1、压差与流速第四节 流体压强与流速的关系把握要点1.流体压强与流速的关系（1）液体和气体具有_，统称为流体。（2）液体在流速大的地方压强较_，在流速小的地方压强较_。气体在流速大的地方压强也较_，在流速小的地方压强也较_。答案：流动性 小 大 小 大2.升力的产生 由于机翼横截面的形状上下不对称，因而机翼上方气流速度较_，它对机翼的压强较_；下方气流速度较_，它对机翼的压强较_。因此在机翼的上下表面产生了_，这就是向上的升力。答案：大 小 小 大 压强差学前导航 对于流体压强和流速之间的关系，同学们可以就地取材通过一些实验探究，发现规律。同学们可利用这一规律解析生活中的许多现象。如足球运动员踢出
2、的“香蕉球”、乒乓球运动员拉出的弧圈球、火车站台上的安全线的设置等。难点突破 怎样理解流体压强与流速的关系？剖析：气体和液体在流动过程中，由于受物体形状、表面积等因素的影响，流动速度并不是各处都相等的。比如：两幢高楼之间的风吹得特别急；河水在河道狭窄处流得比宽阔处快，而流动着的气体或液体的压强又与流动速度有关。这是为什么呢？对着两张平行放置的纸的中间吹气，这样使得两纸中间的气流速度增大，而两纸外侧的气流速度相对较小，两纸会向中间靠拢，说明两侧的空气向中间的压力大于中间的空气向两侧的压力。可见空气流速大的地方压强较小，流速小的地方压强较大。两只小船放入水盘中，用水管向两船中间冲水，两船向中间靠拢
3、。说明两侧的水向中间的压力大于中间的水向两侧的压力，可见液体流速大的地方压强小，流速小的地方压强大。很多事例都证明了：流体在流速大的地方压强较小，在流速小的地方压强较大。例题精讲例1 (2005江苏无锡)据报道，在成都老成仁路琉璃场红砖桥附近的铁路桥道口，一名18岁的女孩在火车急驶而来时，为躲避火车，便坐在距离铁轨很近的石坎上，并低头捂住耳朵，谁知强大的气流将女孩的头发卷起，将其拖入车底，女孩当场死亡。造成这一事故的原因是由于火车驶近时，靠近火车的地方空气流速_（选填“大”或“小”，下同），气体压强_，气体压力差就会将人推向火车，引起事故。解题思路：在流体中，流速大的位置压强小。运动火车周围的
4、空气速度大，因而压强小，若有人靠近运动的火车易被气体“吸”入轨道，因而发生事故，所以必须站在安全线以外。答案：大 小解题关键：此类题考察了气体压强大小与气体流速的关系,气体流速越大，压强越小。解答此类问题要有较高的分析问题的能力、归纳总结能力，它考查的是学生分析问题的能力，因此我们在平时的学习过程中要注意掌握研究物理问题的方法。提高训练1 (2005辽宁大连)如图8-4-1所示，农村炉灶里的烟之所以顺着烟囱排到屋外，其原因之一是风吹过烟囱顶端，使那儿空气的流速_，压强_，所以烟就顺着烟囱排到屋外。图8-4-1解题思路：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
5、差，所以烟就顺着烟囱排到屋外。答案：大 小提高训练2 (2005山东临沂)如图8-4-2所示是某草原发生的一起龙卷风，龙卷风的实质是高速旋转的气流。它能把地面上的物体或人畜“吸”起卷入空中。龙卷风能“吸”起物体是因为（ ）图8-4-2A.龙卷风内部的压强远小于外部的压强 B.龙卷风增大了空气对物体的浮力C.龙卷风使物体受到的重力变小 D.迷信说法中的“龙”把物体“抓”到空中解题思路：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；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。答案：A例2 用细线吊起一个空的塑料饮料瓶，用手转
6、动饮料瓶，使它绕对称轴旋转，如图8-4-3所示。如果这时用电风扇向它吹风它将移动，移动方向是（ ）图8-4-3A.方向1 B.方向2C.方向3 D.无法判断解题思路：塑料饮料瓶周围空气的流速由两个因素来决定：一是塑料饮料瓶本身旋转带动旁边的空气随之旋转所形成的气流，二是电风扇吹风所形成的气流，这两股气流在瓶的一侧为同方向，在另一侧则为反方向，由此导致在同方向一侧气流速度较大，压强较小，而在两气流反方向一侧气流速度较小，压强较大。这两侧的压强差将使塑料饮料瓶向上述两股气流同方向的一侧偏移，同时还应注意到电风扇对塑料饮料瓶整体有一个向前推的力的作用，所以得到塑料饮料瓶最终的移动方向为图中的方向1。
7、答案：A解题关键：要判断物体受力后的运动情况，对物体进行受力分析是一个有效的办法。对涉及到流体压强与流速关系类的题目进行受力分析时，除分析物体常规受力情况以外，还通常根据物体不同侧面的流体流速的相对快慢，判断压强的相对大小，综合分析物体受力情况。而物体不同侧面的流体流速的相对快慢通常跟物体不同侧面的形状、物体自身旋转情况有关。提高训练 如图8-4-4所示，小明在一个漏斗中放一只乒乓球，用手压住乒乓球，让大口朝下，朝漏斗的小口向下吹气。放开压乒乓球的手后，乒乓球会（ ）图8-4-4A.掉下来 B.在漏斗中静止不动C.在漏斗中旋转 D.以上现象均有可能发生解题思路：要判断乒乓球的动向，必须对乒乓球
8、进行受力分析。乒乓球在漏斗的下面，受到竖直向下的重力。另外，从漏斗的细管中吹出的气流，流经乒乓球的上表面时流速变大，此处的压强较小；气流流经乒乓球的侧面到达下表面时，流速减小，此处的压强较大，这样，乒乓球就被“顶”在漏斗中了。答案：B课外讨论问题 放学时下起了大雨，还刮起了风。小丽打一把伞在雨中步行回家。一阵大风吹来，雨伞竟然被向上吸起来了。风并不是向上刮的，而且雨伞还受到雨向下的压力，怎么会被向上吸起来呢？图8-4-5 探究原因时，应首先从事物本身的一些因素分析并提出猜想。验证猜想是否正确，可以通过实验，也可以通过观察分析、收集事实和材料等多种方法。若用实验的方法，可自制一个雨伞模型，用电风
9、扇吹风模拟实际情景进行实验。探究：（1）猜想：考虑到雨伞的形状，猜测：空气在雨伞的上下两表面流速不同，压强不同，因而产生了一个压力差。（2）观察与实验：观察雨伞的形状，分析风吹过时雨伞周围空气流动的情况。雨伞上方是凸起的弧形，下方基本上是平口的。（3）用纸做一个伞的模型，用风扇对其吹风，观察伞的运动情况。探究结论：由于伞的这种弧形结构，当风吹来，伞上方空气行程相对下方空气较大，气流速度比下方大，根据流体压强与流速的关系可知，下方空气向上的压强大于上方空气向下的压强。当这两个压强差较大时，就把伞给“吸”上去了。自我训练达标训练1.如图8-4-6所示，两张纸相隔较近的距离，对着两张纸中间吹气，两张
10、纸将（ ）图8-4-6A.静止不动 B.向两侧远离开C.向中间靠拢 D.来回振动解题思路：对着两张纸中间吹气，两张纸之间的气流速度大，气体压强小，在两张纸外侧的大气压的作用下，两张纸会向中间靠拢。答案：C2.想象一下，如果在气体和液体中流速越大的位置压强越大，则不会出现的情况是（ ）A.飞机翅膀的截面形状应该反过来 B.两艘并列同向行驶的船只不会相撞C.地铁、火车站的站台安全线不必设置 D.喷雾器再怎么用力吹也喷不出雾来解题思路：此题题干中想象的结论跟实际的结论正好相反，故选项中现象应该是跟实际的正好相反时会出现的情况。题中C选项从物理角度看是会出现的情况，但从安全的角度考虑，虽然火车驶过时不
11、会把人“吸”向火车，但向相反的方向“推”也是不安全的，所以仍然要设置安全线。答案：C3.如图8-4-7所示，从a管向细管b的上方用力吹气，则（ ）图8-4-7A.水不动 B.水将沿细管b上升C.细管b内水面下降 D.大量气泡从细管下端喷出解题思路：从a管用力吹气，b管上方空气流速大，压强小，b管上方气体压强小于大气压强，大气压将迫使杯内水沿b管上升。答案：B4.(2006浙江台州)图8-4-8现象中能说明气体的压强跟流速有关的是（ ）图8-4-8解题思路：选项A说明气体的压强与气体流速有关，气体的流速越大，压强越小。选项B、C、D是大气压的应用。本题是对新课程“了解流体压强与流速的关系”目标的
12、落实，考察了气体流速与气体压强大小的关系。答案：A5.(2005江苏苏州)化学实验室里常用的水流抽气机的结构如图8-4-9所示.使用时让自来水流入具有内置喷口的T形玻璃管内。由于水流的作用，喷口A处气流的速度将_（选填“减小”“增大”或“不变”），A处气体的压强将_（选填“减小”“增大”或“不变”），从而使喷口A处的气体和抽气容器内的气体之间产生压力差，以达到抽气的目的。 图8-4-9 图8-4-10解题思路：水流动时，带动它周围的气体流动，对于A点来说，气体流动的速度增加，因此压强减小，使喷口A处的气体和抽气容器内的气体之间产生压力差，以达到抽气的目的。答案：增大 减小6.(2005湖北黄冈
13、)你玩过“竹蜻蜓”（图8-4-10）的玩具吗？用手搓动它的杆部，它就能腾空而起。请画出它在空中旋转时竖直方向上的受力示意图。解题思路：竹蜻蜓之所以能腾空而起，是因为竹蜻蜓翅膀特殊的形状使得其上方空气流速大，压强小，而下方空气流速小，压强大，上下的压力差产生使竹蜻蜓腾空而起的升力。所以竹蜻蜓受两个力：重力和升力。答案：如下图所示7.(2004北京丰台)在北京某科技馆内，有一个风洞实验室，一架模型飞机固定在托盘测力计上（如图8-4-11所示）。无风时，托盘测力计示数为15 N；当迎面吹着飞机的风速达到20 m/s时，托盘测力计的示数为7 N，可以判定飞机受到了一个新的力。根据你的分析，飞机受到的该
14、力大小为_ N，方向_。图8-4-11解题思路：迎面吹着飞机的风速达到20 m/s，也就是说气流速度增大，飞机受到因为机翼上下的压强差而产生的升力，这就是飞机受到的一个新的力。根据受力分析，飞机受到3个力：重力、升力、托盘测力计对它的支持力，三力平衡，所以升力=重力-支持力=15 N-7 N=8 N，且方向竖直向上。答案：8 竖直向上8.吸尘器是利用_来工作的一种现代清洁工具，它不但用于宾馆饭店，而且逐步进入了普通百姓的家庭。解题思路：吸尘器的电动机高速驱动风机叶轮旋转，使空气高速排出，而风机前端吸尘室内空气不断地补充风机中的空气，致使吸尘室内产生瞬时真空，和外界大气压形成负压差，在此压差的作
15、用下，吸入含灰尘的空气，经过滤尘器过滤，排出清净的空气。负压差越大，风量越大，则吸尘能力也越大。答案：使吸尘室内空气流速加大，压强减小，和外界大气压形成负压差而吸入含灰尘的空气综合训练9.有一天，小强无意将家里给花草喷水的喷水器拆开，发现其结构如图8-4-12所示，弄清了喷水器的结构后，小强纳闷了：贮水罐中的水并没有受到活塞的推力，却能在活塞的推动下从喷嘴喷出。请你给小强解释一下其中的原因。图8-4-12解题思路：气体流速越大，压强越小。推动活塞的目的是增大空气流速，从而减小气体压强，使细管内外产生压强差，把水压上去使之随气流一起从喷嘴喷出。答案：当推动活塞时，空气从小孔迅速流出时，小孔附近空
16、气的流速较大，压强减小，贮水罐中液面上方的空气压强较大，液面就沿着细管上升，从管口流出后，受到气流的冲击，从喷嘴喷出。10.(2004安徽芜湖)有的跑车在车的尾部设计安装了一种“气流偏导器”，它的上表面平直，底部呈弧形凸起，相当于一个倒置的翅膀（如图8-4-13所示），这主要是为了让跑车高速行驶时，车轮能更好地抓紧地面。请解释其中的道理。图8-4-13解题思路：本题利用气流偏导器的下凸上平改变其上下表面的空气流速，使得偏导器上下两方的气压变为下大上小，以至于偏导器上下方所受的压力差形成了一个向下的力，从而使车对地面的压力增大，摩擦力随之增大，提高了车轮的抓地性能。答案：由于气流偏导器上表面平直
17、，下表面凸起，所以当跑车高速行驶时，流过气流偏导器上方的空气流速较慢，压强较大；而流过下方的空气速度较快，压强较小。这样，偏导器上下方所受的压力差形成了一个向下的力，从而使车对地面的压力增大，摩擦力随之增大，提高了车轮的抓地性能。11.20世纪初，一支法国舰队在地中海举行军事演习，“勃林奴斯”号装甲旗舰打出旗语，要求一艘驱逐舰驶近接受口头命令，看到旗语的驱逐舰在“勃林奴斯”号右侧不远的地方突然向着装甲舰方向急转弯，然后猛烈撞在旗舰的船头上，被劈成两段沉没于海底。1942年10月，“玛丽皇后”号运兵船载着15 000名美国士兵从美国出发开往英国。运兵船有“寇拉沙阿”号巡洋舰和六艘驱逐舰护舰。在航
18、行途中，与“玛丽皇后”号并列前进的“寇拉沙阿”号巡洋舰突然向左急转弯，与运兵船船头相撞，被劈成两半。阅读后，请回答下面的问题：(1)上述两次撞船事故的原因是什么？(2)上述中提到的“寇拉沙阿”号巡洋舰突然向左急转弯时，“玛丽皇后”号运兵船的航向是否也发生了变化？用你学到的有关力学原理作一简单分析。(3)从上述事故中，你得到了哪些行船经验，如果你与同学们划船游玩应注意什么？解题思路：两艘并列前进的船在水中行驶，船相对于水向前运动，根据运动的相对性，水相对于船向后运动。两船相隔较近时，两船之间的水就相当于在狭窄的通道里流动，流速就会加快，水的压强就减小，因而两船的内侧受到的压强比外侧小，这内外压强
19、差，使两船渐渐靠近，而且比较小的船移动比较明显。愈是靠近，内外压强差愈大，导致两船相撞愈严重。答案：（1）都是由于液体压强与流速关系造成的。（2）两船的航向都发生了变化。由于船的质量小，惯性小，在这种情况下，运动状态易发生改变。而“玛丽皇后”号运兵船大而笨重，惯性较大，在这种情况下，它的航向改变就较小一些。（3）划船时船与船之间应离得远一些，防止由于两船之间水流速过大，压强过小从而使两船相撞造成危险。12.草原犬鼠的空调系统。图8-4-14是非洲草原犬鼠洞穴的橫截面示意图，犬鼠的洞穴有两个出口，一个是平的，而另一个则是隆起的土堆，生物学家不是很清楚其中的原因，他们猜想：草原犬鼠把其中一个的洞口
20、堆成土包状，是为了建一处视野开阔的瞭望台，但是如果这一假设成立的话，它又为什么不在两个洞口都堆上土包呢？请问：图8-4-14（1）你知道犬鼠为什么要在一个洞口堆上土包吗？请在图上标出洞穴中的空气流动的方向。（2）如何避免这个原理所带来的危害？你知道生活中这个原理还有哪些应用？你能应用这个原理制造几个简单机械吗？解题思路：隆起土堆的洞口气流速度大，压强减小，因此在此洞内外产生压强差，这样洞口上下方的压力差形成一个向上的压力，使气体朝此隆起土堆的洞口流出。同时洞内气压逐渐降低，另一洞口上方气压较高，因此气体又会从这一洞口流进。因此，地面上的风吹进了犬鼠的洞穴，给犬鼠带去了习习凉风。洞内气流方向为下
21、图所示。答案：（1）如下图所示。（2）答案是开放的，请结合实际生活回答。本章测评1.用来测定大气压的仪器是（ ）A.托里拆利实验 B.气压计 C.马德堡半球实验 D.高度计解题思路：用来测定大气压的仪器叫气压计。常用的气压计有水银气压计和金属盒气压计，也叫无液气压计。托里拆利实验是测定大气压值的实验，马德堡半球的实验是证明大气压存在的实验。大气压的值并不是固定不变的，随着离地面高度的增加，大气压的值明显地降低。在海拔2 000 m以内，我们可以近似地认为，每升高12 m，大气压降低133 Pa（1 mm水银柱）。利用大气压随高度变化的规律，在无液气压计的刻度盘上标上高度就构成了高度计，它是航空
22、、登山必不可少的仪器。答案：B2.(2005黑龙江哈尔滨)某省高校研制的水下机器人在海面下作业，若它一直下潜，在此过程中（ ）A.所受浮力变大，压强变大 B.所受浮力变大，压强变小C.所受浮力不变，压强变大 D.所受浮力不变，压强不变解题思路：浸没在液体中的物体所受浮力大小只与液体密度和物体体积有关，与浸入的深度无关，而液体压强随液体深度增大而增大。答案：C3.现有一只可口可乐瓶，其侧壁有a、b两个小孔并用塞子塞住，瓶内有一定质量的酒精，如图8-1所示。把可口可乐瓶放入水中，瓶内外的液面相平时，拔出a、b两个小孔上的塞子，则（ ）图8-1A.a、b两个小孔均有水流入 B.a、b两个小孔均有酒精
23、流出C.酒精从a孔流出，水从b孔流入 D.水从a孔流入，酒精从b孔流出解题思路：a、b两点既在水中又在酒精中，故a点受到水向左的压强和瓶内酒精向右的压强，由公式p=gh可知，h相同，水酒精，所以水对a向左的压强大于酒精对a向右的压强，水会流入瓶内，同理，在b处水也会流入瓶内。答案：A4.很多动物为了适应自身生存的环境，进化出了符合一定物理规律的身体部位，对此，从物理学的角度给出的解释中不正确的是（ ）A.骆驼的脚很大，可以减小压力，从而使其在沙漠中自如行走B.啄木鸟的嘴很尖细，可以增大压强，从而凿开树干，捉到躲藏在深处的虫子C.壁虎的脚掌上有许多“吸盘”，从而利用大气压使其在天花板上也不会掉下
24、来D.深水里的海鱼，捕到岸上时会死掉，主要原因是水面上的压强比深水处小得多解题思路：骆驼的脚很大，但不能改变其对沙漠的压力，因为受力面积大可以减小压强，从而使其在沙漠中自如行走，所以A不正确。其他选项都正确。答案：A5.张红同学用吸管吸饮料时出现了一个怪现象，无论她怎么用力，饮料都吸不上来。你认为出现这种现象的原因是（ ）A.吸管有孔 B.大气压偏小 C.吸管太细 D.吸管插得太深解题思路：平常用吸管吸饮料其实质是使吸管中的空气减少，使吸管内外产生气压差，靠大气压把饮料压入嘴里。大气压偏小、吸管太细、吸管插得太深都还可以把饮料吸上去。而吸管有孔则不能使吸管内外产生气压差，所以无论怎么用力，饮料
25、都吸不上来。答案：A6.如图8-2所示，在水平的两支筷子中间放上两只乒乓球，通过空心塑料管向两球间用力吹气，会发现两只乒乓球（ ）图8-2A.相互靠近 B.相互远离 C.静止不动 D.向同一方向运动解题思路：当向两球间用力吹气时，两球中间气体流速增大，气压降低，两球内外两侧产生压强差，从而产生向内侧的压力差，所以两球相互靠拢。答案：A7.(2005湖南长沙)图8-3是三个力学小实验，图甲说明了_的存在，图乙说明声音是由于物体的_产生的，图丙说明当压力大小不变时，压力产生的效果与_有关。图8-3解题思路：图甲为证明大气压存在的“覆杯”实验，图乙为放大振动效果的音叉发声实验，图丙为压力小桌实验。答
26、案：大气压 振动 受力面积8.一位同学赤脚在松花江边湿地上漫步，他观察到双脚陷入松软的泥土中，用力拔起一只脚时，另一只脚却陷得更深了，原因是_。解题思路：压力一定时，受力面积越大，压强越小；受力面积越小，压强越大。从双脚陷入松软的泥土中用力拔起一只脚时受力面积减小，压强增大，所以另一只脚却陷得更深了。答案：受力面积减小，压强增大9.(2004新疆建设兵团)“坎儿井”是吐鲁番地区的一种灌溉工程，从山坡上到田地里挖成一连串的井，再把井底彼此挖通，连成暗沟，将山上融化的雪水和地下水引来浇灌田地。“坎儿井”利用了_原理，减小暴露在空气中水的_，从而减小了蒸发。解题思路：连通器就是两端开口、底部相通的容
27、器，“坎儿井”井口敞开、井底彼此挖通连成暗沟就是连通器，减少了液体在空气中的表面积，从而减小了蒸发。答案：连通器 表面积10.(2004广西桂林)图8-4所示表示出了大气压随高度变化的情况，从图中数据可以得到的结论是：_。请从表中查出海拔高度大约为1千米处的乌鲁木齐的气压为_千帕；测得天山上某处气压约为80千帕，该处的高度是_千米。图8-4解题思路：此题为读图题，在图中从左往右，海拔高度增加，压强降低。海拔高度大约为1 km时气压为90 Pa，气压为80 Pa处的高度约是2 km。答案：大气压强随高度的升高而降低 90 211.(2004安徽芜湖)煮牛奶时，为了保持牛奶的营养成分，不能用高温煮
28、沸。为此，人们制造了一种“低压锅”。用这种锅煮牛奶，可以使牛奶里的水不到100 就沸腾。这种“低压锅”的物理原理是_。解题思路：液体的沸点随气压升高而升高，随气压降低而降低。答案：液体表面气压越低，液体的沸点也越低12.(2005江苏扬州)小明获悉科考队将再测珠穆朗玛峰高度的消息后，设计一份装备清单，请帮他填好表中的空格：装备名称防裂唇膏高压锅带有冰爪的登山鞋装备原因高原风大、空气干燥，人体中水分蒸发得快紫外线照射强烈为抗风，搭帐篷时要用“地钉”（类似于长铁钉）将帐篷固定在地面上，小明发现地面越松软，地钉插入越容易，固定效果越差，原因主要是_。小明用100 N的压力将重5 N的地钉竖直缓缓地插
29、入地面，则地钉与地之间的摩擦力为_ N；若要将地钉拔出，则至少需要_ N的拉力。解题思路：珠穆朗玛峰高原上气压低，液体沸点低。如果不用高压锅蒸煮食物，食物就蒸煮不熟。高原上地势高，日照强，所以需用防晒用品，诸如太阳镜、防晒服、防晒霜之类。因为高原区气温低，地面结冰，需要穿带有冰爪的登山鞋增大对地面的压强，防滑防摔倒。地面越松软，对钉子压力就越小，因而摩擦力越小，固定效果越差。根据受力平衡，用100 N的压力将重5 N的地钉竖直缓缓地插入地面时，地钉与地之间的摩擦力为105 N。因为摩擦力为105 N，重力为5 N，用力拔钉子时，拉力至少与这两个竖直向下的力平衡，所以至少为110 N。答案：装备
30、名称防裂唇膏高压锅防晒用品（或太阳镜）带有冰爪的登山鞋装备原因高原风大、干燥，人体中水分蒸发得快高原气压小，水的沸点低紫外线照射强烈冰面光滑，摩擦较小地面松软，压力越小，摩擦力越小 105 11013.(2005江苏宿迁)为精确测量世界屋脊喜马拉雅山的高度，2005年中国科学院组织科考队利用现代测量技术对喜马拉雅山主峰峰顶进行重新测量。测量考察中，科考队员们戴着墨镜，身穿防寒羽绒服，背着氧气瓶，手拿尖头冰镐，脚蹬防滑靴。他们不畏艰难险阻，克服重重困难，终于在5月下旬完成了测量任务。根据以上情景，请你提出两个问题，并从物理学角度加以简答。例：问题：墨镜的作用是什么？（为什么他们要戴墨镜呢？）简答：高山上白雪皑皑，阳光反射强烈
