动时有快有慢，当流速发生变化时，流体压强是否发生变化呢？下面我们就来探究流动的气体或液体的压强与流速之间的关系。

二、流体压强与流速的关系

1、气体压强与流速的关系

探究1：手握两张纸，让纸自然下垂，并在两纸中间向下吹气。（观察到两纸靠拢）

讨论分析：在两纸中间向下吹气后，两张纸之间空气流动速度快，两张纸外侧气体流动速度慢，使得纸张内外侧受到的大气压强不同，造成了压强差，从而形成向里的压力差，使两纸张都向中间靠拢。

探究2：把乒乓球放置于漏斗中间，漏斗口朝下，往漏斗里吹气。（如下图所示，观察到乒乓球不会掉下来。）

分析：从漏斗的细管中吹出的气流，流经乒乓球的上表面时的流速变大，此处的压强变小；乒乓球下表面的流速小，此处的压强较大，这样乒乓球受到一个向上和向下的压力差，从而托起乒乓球。

探究3：点燃两支蜡烛，向两烛焰中间吹气。（观察到两烛焰向中间靠拢）

分析：当向两支蜡烛中间吹气时，中间的空气流动速度增大，压强减小；蜡烛外侧的压强不变，两支蜡烛火焰受到向内的压强大于向外的压强，受到向内的压力大于向外的压力，两支蜡烛的火焰在压力差的作用下向中间靠拢。

探究4：将一根塑料吸管弯成直角，在弯折处剪开一个口，插入水中，用力向管内吹气。（观察到水雾从切口处喷出）

分析：用力吹气时，直管上方的空气流速大，压强小，直管中的水在大气压的作用下被压出，同时由于水平方向的气流作用，涌出的水会向前喷出。

结论：气体在流速大的地方压强越小，流速小的地方压强大。

应用分析：解释“吹硬币”现象

    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，当在硬币上方沿着与桌面平行的方向用力吹气时，硬币上面空气流速加大，硬币上方空气的流速大于下方空气的流速，使得硬币上面受到向下的压强比硬币下面受到向上的压强小，使硬币受到向上的压力差，从而把硬币托了起来。（如下图所示）

2、液体流速与压强的关系

探究1：把两个塑料盖放在水槽中的水面上并分开，再用注射器向两塑料盖中间的水域注水。（如下图所示，观察到两塑料盖向中间靠拢）

分析：用注射器向两塑料盖中间的水域注水后，两塑料盖之间水流速度快，两塑料盖外侧流速慢，两塑料盖中间与外侧压强不同，造成了向内的压力差，将两塑料盖挤在了一起。

探究2：粗细不同的水管中装有水，打开水龙头阀门，观察三个竖直玻璃管中的液面高低。（视频）

分析：由于流过水平管子各部分的水的体积相等，水在细管子中间部分的流速大，压强小，根据液体压强知识，可知与细管部分连接的竖直玻璃管中的液面要低一些。

总结：液体在流速大的地方压强小，流速小的地方压强大。

三、升力的产生：

思考：飞机起飞前为什么要在跑道上快速运动一段距离？是什么力量使庞大的飞机攀升到空中并能保持在空中飞行呢？

探究：利用机翼模型探究飞机上升时与流速中间的关系——用电吹风吹机翼模型。

分析：飞机机翼的上表面是凸起下表面平直的流线型（即上凸下平，如下图所示）

当飞机在跑道上滑行（或在空中飞行）时，空气就相对地面向后移动，迎面而来的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，机翼上部受到向下的压强要小于机翼下部受到向上的压强，巨大的机翼在上下气流的压强差作用下产生了向上的压力差，从而形成向上的升力，并且当飞机速度增大，升力也增大，当升力大于飞机自重时，飞机便起飞了。

拓展：与飞机的机翼相似，鸟的翅膀上方也呈弧形。由于鸟的翅膀的柔韧性好，它们拍动翅膀时不仅产生升力，而且还会带着鸟儿往前飞。

逆向思维的应用：跑车的车头呈流线型，当跑车跑得太快，车会有什么危险？（发飘、不稳）怎样避免这种危险？

解决方法：在跑车的尾部安装一只倒置的翅膀，弧形朝下，当车速很大时，作用在这只翅膀上的方向向下的压强大，这样可以增强车子后轮的着地性能，这种装置叫气流偏导器。

四、应用：

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安全线，乘客必须站在安全线以外的地方候车，这是为什么？

分析：人离火车或地铁太近，火车或地铁行驶时，使人和火车或地铁之间的空气流动速度快，压强变小，离站台远的地方气体相对流速较慢，压强较大，人在内外压强差的作用下，被强大的气流压向火车或地铁，从而造成危险。

2、请列举生活中有关流体在流动时流速大的地方压强小的实例：

（1）在江中游泳时不要靠近行使的船；

（2）大风能把房盖掀起；

（3）农村炉灶里的烟能顺着烟囱排到屋外。（分析：风吹过烟囱顶端时，顶端空气流速增大压强减小，烟囱内外形成压强差，也就产生压力差，所以烟就顺着烟囱排到屋外。）

3、草原发生的一起龙卷风，龙卷风的实质是高速旋转的气流。它能把地面上的物或人畜“吸”起卷入空中，这是为什么？

分析：龙卷风内部气体流速大，压强远小于外部的压强，这个巨大的压强差就可以把物体给“吸”起来。注意，龙卷风并不能使物体受到的重力变小，也不是迷信说法中的“龙”把物体“抓”到空中。

课堂小结：

1、流体压强与流速关系：

流体在流速大的地方压强小，在流速小的地方压强大。

2、升力的产生

机翼上面凸起、下面平直——机翼上方空气流速大、下方小——向上的升力大于重力——起飞

布置作业：

    课本作业第1、2、4题。