气体压强与流速的关系

气体压强与流速的关系【学习目标】1了解气体压强和流速的关系；2了解飞机的升力产生的原因； 3培养学生观察现象、分析问题的能力，培养学生探究问题的能力【基础知识精讲】1气体压强与流速的关系 想要知道气体压强和流速有什么关系，我们先来看一种现象这类现象可能在你的生活中出现过， 你注意观察过吗？在离桌边2 cm3 cm的地方放一枚铝质硬币，在硬币前10 cm左右用直尺或钢笔架起一个栏杆，高 度大约是2 cm.在硬币上方沿着与桌面平行的方向用力吹一口气，硬币会出现什么现象？你亲自试一试吧你发现了吗？硬币会“跳”过栏杆，如果你吹得更用力一些，硬币还会跳得更高你想过这是为什 么吗？我们来分析一下，在此现象中，惟一产生变化的就是我们对硬币上方吹了气，使硬币上方的空气流 动加快了那么产生这一现象的原因极有可能就是：由于硬币上面空气的流速大，压强变得小了，原本 硬币上下方压强相等，这样一来，下面的空气压强大于上面的压强，硬币就被托起来了我们可以用下面的实验来验证一下这个猜想：如图 1328，用手握着两张纸，让纸自由下垂在两张纸的中间吹气你可以用大小不同的力气， 观察每次吹气时纸的变化图 1323通过实验现象，我们发现：由于吹气时，两纸片之间的空气流速加快，致使其间的压强变小，两张 纸外侧的压强大于内部压强，这两张纸非但没有分离，而是贴在一起而且，越用力吹，空气流速越快， 其间的压强越小，纸就会贴得越近这个实验的结果与我们事先的猜想一致，因此我们可以得到下面的结论： 在气体和液体中，流速越大的位置压强越小根据这个结论，我们可以解释很多现象：像为什么不能在地铁列车驶入或驶离站台时距离站台太近， 那是因为，列车快速驶入或驶离车站时，其周围空气的流速太大，压强减小，人在站台上，如果离车太 近，其身后的压强远远大于列车周围的压强，人会在巨大的压强下被推入列车底部根据这个结论，人们还制造了现代交通工具：飞机2飞机的升力 几十吨重的飞机为什么能够腾空而起？这个秘密在于飞机的机翼，它有特殊的结构你观察过飞机 的机翼吗？它的截面是什么形状？把纸按图1329甲的尺寸剪下，折成图乙的形状并用小段胶带固定，这就是飞机机翼的模型.MN 是固定在机翼前端的细线.图 1329把细线拉平绷紧，用嘴对着“机翼”前端细线的位置用力水平吹气，可以看到“机翼”在气流的作 用下向上翘起这是因为，迎面吹来的风被机翼分成上下两部分，如图 1330，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的上下表面产生了压强差，这就是向上的 升力图 1330原来，飞机向上的升力是因为气流通过机翼时，上下表面产生的压强差所形成的你明白了吗？【学习方法指导】缺点列举法 气压和流速的关系有什么危害，有什么可被我们利用之处呢？ 在回答这个问题前，我先教你一种方法：缺点列举法这种方法应用于两方面： 一是对学到的现象找危害，再从另一个角度去分析，除了危害，它还有什么应用之处？ 例如，电流的热效应是有危害的，对于塑料外壳的家电来说，电热过多会加速外壳老化，影响其使 用寿命，因此，电视机、投影仪的外壳上都装有散热窗但反过来讲，电热又被人们充分的利用，电热 水器、电炉子、电饭锅都是利用电热来加热的工具，给人们的生活带来了方便二是对现实生活中与物理知识有关的仪器或工具找缺点，并找出相应的改进办法 例如，小小刻度尺是同学们天天使用的学习工具，外形美观、使用方便，但小明却对它感到不满意 他对刻度尺挑出如下的种种毛病：(1) 测橡皮长度时，一走神，忘记了刚才的数值，又得重新测量，唉！谁让它只是个物体，它又不能 像人一样能够记忆数据(2) 天黑了，外出测物体长度还得带手电筒，真麻烦！(3) 如果它既能测长度，又能当放大镜玩该多好啊！ 于是，小明和几个同学研究了一下，找出一些解决的办法：(1) 在尺上安一指针，可以在尺边左右移动，当测量物体时，将指针靠近物体边，则当物体拿走后， 指针仍可指示物体的长度(2) 在尺上安装一个小电珠及一节电池的线路，在暗处时通过电珠发光照明(3) 在尺子上挖一圆孔，孔内装一块放大镜这种方法在创造学中叫“缺点列举法” 我们现在就用它来做开始提出的问题：气压和流速的关系产生的危害是：当人位于快速行驶的列车 旁时，容易被“吸入”车底，出危险，它的利用是：可以用此知识使飞机获得强大的升力你还可以用这种方法来说说惯性在生活中的应用和危害，或是说说温度计的缺点和改进方法，弹簧 测力计的缺点和改进方法你不妨现在就试一下【拓展训练】 不听话的瓜子皮给人的启示 乘火车外出旅行，靠着车窗的旅客喜欢打开车窗，看着那飞掠而过的树木、村庄，让清新的空气灌 进车厢，别有一番情趣然而，在心旷神怡之际，有的旅客也许会碰到小小的不愉快车厢里前排旅客 嗑瓜子，随手把瓜子皮扔出窗外，不听话的瓜子皮绕个弯儿却又钻进后面的车厢，打在某位旅客的身上 这会制造出两位旅客的矛盾，要想平息风波，可以借助于物理知识列车高速行驶时，列车和附近的空气之间存在着相对运动若以列车为参照物，附近的空气相对于 列车以很大的速度向后运动，坐在窗边的乘客可以感受到一股强劲的风迎面扑来反之，相对于车外的 空气来说，列车带动车旁的空气高速地向前运动着，瓜子皮会变得不听话，是气体流动造成的流动的气体，其压强会变小，可以通过小实验来证明向两张靠得较近的纸中间吹气，纸会贴得很 紧这是因为两张纸中间有流动的气体通过，使两纸里侧压强小于外侧压强的结果同理，高速行驶的列车附近空气压强变小，扔出车窗外的瓜子皮在外侧较大压强的作用下，又飞进 后面的车窗所以，前排旅客并不是成心地往他人身上扔瓜子皮如果人们的头脑中多一些物理知识， 就可以在愉快的旅途中防止发生这类不愉快的事件更重要的是，我们懂得了物体间的相对运动带动气体流动使压强变小的知识，要注意在日常生活中 加以运用例如到车站的月台上接人的时候，要自觉地站在安全线内侧，以免发生意外，假若在郊外沿 着铁道旁走路或作短暂停留时，一定要适当远离铁轨，否则，万一有火车呼啸而过，由于外侧空气压强 大于里侧空气压强，巨大的压力会把你推倒，甚至造成伤亡事故