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第十章 流体的力现象 §1. 在流体中运动 杨亮 一、三维目标： 1.知识与技能： ⑴知道流体压强与流速的关系； ⑵了解飞机和鸟类升空的原因； ⑶利用流体压强与流速的关系解释生活中的现象。 2.过程与方法： ⑴通过实验探究，认识气体、液体的压强与流速有关的现象， ⑵通过对鸟类羽翼的观察和探究，认识升力。 3.情感、态度与价值观： ⑴通过制作鸟翼模型，感受自然界的奇妙和人类的伟大。 ⑵让学生学习归类、类比、逆向思维以及观察分析概括信息的能力。 二、教学重、难点： 1.重点：流体压强与流速的关系； 2.难点：利用所学知识解释“升力”等常见现象。 三、教学器材： 水槽、碎纸片、塑料管，乒乓球、白纸、漏斗、吹风机等。 四、教学过程： ㈠小魔术引入： 将碎纸片放在玻璃缸中，手持一根洗衣机的排水管。想想，我们怎样不借助其他工具让纸片从塑料管里飞出来，有没有谁能够办到？学生可能很疑惑，不借助其他工具？接着老师演示，用力快速的甩动塑料管，纸片会不断从管内飞出来，仿佛天女散花，很神奇！想知道这是为什么吗？接下来进入我们今天的新课学习。 ㈡新课：在流体中运动 1.流体： 复习流体的概念：因为液体和气体具有很强的流动性，所以将液体和气体称为流体。前面我们学习了液体和气体流体静止时的压强特点。当它们流动时，压强还是一样吗？ 2.伯努利原理： 实验一： 将一颗乒乓球放到漏斗里面，对着漏斗吸、吹气，乒乓球会怎么样？学生会说乒乓球会掉下来。向学生展示乒乓球和漏斗，实验展示，让学生观察并描述现象。结果乒乓球没有掉下来。 实验二： 竖直拿住两张白纸，把两张白纸靠近，对着中间吹气。想想，会发生什么？让学生观察并描述现象。发现：纸片贴到一起了。 实验三： 将两个瓶盖放在盛水的水槽里，用注射器对准瓶盖中间喷水，想想，瓶盖会被水冲跑吗？实验发现，两个瓶盖运动到了更靠近的地方。 总结：在前面的几个实验中，我们吹气，喷水，目的都是让空气或水流动起来。我们看到了很有意思的现象。本来应该掉下的乒乓球却没有掉；吹气时纸片贴到了一起，喷水时两个瓶盖运动靠近了。它们的运动状态发生改变的原因是什么？因为受到了力的作用，那么这个力是如何产生的呢？ 1738年，丹尼尔·伯努利提出了伯努利原理：他认为对于流动的液体和气体，流速大的地方压强小，流速小的地方压强大。 也就是说，流动速度快的地方压强反而越小。现在，我们就可以解释前面的三个实验中产生这些现象的原因了。 实验一中，用漏斗对着乒乓球吹气。大家开始可能认为乒乓球会掉，结果没有掉，是因为乒乓球与漏斗之间的空气流速较大，压强较小，乒乓球靠外的部分和靠内的部分之间存在压强差。从而产生了一个指向漏斗的压力差。 实验二中，我们对着白纸中间吹气，两张白纸最后贴在了一起（让学生自己发言描述这个现象的原因）。也是因为白纸中间的空气流速较白纸外侧的空气流速大，外侧的压强大于内侧的压强，作用在纸的两侧，使得白纸受到向内的压力。 实验三中，瓶盖中间的水流速度大，压强小，瓶盖外侧的水流速度小，压强大，所以瓶盖受到一个指向中间的合压力。 通过这几个实验及理论分析，我们现在知道了流体流速与压强的关系。要求大家能够用自己的语言描述出实际现象的具体原因。 3.升力： 从古至今，人类都一直幻想能像鸟儿一样在天空自由翱翔。千百年来，人类一直幻想能像鸟类一样在天空自由翱翔。1891年奥托·李林达尔，模仿仙鹤翅膀的形状设计并制造了第一架滑翔机，帮助人类实现了飞行的梦想。 实验四： 每个学生准备一张长纸条。用手捏住一张长纸条，对着纸条上方平稳的吹气，做一做，说说看到了什么？纸条飘起来了。 我们学了伯努利原理，我们知道这是因为，纸条上方气流速度比下方大，压强小，上下表面存在压强差，因此受到一个向上的压力差，让纸条飘起来。 图片展示机翼造型和鸟类的翅膀截面形状。 提问：它们的形状有什么共同的特点？为什么它们的形状是这样的？学生讨论，分组发言。对回答不错的同学提出表扬。 纸条飘起来很类似飞机起飞的过程。当气流通过飞机机翼时，由于机翼上凸下平的特殊造型，使得机翼上方气流速度大，压强小，下方气流速度小，压强大，因此上下表面存在压强差。这个压强差使得机翼受到向上的压力差，我们把这个压力差叫做升力。当飞机在跑道上滑行越来越快，升力跟其重力相互平衡时，飞机便能腾空而起，冲上云霄！ 播放鸟儿和飞机升空的视频，加强学生的理解。 4.应用： 根据流体流速和压强关系，我们可以解释很多生活中常见的现象。 应用1：深圳地区，经常会有台风，市政府要求居民将简易房的屋顶加固，对于这一要求解释正确的是（ B ）。 A.屋顶上方空气流动速度大于下方，屋顶被向下压垮； B.屋顶上方空气流动速度大于下方，屋顶被向上掀起； C.屋顶上方空气流动速度小于下方，屋顶被向下压垮； D