教科版八年级物理下册课件第10章流体的力现象

第10章 流体的力现象 思维导图 第十章 流体的力现象 第一节 在流体中运动 鸟儿能在天空中翱翔，大家知道是什么力托起鸟儿的吗？ 要弄这个问题请同学们集中思想学习《 在流体中运动 》 知识目标： 1 、了解流体的压强与流速的关系。 2 、了解飞机的升力是怎样产生的。 3 、了解生活中跟流体的压强与流速相关的现象 。 请同学们用5分钟左右对照目标自学教材P54～56内容。    1 912年秋天， “ 奥林匹克 ” 号正在大海上航行，在距离这艘当时世界上最大远洋轮 的100米处，有一艘比它小得多的铁甲巡洋舰 “ 豪克 ” 号正在向前疾驶，两艘船似乎在比 赛，彼此靠得较拢，平行着驶向前方．忽然，正在疾驶中的 “ 豪克 ” 号好像被大船吸引似的，一点也不服从舵手的操纵，竟一头向"奥林匹克"号闯去．最后，"豪克"号的船头撞 在"奥林匹克"号的船舷上，撞出个大洞，酿成一件重大海难事故． 这次海难事故是谁的错呢？我们先来做几个小实验,过后你就能找到答案了 探究 :流体压强与流速的关系 请观察演示现象并思考问题: 1.吹气时,两纸条会怎样? 2.吹气乒乓球会掉落吗? 3.注射器和注射器上面的小孔上谁喷出来的水柱高？ 吹 气 漏斗 试一试，怎样使乒乓球不下落？ 是谁托住了乒乓球？ 探究一：气体压强与流速的关系 实验一 “ 吹气 ” ，使纸条飘起来 . 从纸条上方吹气，纸条被托起，说明纸条上方的气压比下方的大气压 ___ 。 小 问题二：吹气使哪个位置的空气流速发生变化， 该位置的气压发生什么变化？ 问题一：是谁托起了纸条？ 分析论证 上下表面的压强差将纸条托起 。 纸条上方的空气流动起来，导致该处气压变 ____ 。 小 探究一：气体压强与流速的关系 如图，如何通过吹， 使两张纸向中间靠拢。 实验二 分析论证 吹气时，两张纸向中间 靠拢，说明内侧气压 外侧 大气压 。 小于 两纸中间的空气流速 ____, 使该处气压变小。 得出结论 在气体中，流速越大的位置，气压越小。 内外两侧压强差使两张纸向中间靠拢。 变大 静止时: 流动时: 流体压强与流速的关系：  流体在流速大的地方压强小，在流速小的地方压强大 飞机的升力的由来? 一、鸟是怎样飞翔的 探究 : 升力 鸟类的翅膀形状各异 , 飞行方式也各有不同 , 但它们有一个共同点 : 鸟翼的横截面边线是弯曲的。 用硬纸做一个鸟翼模型 , 在其中间插一个吸管 , 将模型放在一个直立的铁丝上 . 用嘴水平方向吹动鸟翼 , 观察气流对鸟翼模型的作用 . 水平的气流 , 能使鸟翼获得向上的升力 . 飞机和鸟类有相似的外形，飞机的研制成功是仿生的一个典型例子 。 飞机机翼做成上凸下平，航行时使机翼上方气流速度 _____ 下方气流速度，机翼上方的气压 _____ 下方的气压，由此产生的上下压力差就是飞机获得的 _____ 力。 大于 小于 升 飞机的升力是怎样产生的？ 机翼上下空气流速差越大，产生的压强差也越大。 飞机：利用“       ”升空 机翼获得的升力 相信大家都有过这样的经历：步行在雨中，我们会打一把伞．一阵大风吹来，雨伞会被向上吸起来．这是为什么呢？你能不能用今天所学的知识解释这个现象呢？ 知识与技能 1 、以下实例中，应用了流体压强与流速规律使物体向上运动的是（ ） Ａ . 气球的升空 Ｂ . 潜水艇上浮 Ｃ . 大型客机的升空 Ｄ . 火箭的升空 ２ . 草原犬鼠是大草原常见的小动物，它挖的洞有多个洞口，一些洞口比较平整，一些洞口由圆锥形土堆围成，这样吹过平整洞口的风运动速度     ，压强    ；吹过隆起洞口的风速度   ，压强    。因此，地面上的风由    的 洞口吹向    的 洞口，给犬鼠带来了凉风习习，改善了洞内的空气。 大 大 小 平整 隆起 Ｃ 小 草原犬鼠的空调系统 探索与创新 1 、赛车尾部气流偏导器的作用，主要是为了让汽车在高速行驶时，对地面的压力更大，提高汽车的抓地性能，能表示偏导器横截面形状的是（  ） 2 、想象一下，如果在气体和液体中流速大的地方压强大，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．喷雾器再怎么用力也喷不出雾来 A B C D Ｂ Ｃ 3、热电厂的烟囱，建得高的原因是（ ） Ａ．可以避免大气污染 Ｂ．高处气体流速小，压强大，可以保持炉内通风 Ｃ．高处气体流速大，压强小，可以保持炉内通风 Ｄ．高处气体流速大，压强大，可以保持炉内通风 Ｃ 今天的收获 流体压强与流速的关系：流体在流速大的地方压强小，流速小的地方压强大。 飞机升力的产生 ： 机翼上下方所受的压力差形成向上的升力 原因：机翼上方空气流速 压强 ；下方空气 流速 压强 ；产生向上的压力差。 应用：飞机 、 喷雾器、安全线、烟囱 大 大 小 小 第二节 认识浮力 一盏盏孔明灯冉冉升起到夜空中，闪烁着耀眼的光芒。孔明灯为何能够升入到空中呢？ 思考 其实，除了物体在空气中要受到空气的力，物体在液体中也要受到液体对它的力。 人在死海中 舰艇在水中 水中天鹅 一、什么是浮力 1 、浮力： 一切进入液体或气体中的物体，都受到液体或气体对它向上的力。 活动：感受浮力 1 、老师在水槽中分别放入乒乓球、铁块、木块，完成 P58 的活动 2 、学生活动：按照老师的实验感受浮力。 实验一：用手把乒乓球按入水中 乒乓球放在水底松手后它将怎样运动？为什么？ 松手后乒乓球将向上运动，它受到水对它一个向上的力。 用手把沉在水底的铁块托出，和在空气中托住感觉一样吗？ 感觉不一样，在空气中托住铁块比水中要重些在水中水要给铁块一个向上的力。 实验二：把物块从水中托出 用线把木块拉入水中，你有何感觉？观察线的方向？在水底松手后它将怎样运动？为什么？ 实验三：用线把木块拉入水中 观察现象： 物块在水中都受到了一个向上的力，这就是浮力 。 2 、浮力的方向： 1 ）老师先把物块挂在弹簧测力计上，然后用手向上托住物块，观察弹簧测力计的示数变化现象。 2 ）然后把物块放入液体中，再一次观察弹簧测力计的示数变化现象 G 物 F′ F F′ 比一比： G 物 F′ F′ 讲解： 从上面可以看出，物体在液体中受到液体的力的方向和用手托住施加力的方向是一致的。即： 浮力的方向和手的托力方向一样。 F F’ 3 ）浮力的方向 竖直向上 4 ）浮力的 施力物是液体 （气体）， 受力物是浸入液体 （气体）的物体 例： F 浮 F 浮 画出下列物体在水中所受浮力的示意图 氢气球上升 F 浮 二、浮力产生的原因 1 、学生阅读 P59 “ 浮力产生的原因” 2 、观看视频：浮力产生的原因 3 、老师讲解：浮力产生的原因 探究浮力是怎样产生的？ 浸在水中的正方体有 4 个侧面， 2 个上、下表面 侧面都在同一深度侧面均为平衡力 上面浅、下面深，上、下表面才存在压力差 浮力就是这样产生的 F 向上 F 向下 F 浮 = F 向上 — F 向下 计算浮力的方法： F 浮 = F 向上 — F 向下 压力差法 三、测量浮力 1 、老师先把物块挂在弹簧测力计上，读出示数。 2 、然后把物块放入液体中，再一次观察弹簧测力计的示数 讲解：从上面可以看出，物体在液体中弹簧测力计减小的示数就是液体对它的竖直向上的浮力。 3 、实验探究：测量浮力视频： 这种测浮力的方法叫做 实验称重法 G 物 F′ 实验称重法 先测出物体在空气中的重力 G 物，然后浸入液体中测出物体在液体中的示重 F‘ ，两者之差就是液体对物体的浮力。 计算浮力的方法： 四、讨论交流 沉在水底的铁球有没有受到浮力 1 ）阅读 P60 的讨论交流。 2 ）结论： 只要物体存在上下表面的压力差，液体中的物体就会受到浮力，与它的沉浮无关。 强调 1 ：如果物体 下表面不受到液体（气体）的向上的力 ，物体就 没有受到液体（气体）的浮力 。如： 插入水底淤泥中的竹竿、桥墩等。 强调 2 ：如果物体浮在液面上，物体一样要受到浮力，浮力的大小等于物体小表面的压力。即： F 浮 =F 向下 － 0N= F 向下 一、一切浸入液体中的物体都受到液体对它竖直向上的浮力 . 测量浮力的方法： 实验称重法 二、浮力产生的原因 压力差法 没在液体中的物体上下表面受到的压力差。 小结 例 1 、一铁块挂在弹簧秤上，在空气中称量时，弹簧秤的读数是 32 牛。把它全部浸在水中称量时，读数是 12 牛。铁块受到浮力是多少？ 已知： G 物 =32N ， F=12N 求： F 浮 解： 答：铁块受到 20N 的浮力。 1 、一桥墩浸没在水中的深度是 25m , 横截面积为 2m 2 ，它所受到的浮力为 ( ) 牛。 0 2 、重 9.8 牛的物体挂在弹簧秤上，如 果把它 1/2 的体积浸入水中，弹簧秤的 读数为 7.35 牛。物体在水中所受的浮 力为 牛。 2.45 思考与练习 3 、浸没在水中的某物体上表面受到的水的 压力为 20 牛，如果物体在水中受到的浮力 为 50 牛，那么物体下表面受到的水的压力 大小是 牛，方向是 。 70 竖直向上 4 、有一质量 10 千克的物体，当它浮在水面 上时，所受浮力是 牛，浮力的方向 是 。 98 竖直向上 科学探究：浮力的大小  浮力： 液体对 浸在 其中的物体有 竖直向上 的力。 知识回顾 浮力大小计算方法： 1. 称重法： F 浮 =G 物 -F 2. 压力差法： F 浮 =F 向上 -F 向下 3. 漂浮法： F 浮 =G 物 产生原因： 液体对物体上下表面的压力差 阿基米德的传说   两千多年以前，阿基米德为了鉴定金王冠 是否是纯金的，要测量王冠的体积，冥思苦想了很久都没有结果。一天，他跨进盛满水的浴缸洗澡时，看见浴缸里的水向外溢，他忽然想到： 物体浸在液体中的体积，不就是物体排开液体的体积吗？ 阿基米德（ 约公元前 287 ～ 212) 是古希腊物理学家、数学家，静力学和流体静力学的奠基人。 他在物理学方面的贡献主要有两项：其一是关于浮力问题；其二是关于杠杆问题。 一、 浮力的大小与什么因素有关？ 实验猜想： 猜想 1 ： 浮力可能与液体的密度有关 猜想 4 ： 浮力可能与物体的体积有关 猜想 3 ： 浮力可能与物体浸没在液体的深度有关 其它猜想： …… …… …… …… 猜想 2 ： 浮力可能与物体的密度有关 实验 探究：影响浮力大小的因素 通过上面的器材我们应用控制变量法能研究浮力大小与哪些因素有关？ 铁块 铁块 铜块 清水 浓盐水 1 2 3 设计实验 —— 猜想 1 ： 实验结论：浮力的大小跟 液体的密度有关。 浓盐水 清水 浮力可能与液体的密度有关 设计实验 —— 猜想 2 ： 结论：浮力的大小 跟物体的密度无关 A B 清水 清水 浮力可能与物体的密度有关 结论：浮力的大小跟 物体浸没液体中的深度无关 。 设计实验 —— 猜想 3 ： 清水 清水 清水 浮力可能与物体浸没在液体的深度有关 设计实验 —— 猜想 4 ： 结论：浮力的大小跟 物体浸在液体中的体积有关 。 清水 清水 清水 清水 浮力可能与物体的体积有关 1. 浮力的大小与物体的密度无关 2. 浮力随 液体密度增大而增大 3. 浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关 4. 浮力随 物体浸在液体中的体积（物体排开的液体的体积）增大而增大 分析数据得到结论： m 排 物体所受的浮力可能与 排开液体所受的重力有关 G 排 V 排 二、 阿基米德原理 实验探究：浮力大小与排开液体的关系 （ 2 ）制定计划与设计实验 ① F 浮 如何测？ G 排 如何测？ ② 为什么要收集溢出的水？ 怎样使收集的水恰为排开的水？ ③ 用什么样的容器接水？如何测排开的水重？ ④ 怎样安排实验顺序最为合理，为什么？ （ 1 ）提出问题： F 浮 与 G 排 有什么关系？ ① G 物和杯 =______N ② F 拉 =______N ； F 浮 = G 物和杯 － F 拉 = ______N ； ③ G 物、杯和水 =______N ； G 排 = G 物、杯和水 － G 物和杯 =_____N 比较 F 浮 与 G 排 ，你发现了什么？ （ 3 ）进行实验与收集证据 1 ．内容： 浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力，大小等于它排开液体所受到的重力。 2 ．数学表达式： F 浮 = G 排 = m 排 g= r 液 gV 排 阿基米德原理 —-- 液体的密度； V 排 —— 物体排开的液体的体积 对阿基米德原理的理解 1 、物体“浸在液体中”包括 “全部浸入（即浸没）” 和 “部分浸入” 两种情况。 不论物体是浸没还是部分浸入在液体里都受到浮力。对于同一物体而言，浸没时受到的浮力大，部分浸入时受到的浮力小，而且浸入的体积越小，所受的浮力也越小。 浸没 部分浸入 2 、浮力的大小等于被物体排开的液体受到的重力 。 ①浸没时， V 排 =V 浸 =V 物 ，此时物体所受的浮力等于排开液体所受的重力，即 F 浮 =G 液 =ρ 液 gV 排 =ρ 液 gV 浸 =ρ 液 gV 物 ②部分浸入时， V 排 =V 浸 < V 物 F 浮 =ρ 液 gV 排 =ρ 液 gV 浸 < ρ 液 gV 物 V 排 =V 浸 =V 物 V 排 =V 浸 < V 物 V 浸 3 、同一物体浸没在不同的液体中时，由于 液体的密度不同，所受的浮力也不同 . 根据公式 F 浮 =ρ 液 g V 排 ， 浸没时 ， V 排 = V 物 ， 当 ρ 液 不同时，浮力也随之变化 。 阿基米德原理的数学表达式： F 浮 = G 排 = m 排 g=ρ 液 V 排 g 说明： 1. 物体排开液体体积相等时，液体密度越大，浮力越大。 2. 液体密度相等时，物体排开液体体积越大，浮力越大 3. 阿基米德原理也适用于气体。 三、阿基米德原理的应用 无论物体是漂浮，悬浮还是沉在水中，它所受的浮力都等于排开的水所受到的重力。 讨论交流：死海之谜 在死海，海水的密度很高。人们可以轻松地在海面仰卧，甚至还可以看书呢！ 你知道这是什么道理吗？提出你的解释。和同学交流。 例题 边长为 3cm ，密度为 2×10kg/m 的一个立方体橡皮泥块，浸没在水中，受到的浮力是多少？如果把这块橡皮泥捏成一只小船，浮在水面，小船所受浮力是多少？ (g=10N/kg) 课堂小结： 浮力大小与什么因素有关 阿基米德原理 阿基米德原理的应用 4. 沉与浮 一、物体的沉浮条件 思考 浸在水中的物体，有的上浮，有的下沉。这是为什么呢？ 观察：鸡蛋的沉浮 取一枚新鲜鸡蛋，放在清水中，观察它在水中沉浮的情况。向水中慢慢加些盐，并轻轻搅拌，观察到鸡蛋怎样运动？如果再加些清水，又会发生什么现象？ A B C 现象 1. 下沉 F 浮 G 最终状态 漂浮 ( 静止在液体的表面） F 浮 =G 现象 3 ：悬浮 G F 浮 F 浮 =G （静止在液体内部） 上浮 F 浮 ＞ G 物 物体浮沉情况： ρ 液 > ρ 物 G F 浮 ρ 物 ρ 液 最终漂浮 悬浮 F 浮 =G 物 物体浮沉情况： ρ 液 = ρ 物 ρ 物 ρ 液 下沉 F 浮 鱼鳔 V 排 F 浮 F 浮 适中 适中 适中 = 鱼鳔 V 排 F 浮 F 浮 变小 变小 变小 < G G 抹香鲸靠加热或冷却脑油来控制沉降 乌贼的骨中包含有许多小的充气隔室 鹦鹉螺具有螺旋形的外壳，壳内有很大的充气囊 二、控制沉与浮 1 、潜艇 潜艇通过水箱的充水或排水来改变自身的重力 动手做：做一个潜艇 潜艇的应用 潜艇最早用于军事侦察和袭击，现在也用于深海考察，为开发海洋、获得新资源提供信息。 观光潜艇能让游客欣赏到神秘的海底景观 2 、热气球 热气球通过改变自身体积以改变浮力来实现浮沉 动手做：做一个热气球 3 、浮船打捞 讨论交流：打捞中山舰 1 ． 关于浸在液体里的物体所受的浮力，下列说法中 不正确 的是 （ ） A ．浮力的方向竖直向上； B ．浮力的施力物一定是水； C ．浮力的大小与排开液体的质量成正比； D ．实心的铁球也能浮在液面上． 2 ．用手将一个木球放入水中某一深度后，松开手，木 球上浮，在木球未露出水面的时候，下列说法中 正 确 的是 （ ）    A ．木球所受的重力、浮力都不变；    B ．木球所受的重力不变，浮力变大； C ．木球所受的重力、浮力都变小； D ．木球所受的重力不变、浮力逐渐变小． A B 3 、密度均匀的实心物体悬浮在水中，将物体截成大小不等的两块后，仍放入水中，则（ ） A 、大块下沉，小块悬浮 B 、大块下沉，小块上浮 C 、两块都上浮 D 、两块都悬浮 D 4 、将体积相同的 A 、 B 、 C 三个小球投入水中 , 出现如图所示的三种情况，下列关于对三个小球受到的浮力大小的说法正确的是（  ） A   A 球浮在水面上，受到的浮力最大 B   C 球沉在底部，受到的浮力为零 C   A 球受到的浮力与 B 球受到的浮力相等 D   B 球受到的浮力与 C 球受到的浮力不相等 A B C C 5 、浸没在液体中的物体，它在液体中的深度越深，受到 的浮力（  ） A 、越大    B 、越小   C 、不变    D 、都有可能 6 、一实心铁球分别浸没水、酒精、水银中，受到浮力最大的是（ ） A 、水 B 、酒精 C 、水银 D 、无法确定 水 酒精 水银 C C 7. 一量筒内装有 60 毫升的水，把一个质量为 20 克的物体放入该量筒后液面升高到 75 毫升处，则该物体最后在水中的状态是（ ） A ．一定漂浮 B ．一定下沉 C ．可能漂浮 D ．可能悬浮 B