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第十章 流體的力現(xiàn)象
一、復(fù)習(xí)目標(biāo)
1. 在流體中運(yùn)動
2. 認(rèn)識浮力
二. 重點、難點：
1. 知道流體的壓強(qiáng)與流速的關(guān)系
2. 了解飛機(jī)的升力是怎樣產(chǎn)生的
3. 通過觀察認(rèn)識浮力的存在
4. 學(xué)會用彈簧測力計測量浮力的大小
三. 知識點分析：
鳥兒能在天空中翱翔，依據(jù)鳥的原理而設(shè)計的滑翔機(jī)大家聽說過嗎？你知道第一個設(shè)計滑翔機(jī)的人是誰嗎？在1891年，德國的奧托?李林達(dá)爾模仿仙鶴的翅膀形狀，設(shè)計和制造了第一架滑翔機(jī)，實現(xiàn)了飛行的夢想，鳥翼向上運(yùn)動，肯定是有一個力作用在它上面了，而這個力呢，由于它有提升物體的作用，所以我們把它叫做“升力”
這個升力是怎樣產(chǎn)生的呢？讓我們來追溯一下歷史：早在1738年，伯努利就發(fā)現(xiàn)了流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系，這不僅解開了鳥兒在天空翱翔的奧秘，也成了人類打開空中旅行大門的鑰匙。
（一）流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系
1. 流體：液體和氣體有很強(qiáng)的流動性，統(tǒng)稱為流體。
2. 流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系：
實驗探究：作如下幾個實驗，（1）把一紙條放在嘴邊，用力從紙條上方吹氣，會看到紙條飄起來。說明紙條上方的壓強(qiáng)比下方��；紙條上方的流速大、壓強(qiáng)卻小。（2）在硬幣上方沿著與桌面平行的方向用力吹一口氣，硬幣就可以跳起來。（3）在兩張紙的中間向下吹氣，兩張紙將靠在一起。
以上幾個實驗現(xiàn)象的產(chǎn)生原因，我們可以得到結(jié)論：
（1）流體在流速大的地方壓強(qiáng)小，流速小的地方壓強(qiáng)大，這個規(guī)律叫伯努利原理。伯努利原理對流動的氣體和液體都適用。
（2）應(yīng)用：如飛機(jī)的升力、鳥的升力、在海洋中，企鵝、海豚、鰩魚、深水飛機(jī)。

（二）飛機(jī)的升力原理
（1）笨重的飛機(jī)能夠升空，與機(jī)翼的形狀有關(guān)系。根據(jù)氣體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系，為了使飛機(jī)受到向上的升力，人們把機(jī)翼做成類似飛翔的鳥的翅膀形狀；向上凸起。
當(dāng)氣流迎面吹來時，由于相同的時間內(nèi)機(jī)翼上方氣流要經(jīng)過的路程大于機(jī)翼下方氣流經(jīng)過的路程，因此下方氣流速度小，壓強(qiáng)大；上方氣流速度大，壓強(qiáng)小。機(jī)翼的上下表面受到了不平衡的力的作用，向上的壓力大于向下的壓力，形成向上的壓力差，因此受到的合力是向上的，這就是向上的升力。

（2）再來說一下直升機(jī)：
直升機(jī)與一般飛機(jī)不同，它是一種以旋翼作為主要升力來源、能垂直起落、重于空氣的航空器。它主要由旋翼、尾槳、動力裝置、等部分組成。
發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的動力靠傳動系統(tǒng)傳給旋翼和尾槳，旋翼是產(chǎn)生升力的部件，旋翼旋轉(zhuǎn)時，將空氣往下推（這好比：電風(fēng)扇葉片將空氣往前送、輪船的螺旋槳轉(zhuǎn)動時將水往后推一樣），對空氣產(chǎn)生一個向下的推力，由于力的作用是相互的，被往下推的空氣反過來對旋翼產(chǎn)生一個向上的反作用力——升力，當(dāng)升力的大小等于直升飛機(jī)的重力時，直升飛機(jī)就可以勻速向上飛行；當(dāng)升力的大小超過直升飛機(jī)的重力時，直升飛機(jī)便可以向上作加速運(yùn)動。


（三）什么是浮力
1. 浮力：一切浸入液體的物體，都受到液體對它豎直向上的力，這個力叫浮力。
注意：（1）方向總是豎直向上的。（2）一切浸入液體的物體，都受到液體對它豎直向上的浮力，特別注意在液體中上浮、下沉的物體都受到浮力的作用。
2. 浮力的測量：先用彈簧測力計在空氣中測出物體重力G，再用彈簧測力計測出物體在液體中示數(shù)G’，彈簧測力計二次示數(shù)的差就是浸在液體中的物體所受的浮力大小，即

（四）浮力的產(chǎn)生原因：（浮力的施力物體是液體）
浮力的產(chǎn)生是由于物體上下表面浸入液體深度不同而存在壓力差所致。



【典型例題】
例1. 在火車站和地鐵的站臺上，通常有一條白色的直線（安全線），列車進(jìn)站時，乘務(wù)員總是要求乘客們站在劃定的安全線之外，為什么？
解析：列車進(jìn)站時，行駛的列車會使附近的空氣流動，在劃定的安全線內(nèi)會形成壓強(qiáng)差，處在安全線內(nèi)的人極易導(dǎo)致安全事故。
解答：列車靠站臺前，行駛的列車帶動周圍的空氣流動，流動的空氣壓強(qiáng)變小，與列車附近的空氣形成指向列車的壓強(qiáng)差，候車的乘客如果站在安全線內(nèi)，這一壓強(qiáng)差就有可能將人推向行駛的列車，導(dǎo)致安全事故。
考點分析：本題考查流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系——伯努利原理。

例2. 下列物體在運(yùn)動中，能用伯努利原理解釋的是（ ）
（１）氫氣球升上天空（２）蜜蜂在空中飛舞
（３）老鷹在空中飛翔（４）飛機(jī)在空中航行
（５）宇宙飛船在太空中航行
A. （1）（3）（4）B. （2）（3）（4）
C. （3）（4）D. （4）（5）
解析：題中列舉的幾個運(yùn)動的物體中，氫氣球形狀為球形上下表面的空氣流速相同，沒有壓強(qiáng)差，它的升空與伯努利原理無關(guān)；蜜蜂在空中飛舞，它的翅膀上下移動的過程中，用力拍打空氣，根據(jù)力的相互作用性，空氣向上推翅膀，它的飛舞也與伯努利原理無關(guān)；宇宙飛船在太空中運(yùn)動，沒有流體物質(zhì)的存在，所以飛船在太空中根本不存在流體壓強(qiáng)，飛機(jī)兩翼與鷹的翅膀有相同類型的仿生結(jié)構(gòu)，它們在空中運(yùn)動時會使空氣的流速不同而受到流體的壓強(qiáng)不同，可用伯努利原理解釋。
正確答案：選C
考點分析：本題考查伯努利原理，是重點內(nèi)容。

例3. 颶風(fēng)吹過房屋時往往將屋頂掀開而毀壞房屋，這是為什么？
解析：颶風(fēng)吹過房屋將屋頂掀開，從力的效果分析屋頂上瓦片一定受到了向上的力的作用，這種力的作用來自于房屋內(nèi)外流體的壓強(qiáng)差。

解答：風(fēng)是空氣流動形成的，刮大風(fēng)時，關(guān)閉的房屋屋頂內(nèi)外空氣壓強(qiáng)不同，房內(nèi)空氣對房頂下表面的壓強(qiáng)是靜止的大氣壓強(qiáng)，大風(fēng)沿房頂?shù)母咚贇饬骼@過屋頂時，流體形成的壓強(qiáng)小于房內(nèi)大氣壓強(qiáng)，結(jié)果在房屋的屋頂內(nèi)外形成壓強(qiáng)差，方向自內(nèi)向外，對房頂產(chǎn)生向上的掀力將房頂或房頂上的瓦片掀開，毀壞房屋。

例4. 某海濱浴場，水底布滿石子，在海水中游泳的人，由深水處不斷趨向淺水的過程中腳會覺得越來越痛，這是因為（ ）
A. 人的重力越來越大
B. 水底的支持力越來越大
C. 人所受的浮力越來越大
D. 人所受的重力、浮力、支持力的合力越來越大
解析：從力的作用效果理解，腳痛的感受來源于河底石頭對腳的力的作用，人體處在水中，受到有三個力的作用：重力、浮力和水底石頭的支持力，人體從深水里走向淺水的過程中，人體水的浮力和水底支持力的合力與人體的重力平衡，人體的重力不變，人體所受水的浮力減小，則腳所受的水底支持力會隨之增大，故選Ｂ正確。
正確答案：選B
解答浮力問題時，對物體進(jìn)行受力分析，有助于弄清處在液體中的物體所受重力、浮力和第三個力之間的平衡關(guān)系，從平衡關(guān)系中可以找到對應(yīng)的數(shù)量關(guān)系和量與量之間變化關(guān)系。
考點分析：本題考查對浮力的認(rèn)識。

例5. 金魚缸中，從魚口中吐出的氣泡，在水中上升的過程中氣泡所受的浮力將（ ）

A. 保持不變B. 逐漸增大
C. 逐漸變小D. 無法判斷
解析：從圖片中觀察，氣泡在上升的過程中，所處的位置逐漸變淺，氣泡受到水的壓強(qiáng)越來越小，因此，氣泡的體積會不斷變大。根據(jù)浮力的相關(guān)因素（物體排開液體的體積和液體的密度）可以斷定，氣泡排開水的體積變大，浮力將隨之逐漸增大。
正確答案：選B
題中氣泡在液體中排開液體體積的變化，是從圖中獲取的相關(guān)信息，如何從圖中眾多的信息中讀取有用的信息，需要結(jié)合題意多比較，多分析，才能有正確的認(rèn)識。

例6. 以下說法中錯誤的是（ ）
A. 在海濱游泳的人受到海水對他的浮力
B. 在空中漂浮的氫氣球受到空氣對它的浮力
C. 將一石塊扔到水中，在其下沉過程中不受浮力
D. 在水中升起的木塊受到浮力
解析：只要物體浸在液體或氣體里，都會受到向上的浮力。水中下落的石塊，也會受到水向上的浮力。它之所以下沉是因為重力大于浮力，所以Ｃ選項錯。
正確答案：選C。

例7. 運(yùn)動型轎車和跑車的尾部設(shè)計安裝了一種“氣流偏導(dǎo)器”（擾流板），它的上表面平直，底部呈弧形凸起，相當(dāng)于一個倒置的翅膀，這主要是讓車在高速行駛時，車輪能較好的抓住地面，試解釋其中的奧秘。

解析：跑車高速行駛的過程中，要使車輪較好的抓住地面，需要增大車輪與地面的摩擦力。如果增大跑車行駛過程中對地面的壓力，就可以增大摩擦力，便有利于行車的安全。
解答：由于氣流偏導(dǎo)器上表面平直，下表面弧形凸起，所以當(dāng)跑車高速行駛時，流過偏導(dǎo)器上方空氣的速度緩慢，壓強(qiáng)較大，而流過下方的空氣流動較快，壓強(qiáng)較小，這樣，偏導(dǎo)器上下方壓強(qiáng)產(chǎn)生的壓力差形成一個向下的力，從而增加跑車在高速行駛的過程中對地面的壓力，起到增加摩擦力的作用，達(dá)到提高車輪的著地性能的目的。

【模擬試題】（答題時間：30分鐘）
一. 填空題：
1. 浸沒在液體中的物體會受到浮力，是由于物體上、下表面在液體中的不同，因此液體對物體上、下表面產(chǎn)生的不同，使上、下表面所受不等，的差就是浮力，且浮力的方向總是的。
2. 彈簧秤下掛一個體積為200厘米3的金屬球（金屬的密度是8×103千克/米3），彈簧秤的示數(shù)為。將球的一半浸入水中，球受到浮力牛，此時，彈簧秤的示數(shù)為牛。若將球放入水銀中，當(dāng)球靜止時所受浮力為牛。
3. 有一個實心物體，為了測量構(gòu)成它的物質(zhì)的密度，將它掛在彈簧秤下，彈簧秤的示數(shù)為19.6牛，將它沒入水中稱，彈簧秤的示數(shù)為14.7牛，此物體的體積是米3，質(zhì)量是千克，由此可知其密度是。
4. 深水飛機(jī)不斷在海洋中前進(jìn)的過程中能實現(xiàn)下潛，深水飛機(jī)的兩翼的結(jié)構(gòu)特點為 ，在兩翼上端的流體壓強(qiáng)比下端的流體的壓強(qiáng) 。（填“大”或“小”）
5. 彈簧秤下掛著鐵塊，將鐵塊慢慢浸入水中，發(fā)現(xiàn)在鐵塊由接觸水面至浸沒過程中，彈簧秤的示數(shù)逐漸變小，由此可得鐵塊所受的浮力逐漸 。說明了浸在液體中的物體所受的浮力與排開的液體的 有關(guān)。

二. 選擇題：（有幾個答案就選幾個）
1. 密度為0.6克/厘米3的實心木塊分別投入水中和酒精中，則木塊在水中所處的狀態(tài)為（ ），在酒精中所處的狀態(tài)為（ ），木塊在水中浸入的體積比它在酒精中浸入的體積（ ）
A. 下沉B. 上浮C. 漂浮D. 大E. 小
2. 在同一個河流中，河道有寬有窄，下列認(rèn)識中正確的是（ ）
A. 河道窄的地方河水流速慢，壓強(qiáng)小。
B. 河道窄的地方河水流速快，壓強(qiáng)大。
C. 河道窄的地方河水流速快，壓強(qiáng)小。
D. 河道窄的地方河水流速慢，壓強(qiáng)大。
3. 浸沒在水中的乒乓球，放手后從運(yùn)動到靜止的過程中，其浮力大小變化情況（ ）
A. 浮力不斷變大，但小于重力
B. 浮力不變，但浮力大于重力
C. 浮力先不變，后變小，且始終大于重力直至靜止時，浮力才等于重力
D. 浮力先大于重力后小于重力

三. 簡答題：
1. 草原犬鼠是大草原常見的小動物，它挖的洞有兩個洞口，一些洞口比較平整，一些洞口由圓錐形土堆圍成，這樣的結(jié)構(gòu)能改進(jìn)洞內(nèi)的通風(fēng)情況。為什么？


【試題答案】
一. 填空題
1. 深度；壓強(qiáng)；壓力；上下表面壓力；豎直向上。
2. 15.68N；0.98；14.7；15.68。
3. 0.5×10－3；2；4×103千克/米3。
4. 上凹下凸 大
5 變大 體積

二. 選擇題
1. C；C；E 2.D3 C[

三. 簡答題
當(dāng)風(fēng)從地面吹過時，有土堆的洞口上空氣流速大，壓強(qiáng)小，平洞口上空氣流速小，壓強(qiáng)大，于是在兩洞口形成壓強(qiáng)差，空氣就由平洞口進(jìn)入洞內(nèi)，從有土堆的洞口流出，在洞內(nèi)形成風(fēng)，這樣就改善了洞內(nèi)的通風(fēng)情況。

本文來自：逍遙右腦記憶 http://douzifanli.com/chuer/53891.html

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