流体流速与流体的关系
流体与流速的关系
第十四章
第四节
流体压强与流速的关系
流体：把流动的气体和液体统
称为流体。
做一做
探究活动2 在离桌边２－３cm 处放一铝质的硬币，在 硬币前10cm左右放一高 约为2cm放一直尺或钢 笔支起一个栏杆，在硬 币上方沿着与桌面平行 的方向用力吹一口气， 硬币就可能跳过栏杆， 比比看谁能使硬币跳得 最高，是什么力使硬币 跳起来？
图4
实战演练3
（09广东）有些跑车在车尾安装了一种“气流偏导 器”，如图5所示，由于“气流偏导器”上表面平直， 下表面呈弧形向下凸，当跑车高速行驶时，流过它上方 小 的空气速度比下方空气速度 （选填“大或小”）， 大 （选填“大 此时，上方空气压强比下方空气压强 下 或小”），这样，“气流偏导器”受到一个向 （选填“上或下”）的压力差，从而使车轮抓紧地面。
方压强小
请举出一个应用这一原理的实例 飞机的机翼
上凸下平
1、流体压强与流速的关 系：在气体和液体中，流 速越大的位置压强越小 2、飞机的升力：机翼上 下表面的压强差
B．伞上方的空气流速大于下方
C．伞上方的空气流速等于下方
图3
D．伞上方的空气流速小于下方
实战演练1
(09娄底)生活处处有物理，留心观察 皆学问。厨房中也包含着很多物理知识。 如：抽油烟机在工作时由于转动的扇叶 处气体的流速大，压强 小 ，从而在周 围大气压的作用下将油烟压向扇口排出。
实战演练2
（09江西）如图4所示,是我国海军舰艇赴 亚丁湾护航时的情景.护航编队一般采用前 后护航形式，而不采用“并排”护航，这 小 是因为流体流速大的地方 ， 压强 ,当 相撞 两船高速并排行驶时,容易发生 事故.
规律
流体流速大的位置， 压强小。流速小的地 方，压强大
流体的流速与流体的流速计算方法
流体的流速与流体的流速计算方法流体的流速是指在单位时间内流体通过某一截面的体积。
流体的流速计算方法会因不同的流体以及实际应用中的条件而有所不同。
下面将介绍一些常见流体的流速计算方法。
液体的流速计算方法：1. 壶口流速计算方法：壶口流速指的是液体从容器口部流出时的速度。
根据伯努利定律，可得壶口流速的计算公式为：v = (2gh)^0.5，其中v是流速，g是重力加速度，h是液体从容器口部到液面的高度差。
2. 管道流速计算方法：液体在管道中的流速可以通过流量公式来计算。
流量公式为：Q = Av，其中Q是单位时间内通过截面的液体体积，A是截面的面积，v是流速。
根据流量公式，可以通过测量截面的面积以及流体通过截面的体积来计算流速。
气体的流速计算方法：1. 喷嘴流速计算方法：气体从喷嘴中流出时的速度可通过流量公式来计算。
喷嘴流速的计算公式为：v = (2(P1-P2)/ρ)^0.5，其中v是流速，P1和P2分别表示喷嘴前后的压力，ρ表示气体的密度。
2. 管道流速计算方法：气体在管道中的流速可以通过流量公式来计算，公式与液体相同。
流体流速计算的实际应用：1. 工业流体控制：在工业生产中，流体的流速计算是非常重要的。
例如，在管道输送中，需要通过计算液体或气体的流速来确定管道的尺寸和流量，以保证工艺的正常运行。
2. 水力学研究：水力学研究需要通过流速计算来分析河流、水库等水体的流动情况，以及水力机械的设计与性能评估。
综上所述，流体的流速计算方法是通过不同的公式来计算液体或气体在不同条件下的流速。
在实际应用中，根据具体的需要选择合适的计算方法，并进行准确的测量和计算，以满足工程设计和科研研究的需求。
流体的流速和流量
流体的流速和流量流体力学是研究流体的力学性质和运动规律的学科。
在流体力学中，流速和流量是两个重要的概念，它们描述了流体在空间和时间中的运动状态和特性。
本文将详细介绍流体的流速和流量，以及它们之间的关系和计算方法。
一、流速的概念和计算方法流速是指流体单位时间内通过某一横截面的体积。
通常用符号V来表示流速，单位可以是米每秒（m/s）或厘米每秒（cm/s）等。
在流体力学中，流速是描述流体运动的重要参数之一。
计算流速的方法有多种，常用的有以下几种：1. 平均流速：平均流速是指流体通过某一横截面的平均速度。
它可以通过测量流体通过横截面的流量和横截面积来计算。
设流量为Q，横截面积为A，则平均流速V可以用以下公式表示：V = Q / A2. 体积流速：体积流速是指单位时间内通过某一横截面的体积。
在某些情况下，流体的流速可能随着位置和时间的变化而变化，此时需要考虑空间和时间中的体积流速。
体积流速可以用以下公式表示： V = dV / dt3. 瞬时流速：瞬时流速是指流体在某一瞬时时刻通过某一横截面的速度。
它可以通过测量流体通过横截面的流量和流过时间来计算。
设流量为Q，流过时间为Δt，则瞬时流速V可以用以下公式表示：V = Q / Δt二、流量的概念和计算方法流量是指单位时间内通过某一横截面的流体体积。
通常用符号Q来表示流量，单位可以是立方米每秒（m³/s）或升每秒（L/s）等。
流量描述了流体运动的强度和数量。
计算流量的方法和计算流速的方法相似，常用的有以下几种：1. 流量的直接测量：可以通过使用流量计等设备直接测量流体通过横截面的流量。
2. 流速和横截面积的乘积：可以通过测量流速和横截面积，计算流体通过横截面的流量。
设流速为V，横截面积为A，则流量Q可以用以下公式表示：Q = V × A3. 流速的积分：当流速随着位置和时间的变化而变化时，可以通过将流速在横截面上积分，得出流体通过横截面的流量。
流体与流速的关系
2、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
讨论：为什么在河中行驶的两条船 不能靠的太近？
动画分析
几十吨重的飞机为什么能腾空而起？
奥秘——飞机的机翼
3、飞机升力的产生：动画分析
迎面吹来的风被机翼分成两部分，由于机翼横截 面形状上下不对称，在相同的时间里机翼上方气流 通过的路程长，所以速度大比下方气流大．最后得 出结论：气流在机翼上下表面由于流速不同产生压 力差，这就是向上的升力。
今天的收获
1、流体：液体和气体的统称 2、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
3、飞机升力的产生：机翼上下
方所受的压力差形成向பைடு நூலகம்的升力
作业：
运动员用三种不同的击球方法把乒乓球从同一击 球点打到乒乓球台上的同一落点，一种是上旋 （沿图中逆时针转），一种是下旋（沿图中顺时 针转）还有一种是不旋转，球的运动轨迹如图所 示，判断每条曲线各是哪种方法？实际做一做， 说明理由。
再
见
流体力学中的流速与速度梯度
流体力学中的流速与速度梯度流体力学是研究流体运动规律的学科，涉及到流体的速度、流速以及速度梯度等概念。
在流体力学中，流速与速度梯度是两个重要的参数，它们对于描述流体运动的特性和行为起着关键作用。
流速流速是流体中某一点在单位时间内通过该点的流体体积的量。
它是描述流体运动快慢的重要指标，决定了流体的实际运动速度。
在流体力学中，流速的单位通常为立方米每秒（m/s）。
流速可以用流体通过某一截面的质量流量来表示，质量流量定义为单位时间内通过某一截面的流体质量的量。
流速的大小取决于多种因素，如流体的性质、流体所受到的外力、流体所处的环境等。
在流体力学中，流速可以通过流体动量定理来计算，动量定理表明，流体的动量变化与所受到的力的作用有关。
流速的分布可以是均匀的，也可以是不均匀的。
在实际应用中，流体通常存在着各种各样的流速分布特征，例如，流速在管道中常常是非均匀的，因为管道的截面形状和管道壁面的粗糙程度会影响流体的流速分布。
速度梯度速度梯度是描述流体速度随着位置变化的变化率。
它指示了流速在空间中的分布情况，并提供了有关流体流动方式的重要信息。
在流体力学中，速度梯度可以通过速度矢量的偏导数来计算。
速度矢量是一个描述流体运动的矢量，包含了流体的速度和流动方向等信息。
通过计算速度矢量各个分量的偏导数，即可得到速度梯度。
速度梯度的大小与流体速度的变化程度有关。
当速度梯度较大时，表示流体速度在空间中的变化很剧烈；当速度梯度较小时，表示流体速度在空间中的变化较为平缓。
速度梯度可以用来描述流体的流动状态。
当速度梯度为零时，表示流体速度是均匀分布的，没有速度差异；当速度梯度非零时，表示流体速度在空间中存在变化，有速度差异。
速度梯度的存在导致了流体的各种运动方式。
当速度梯度很小时，流体呈现出层流运动的特点；当速度梯度很大时，流体呈现出湍流运动的特点。
层流和湍流是流体力学中两种不同的流动状态，对应着不同的流速和速度梯度。
流速与速度梯度的关系流速与速度梯度是密切相关的，它们彼此影响，并共同决定着流体的运动方式。
流体与流速的关系
答：两船平行行驶，海水相对于船体向后流动，流经两船 之间的水流速度大，压强小，两侧较大的水压将两船推向 中间，使船相撞。
将一枚轻铝质硬币放 离桌边3cm～5cm处，在硬 币前10cm处用直尺或钢笔 架高约2cm,使嘴巴靠在桌 边，沿着与桌面平行的方 向吹气（不准吹硬币）。 使硬币翻越直尺或让硬币 跳得更高。
生了 压强差 ，这就是向上的升力。
3. 高速航行的轮船如果靠得太近，两船 内侧的流速_大__于__外侧的流速，所以内 侧的压强_小_于___外侧的压强，船体 在不__平__衡_力作用下，会发生碰撞事故 (选填“大于”、“小于”、“平衡”或“ 平衡”)。
4将一张薄纸的一端靠近下嘴唇，另一端自 然下垂，沿纸的上方水平吹气，手中的纸将
实战演练2
（09江西）如图4所示,是我国海军舰艇赴 亚丁湾护航时的情景.护航编队一般采用前 后护航形式，而不采用“并排”护航，这 是因为流体流速大的地方 ， 压强小 ,当 两船高速并排行驶时,容易发生相撞 事故.
图4
实战演练3
（09广东）有些跑车在车尾安装了一种“气流偏导
器”，如图5所示，由于“气流偏导器”上表面平直，
下表面呈弧形向下凸，当跑车高速行驶时，流过它上方
的空气速度比下方空气速小度
（选填“大或小”），
此时，上方空气压强比下方空气压强大 （选填“大
或小”），这样，“气流偏导器”受到一下个向
（选填“上或下”）的压力差，从而使车轮抓紧地面。
图5
赛车尾翼的导流板
今天的收获
1、流体：
把流动的气体和液体统称为流体
规律
流体流速大的位置， 压强小。流速小的地 方，压强大
流体的压强与流速的关系
知识点一：流体压强与流速关系1、流体：液体和气体。
2、液体压强与流速的关系：在气体和液体中，流速越大的位置压强越小。
【微点拨】流体压强与流速关系1、流体：物理学中把没有一定形状、且很容易流动的液体和气体统称为流体，如：空气、水。
2、流体压强与流速的关系：气体流速大的位置压强小；流速小的位置压强大。
液体也是流体。
它与气体一样，流速大的位置压强小；流速小的位置压强大。
轮船的行驶不能靠得太近就是这个原因。
知识点二：流体压强的应用1、飞机的升力的产生：飞机的机翼通常都做成上面凸起、下面平直的形状。
2、当飞机在机场跑道上滑行时，流过机翼上方的空气速度快、压强小，流过机翼下方的空气速度慢、压强大。
3、机翼上下方所受的压力差形成向上的升力。
【微点拨】流体压强与流速关系及应用1、生活中跟流体的压强相关的现象：(1)窗外有风吹过，窗帘向窗外飘；(2)汽车开过后，路面上方尘土飞扬；(3)踢足球时的“香蕉球”；(4)打乒乓球时发出的“旋转球”等。
2、生活中与流体压强的解答方法：在实际生活和生产中有许多利用流体压强跟流速的关系来工作的装置和现象，如飞机的机翼形状、家用煤气灶灶头工作原理、小汽车外形的设计等。
利用这些知识还可以解释许多常见现象，如为什么两艘船不能并排行驶、列车站台上要设置安全线等。
(1)首先要弄清哪部分流速快，哪部分流速慢；(2)流速快处压强小，压力也小，流速慢处压强大，压力也大；(3)流体受压力差作用而产生各种表现形式和现象。
例如：如图是非洲草原犬鼠洞穴的横截面示意图，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洞的洞口堆成了包状，是为了建一处视野开阔的嘹望台，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?那样不是有两个嘹望台了吗?实际上两个洞口形状不同，决定了洞穴空气的流动方向。
吹过平坦表面的空气运动速度小，压强大；吹过隆起表面的空气流速大，压强小。
流体力学中的流体压力与流速关系
流体力学中的流体压力与流速关系流体力学是研究流体力学性质和行为的学科。
在流体的运动中，流体压力与流速之间存在着紧密的关系。
本文将探讨流体力学中流体压力与流速之间的关系，并对其进行深入分析。
1. 流体力学中的压力概念在介绍流体压力与流速之间的关系之前，我们首先需要了解流体力学中的压力概念。
压力是指单位面积上受到的作用力。
对于流体而言，压力是由于分子之间的碰撞以及流体对容器壁的作用而产生的。
流体中任意一点的压力可以用以下公式表示：P = F/A其中，P表示压力，F表示力，A表示面积。
根据上述公式，我们可以看出，压力与受力的大小和受力的作用面积有关。
2. 流体压力与速度变化关系流体力学中，流速是指流体在单位时间内通过某一横截面的体积。
我们可以用以下公式表示流速：v = Q/A其中，v表示流速，Q表示通过横截面的体积，A表示横截面的面积。
从上述公式可以看出，流速与通过横截面的体积和横截面的面积有关。
根据伯努利定理，流体动能、静能和压力之间存在着基本的关系。
当流速增大时，流体动能增加，而静能相应减小。
根据能量守恒定理，总能量保持不变，所以要使得总能量不变，压力必然会减小。
这说明了流速与流体压力之间的关系。
3. 流速增大对压力分布的影响在流体力学中，当流速增大时，流体压力会发生变化。
具体来讲，流速增大会导致流体的动能增加，静能减小，从而使得流体压力降低。
这种情况在管道中特别明显，被称为伯努利效应。
由于伯努利效应的存在，流体在管道中流动时，速度增大的地方其压力也会降低。
因此，在限制条件相同的情况下，流速越大，压力越小。
这对于一些应用如水力发电、气流传输等具有重要意义。
4. 实际流体压力与流速关系的工程应用流体压力与流速的关系在很多工程领域都有重要的应用。
例如，水力发电厂中，水通过涡轮机转动，将机械能转化为电能。
水流经过涡轮机时，速度增大，压力减小，从而驱动涡轮机运转。
此外，在管道输送液体或气体时，通过控制流速可以控制流体的压力。
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2.通过学生主动探究，让学生体会到科学探究的乐趣和认识规律的快乐，培养学生的动手能力和创新意识。
3.领略流社会意识。
教学重点、难点
教学的重点是流体压强与流速的关系，难点是利用流体压强与流速的关系解释相关现象。
教学资源
教师自带的硬币，纸片。
流体流速与压强关系教学过程描述
《流体压强与流速的关系》教学设计方案
山西师范大学孙枝莲
课题名称
流体压强与流速的关系（第九章压强第四节的内容，新课标人教社教材）
科目
物理
年级
八年级下册
教学时间
1课时
学习者分析
学生是在已经对压强、液体压强、大气压强有了了解，但对生活中一些常见的现象还不清楚，但有感兴趣想知道为什么的背景下来学习的。学生在兴趣的激励下学习，有利于知识的接受。
教学活动1
提出生活中“火车进站要站在警戒线外”这一常识，向学生提问，激起学生学习的兴趣，引起他们的思考。
教学活动2
二、建立概念
结合身边的物体，让学生对流体有感性的认识，给出流体的概念。（板书在副板书区）
教学活动3
三、观察实验，分析实验
1．把事先准备好的硬币分给学生一枚，教师与学生从上方吹硬币。
2．引出问题：硬币为什么“跳”起来？对硬币进行受力分析，学生发现硬币受到的向上的力是由于吹上方空气产生的。在这一环节对教师进行连环式提问，学生自己发现硬币跳起来的原因。（将问题及受力分析图板书在主板书第二）
教学活动4
四、总结实验，解释现象
1.在总结上述实验后，让学生解释吹纸片时纸片往回合而不是分开的原因。
2.学生自己列举生活中的关于流速与压强的现象，并进行解释，尤其是液体内部。（将结论板书在主板书第三板块）
教学活动5
五、应用知识
1.引导学生应用所学的知识对飞机飞起来的原因进行分析，能够让学生有满足感。（将分析过程板书在主板书第三板块）
教学目标
1、知识与技能
1.通过实验，能总结出流体的压强与流速的关系。
2.能利用流体的压强与流速的关系解释升力产生的原因，进而解释飞机在空中飞行的原因。
3.能利用流体的压强与流速的关系解释生活中的有关现象。
二、过程与方法
1．经历探究流体的压强与流速的关系的实验过程，感受液体的压强
三、情感态度与价值观
1.在观察实验的过程中，培养学生实事求是、尊重自然规律的科学态度。