物理下冊《流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系》課件 新人教版

流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系流體壓強(qiáng)的概念和測量潛水員潛水員在水中下潛越深，受到的壓強(qiáng)越大。高壓鍋高壓鍋利用高壓蒸汽，加速食物烹飪。1.1流體壓強(qiáng)的定義流體對物體表面產(chǎn)生的壓力。作用力的大小與受力面積成反比。流體內(nèi)部的分子相互碰撞，產(chǎn)生壓力。1.2壓強(qiáng)的測量單位帕斯卡(Pa)國際單位制中壓強(qiáng)的單位，1帕斯卡等于1牛頓的力作用在1平方米的面積上。千帕斯卡(kPa)常用單位，1千帕斯卡等于1000帕斯卡。巴(bar)常用單位，1巴等于100千帕斯卡，約等于1個大氣壓。1.3壓強(qiáng)的讀數(shù)壓強(qiáng)計的類型常見的壓強(qiáng)計有液柱壓強(qiáng)計和壓強(qiáng)傳感器。讀數(shù)液柱壓強(qiáng)計通過液柱的高度來測量壓強(qiáng)，壓強(qiáng)傳感器則將壓強(qiáng)信號轉(zhuǎn)換為電信號。流體壓強(qiáng)對容器壁的作用1垂直方向流體壓強(qiáng)對容器壁產(chǎn)生垂直方向的作用力，壓強(qiáng)越大，作用力越大。2水平方向流體壓強(qiáng)同樣會對容器壁產(chǎn)生水平方向的作用力，這個力也與壓強(qiáng)成正比。2.1壓強(qiáng)對容器壁的垂直向作用垂直壓力水箱底部承受的壓力方向垂直于容器壁。深度影響壓力大小與水深成正比，越深的地方壓力越大。2.2壓強(qiáng)對容器壁的水平向作用水平向力的來源由于液體分子運動，液體對容器壁產(chǎn)生水平方向的壓力，這種壓力會隨著液體深度的增加而增加。水平向力的作用水平向的壓力會對容器壁產(chǎn)生向外的推力，這會導(dǎo)致容器變形或破裂，尤其是在容器較大或液體深度較深的情況下。3.流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系流速快，壓強(qiáng)小當(dāng)流體流過一個狹窄的區(qū)域時，流速會加快，而壓強(qiáng)會減小。流速慢，壓強(qiáng)高當(dāng)流體流過一個寬闊的區(qū)域時，流速會減慢，而壓強(qiáng)會增大。3.1伯努利方程的推導(dǎo)1能量守恒伯努利方程的推導(dǎo)基于能量守恒定律，將流體在流動過程中的能量進(jìn)行分析。2動能流體具有動能，與流體的速度平方成正比。3勢能流體具有勢能，與流體的高度和重力加速度成正比。4壓強(qiáng)能流體具有壓強(qiáng)能，與流體的壓強(qiáng)和體積成正比。3.2伯努利效應(yīng)和應(yīng)用飛機(jī)升力機(jī)翼上表面流速快，壓強(qiáng)低，下表面流速慢，壓強(qiáng)高，形成升力。噴霧器噴霧器利用高速氣流通過噴嘴，降低氣壓，將液體吸入噴出。文丘里管文丘里管利用流速變化測量流速，或利用壓強(qiáng)差進(jìn)行抽氣或混合。流速的測量皮托管皮托管測量流速，利用了流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系，測量流體對皮托管開口處的壓強(qiáng)變化，可以計算出流體的速度。流速計流速計通過測量流體對葉輪的作用力，從而計算出流體流速。這種方法適用于各種流體，如水、氣體和油。4.1皮托管的原理1流體速度的測量皮托管是一種用于測量流體速度的儀器。2靜壓孔和動壓孔皮托管由兩個孔組成:靜壓孔測量周圍流體的靜壓，而動壓孔測量流體的動壓。3伯努利原理通過測量靜壓和動壓之差，皮托管利用伯努利原理計算流體速度。4.2流速計的工作原理1轉(zhuǎn)子式轉(zhuǎn)子式流速計利用流體推動轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度來測量流速。旋轉(zhuǎn)速度越高，流速越快。2渦輪式渦輪式流速計使用流體流過渦輪葉片，葉片旋轉(zhuǎn)的速度與流速成正比。3超聲波式超聲波式流速計利用超聲波在流體中傳播的時間差來測量流速。流速越快，超聲波傳播的時間越短。實驗演示驗證流速與壓強(qiáng)關(guān)系通過實驗觀察流體在不同管徑下的流速變化，并測量相應(yīng)位置的壓強(qiáng)，驗證流速與壓強(qiáng)的關(guān)系實驗材料水槽、玻璃管、水、壓力計、秒表、刻度尺不同管徑下的流速變化通過實驗觀察不同管徑的管子中水的流動速度，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)水流過管徑較小的區(qū)域時，流速會加快。例如，當(dāng)水流過細(xì)水管時，流速明顯快于水流過粗水管時。這可以用流體連續(xù)性原理解釋：在流體穩(wěn)定流動的情況下，單位時間內(nèi)流過管道截面的流體質(zhì)量不變，因此當(dāng)管道截面面積減小時，流速就會增加。5.2壓強(qiáng)與流速的關(guān)系通過實驗和理論推導(dǎo)，我們已經(jīng)了解了流體壓強(qiáng)與流速之間的關(guān)系：流體速度越大，壓強(qiáng)越??；流體速度越小，壓強(qiáng)越大。這一規(guī)律在很多實際應(yīng)用中都有體現(xiàn)。應(yīng)用我們?nèi)粘Ｉ钪刑幪幋嬖谥黧w壓強(qiáng)與流速的關(guān)系。了解這些原理可以幫助我們更好地理解和解決日常生活中的各種問題，也可以更好地應(yīng)用這些知識來解決實際問題。6.1滲濾原理土壤滲透水通過土壤孔隙下滲，被土壤顆粒過濾，去除雜質(zhì)。人工過濾利用各種過濾材料和技術(shù)，模擬土壤滲透，去除水中的懸浮物和有害物質(zhì)。6.2噴泉原理噴泉原理噴泉利用了流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系。噴泉底部的水池中，水由于重力的作用，產(chǎn)生一定的壓強(qiáng)。噴口當(dāng)水流過噴口時，由于噴口面積較小，流速增大，壓強(qiáng)減小，低于大氣壓強(qiáng)。這時，大氣壓強(qiáng)將水向上推，形成噴泉。6.3飛機(jī)升力飛機(jī)機(jī)翼的特殊形狀，使機(jī)翼上方的空氣流速大于下方。根據(jù)伯努利原理，機(jī)翼上方的氣壓小于下方，從而產(chǎn)生向上的升力。課堂練習(xí)計算流速和壓強(qiáng)利用伯努利方程計算不同位置的流速和壓強(qiáng)。流體流動中的問題分析分析生活中常見的流體流動現(xiàn)象，例如噴泉、飛機(jī)升力等。7.1計算流速和壓強(qiáng)1伯努利方程利用伯努利方程2已知條件流體密度3流速和壓強(qiáng)計算流速和壓強(qiáng)流體流動中的問題分析1湍流流體流動的不規(guī)則運動，例如河流中的漩渦。2阻力流體流動時遇到的阻力，例如管道中的摩擦力。3壓強(qiáng)變化流體流動過程中壓強(qiáng)變化，例如飛機(jī)機(jī)翼的升力。拓展思考在本節(jié)課的學(xué)習(xí)中，我們對流體壓強(qiáng)和流速的關(guān)系有了更深入的了解。以下是一些可以進(jìn)一步思考的問題：11.超音速飛行當(dāng)飛機(jī)的速度超過音速時，會發(fā)生什么現(xiàn)象？22.爆破爆破時產(chǎn)生的沖擊波是如何形成的？33.流體動力學(xué)流體動力學(xué)在工程上的應(yīng)用有哪些？超音速飛行和爆破的原理音障當(dāng)飛機(jī)的速度接近音速時，會產(chǎn)生強(qiáng)大的激波，形成音障，阻礙飛機(jī)加速。突破音障當(dāng)飛機(jī)的速度超過音速時，就會突破音障，產(chǎn)生巨大的轟鳴聲，也就是我們常說的“音爆”。爆破原理爆破利用炸藥爆炸產(chǎn)生的沖擊波和能量，對巖石等進(jìn)行破壞，廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)和礦山開采。流體動力學(xué)在工程上的應(yīng)用風(fēng)力發(fā)電風(fēng)力渦輪機(jī)利用風(fēng)能來發(fā)電，風(fēng)能是通過流體動力學(xué)的原理轉(zhuǎn)化成電能的。船舶設(shè)計流體動力學(xué)是船舶設(shè)計的重要基礎(chǔ)，用于優(yōu)化船體形狀和推進(jìn)系統(tǒng)。水利工程流體動力學(xué)在水利工程中被用于設(shè)計水壩、水庫和水力發(fā)電站等。小結(jié)這節(jié)課我們學(xué)習(xí)了流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系，了解了伯努利方程的推導(dǎo)和應(yīng)用，以及流速的測量方法。9.1流體壓強(qiáng)和流速的關(guān)系1流速越大，壓強(qiáng)越小這是流體動力學(xué)中重要的規(guī)律，在許多現(xiàn)象中都有體現(xiàn)