在流体中运动
在流体中运动
《在流体中运动》教学设计方案定南县第三中学袁章坤教学设计思路这堂课主要围绕“流体压强和流速之间的关系？”和“鸟和飞机的升力如何产生？”这两个问题展开一系列探究活动。
实验探究活动内容主要是让学生在老师的点拨引导下利用生活中常见的器材，自己设计探究实验。
分小组亲身经历观察、操作、制作、实践等探究活动，这节课以“提出问题（设疑激趣）→猜想假设→设计实验→进行实验，收集证据→分析讨论，得出结论→应用解释生活生产中相关现象”为主线。
运用“讨论、实验、探究、创造、反思”的教学模式，培养学生逻辑思维能力、归纳总结的能力，通过小组实验讨论交流加强学生合作意识和协作精神。
由演示“吹风机吹乒乓球”实验等导入课题。
再引导学生应用本节物理知识分析“机翼”的形状特殊之处，从而认识升力产生的原因。
认识“乒乓球弧圈球”、“小汽车的压风片”工作原理等。
切实落实“从生活中走向物理，从物理走向社会”这一教学理念。
教学过程（1）设疑激趣导入课题用吹风机吹起乒乓球悬在空气中前后左右移动吹风机，乒乓球会跟过来，同时把乒乓球放在吹风机吹风通道旁边一松手乒乓球会被压入吹风通道内，以此设疑激趣，引导学生思考是什么使乒乓球总跟吹内通道走？（2）猜想假设通过比较乒乓球在静止的空气中和流动的空气中运动状态不一样，引导学生朝流体流动快慢，流体压强会发生变化这一方向思考。
让学生分组讨论，刚才实验中气体流动快与它压强大小之间存在什么样的关系？老师：哪个小组把你们讨论的结果报上来。
学生：回答问题师生共同总结：三种猜想气体流动越快，它的压强越大气体流动越快，它的压强越小气体流动越快，它的压强不变（3）分组设计实验，科学探究验证猜想学生：探究实验一：将两个乒乓球近距离放在“线槽”上，用吸管对着两球中间水平吹气观察两球的运动情况。
探究实验二：使用两张大小一样的纸并列平行自然下垂，静止后，用嘴向两纸中间吹气，将会看到什么现象？老师：叫一名学生到讲台前做一演示实验，将纸片拆成“小板凳”，叫学生正放和倒放“小板凳”向两凳脚中间吹气观察发现的现象。
在流体中在运动
§10.1 在流体中运动【学习目标】1、知道流体的压强与流速的关系：流速大的地方压强小，流速小的地方压强大；2、了解升力是怎样产生的。
3、了解生活中跟流体的压强与流速相关的现象。
【学习重点】流体压强与流速的关系【学习难点】了解升力的产生---------------------------------------------------预习案------------------------------------------------------1、和统称流体。
2、伯努利原理指------------------------------------教学案---------------------------（一）探究：流体压强与流速的关系I、用手握着两张纸，让纸自由下垂，在两张纸的中间向下吹气，请同学们先猜想这张纸将怎样运动？然后再动手做一做猜想：现象：II、把一张小纸条放在嘴边，用力从纸条上方吹气，请同学们先猜想这张纸将怎样运动？然后再动手做一做猜想：现象：分析1：在纸条上方吹气，纸条上方气体的流速下方气体流速，观察到的现象是纸条，说明纸条下方压强上方压强。
分析2：总结：。
流体在流速大的地方压强，流速小的地方压强。
----而这个原理就叫伯努利原理结论：气体在流速大的地方压强；流速小的地方，压强。
由上结论思考：用注射器向漂浮在水面上的两只小船间的水喷射水流，会出现什么现象？观察现象：分析原因：（二）探究升力的产生1、探究：鸟翼的升力是怎样产生的？（右图是鸟翼截面图）提示：迎面而来的风被鸟翼分成上下两部分，上下的弧长不等，两部分空气要同时到达翼后方，结合伯努利原理分析鸟翼上下方压强情况。
2、共同探究：飞机的升力是怎样产生的？八月秋高风怒号 卷我屋上三重茅分析：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。
物体受到的黏性摩擦力可通过物体在流体中移动时所受到的黏性阻力来计算
物体受到的黏性摩擦力可通过物体在流体中移动时所受到的黏性阻力来计算黏性摩擦力是指物体与流体之间由于黏性阻力而产生的力。
当物体在流体中移动时，流体颗粒之间的黏性作用会阻碍物体的运动，使物体受到一个与物体速度成正比，与黏性阻力系数成正比的阻力。
下面将介绍黏性摩擦力的计算方法。
黏性阻力的计算公式为：F = η * A * v / l其中，F为物体受到的黏性阻力，η为流体的黏性系数，A为物体受阻部分的横截面积，v为物体的速度，l为物体与流体之间的相对滑动长度。
黏性系数η是流体的一个物理特性，与流体的黏稠程度有关。
黏性系数越大，流体的黏稠程度越高，黏性阻力也会随之增加。
在实际计算中，可以采取不同的方法来确定黏性阻力。
以下是几种常见的计算方式：1. 微分计算法微分计算法通过微小位移的差分方法来计算黏性阻力。
通过将受阻物体在流体中的运动过程划分为无数微小时间段，并在每个时间段内计算微小位移所受到的黏性阻力，最后将所有微小阻力相加得到总的黏性阻力。
2. 积分计算法积分计算法通过将受阻物体在流体中的运动过程分解为一系列连续的步骤，并对每个步骤进行黏性阻力的积分计算。
通过不断积分，可以得到整个运动过程中物体受到的总黏性阻力。
3. 实验测定法实验测定法是通过实际操作来测定物体在流体中受到的黏性阻力。
实验中可以通过改变物体的速度、黏性系数等条件，测定不同条件下物体受到的黏性阻力，然后进行数据统计和分析，得出黏性阻力的计算结果。
需要注意的是，黏性摩擦力的计算涉及到流体力学和黏性流体的知识，需要结合具体的物体形状、流体特性和运动速度等因素进行综合考虑，才能得到准确的结果。
在实际应用中，通常需要借助计算机模拟和实验测试相结合的方法，来对物体受到的黏性摩擦力进行精确计算和验证。
总结起来，物体受到的黏性摩擦力可通过物体在流体中移动时所受到的黏性阻力来计算。
黏性阻力的计算可以采用微分计算法、积分计算法或实验测定法等不同的方法，具体取决于实际情况。
伯努利定理是在流体流动中____的应用。
伯努利定理是在流体流动中____的应用。
伯努利定理是在流体流动中能量守恒的应用。
它是由瑞士数学家伯努利（DanielBernoulli）于1738年提出的，被认为是流体力学中的基本定理之一。
伯努利定理的应用范围广泛，从飞机的机翼到水管的流量计都能用到它的原理。
伯努利定理的基本原理是：在流体运动中，当流速增加时，压力就会降低；相反，当流速减少时，压力就会升高。
这个原理基于能量守恒定律，即流体在运动过程中，能量总量保持不变。
因此，当流体在管道中流动时，它的动能会随着速度的增加而增加，而它的压力则会随着速度的降低而降低。
伯努利定理的应用非常广泛，以下我们将介绍一些常见的应用。
一、飞机的机翼设计在飞机的机翼上，伯努利定理被用来产生升力。
机翼上的曲率会使得空气在上方流速更快，而在下方流速更慢。
因此，上方的气压就会降低，下方的气压就会升高。
这种气压差就产生了升力，使得飞机能够在空中飞行。
二、水管的流量计在水管的流量计中，伯努利定理被用来测量水流的速度。
流量计中有一个窄的通道，水流经过这个通道时速度会增加，而压力则会降低。
通过测量压力差，就可以计算出水流的速度和流量。
三、水泵和风扇的设计在水泵和风扇的设计中，伯努利定理被用来计算泵或风扇需要产生的压力和流量。
通过计算流体的速度和压力差，就可以确定泵或风扇需要产生的功率和转速。
四、汽车的空气动力学设计在汽车的空气动力学设计中，伯努利定理被用来减少风阻和提高汽车的速度。
通过改变汽车的外形和空气流动的流线形状，可以使汽车的气流在运动中速度更快，从而减少风阻，提高汽车的速度。
总之，伯努利定理是在流体流动中能量守恒的应用。
它的应用范围非常广泛，从飞机的机翼到水管的流量计都能用到它的原理。
在工程设计和科学研究中，伯努利定理是非常重要的基本原理之一。
第三章 颗粒在流体中的运动
流体流动切应 力——动量扩 散
du ( t ) dy
颗粒迁移— —质量扩散
dC M ( D Dt ) dy
气固两相流多媒体课件
气固两相流多媒体课件
3.停止距离与层流底层之比
气固两相流多媒体课件
4.颗粒在管内的沉降实验结果（1）
气固两相流多媒体课件
5.颗粒在管内的沉降实验结果（2）
3.2 湍流中的颗粒运动
——苏绍礼、Ihrig & Kouh的研究成果
1、研究基本条件 正方形截面管道，尺寸76.3×76.3mm； 管内气流平均流速6.1~30m/s； 实验物料：玻璃珠，粒度100μm~200μm； 颗粒负荷：0~1.82kg/min；
管内雷诺数：Re<1.5×105;
气固两相流多媒体课件
3.1 引言 根据第二章对流动的工程区域划分，整个流动区域
可以分成Stokes Flow、Allen Flow 和Newton Flow三个区域，在
这三个区域中，颗粒周围的气体流动情况是不同的，所 受到的流体作用力（主要是曳力）是不同的，因而颗粒 的运动也将是有区别的。 运动着的颗粒周围的气流流动情况如下图所示
L v Rt dt v Tt 拉格朗日积分尺度
Tt Rt dt — —特征时间
0
0
Rt
vt1vt 2 v v
2 t1 2 t2
— —时间相关系数
气固两相流多媒体课件
3.管内颗粒的运动强度 •试验结果
气固两相流多媒体课件
•分析与说明 1) 与上图比较可知:颗粒的湍流脉动强度大于气体的湍 流脉动强度; 2) 颗粒运动过程中,轴向的湍流强度比垂直方向的湍流
物体在流体中运动所受到的作用力
物体在流体中运动所受到的作用力北京教育学院物理系叶禹卿在中学物理中，研究了自由落体、单摆、抛体、振动等物体的运动。
研究时，认为物体在空气和水（流体）中运动时，没有受到流体的作用力，物体的运动是“在理想情况下的运动”。
在进行中学物理教学时，应当让学生理解和掌握这种物体的“理想运动”规律。
但是也应当清楚：在流体中运动的任何物体，都受到流体的作用力，有些情况下的作用力还很大，明显地影响了物体的运动状态。
对于物体在流体中运动的实际情况，我们应当有所了解。
本文仅介绍实际流体对在其中运动物体的阻力、压力，研究一些在流体中运动的实际物体运动规律，简要分析和说明有关理论与实际联系一些问题。
一、对流体的认识流体由连续分布的介质组成，有自身的结构和特点。
物体在流体中运动时，对组成流体的介质有作用，也必定受到介质的反作用。
在过去的中学物理中，基本不讨论流体问题。
现在，初中和高中都增加了有关流体的内容。
例如，在高中实验教材第一册增加了“流体的阻力”“伯努利方程”等，对流体的主要性质及其运动规律做了简单分析。
1．流体具有易流性、粘性和压缩性易流性是流体在切向力作用下，容易发生连续不断变形运动的特性。
液体和气体与固体的差异，或者说流体最显著的特征就是具有“流动性”或者“易流性”。
如果对静止的流体施加一个切向力，即使这个力多么微小，流体也将沿着力的方向运动。
流体具有易流性的原因，是流体既不能承受拉力、也不能承受切向力。
由于流体具有易流性，所以流体没有固定的形状，并且在流动中能与外界发生各种传输作用。
理想流体和实际流体都具有易流性。
理想流体的易流性比实际流体更强。
气体只能传递纵波、液体主要传递纵波的原因就是流体的易流性。
理想流体是没有粘性的，其内各部分之间不存在切向作用力。
液滴在流体中的形变与运动行为
液滴在流体中的形变与运动行为概述液滴是液体形态的一种特殊表现，它在流体环境中具有独特的形变与运动行为。
本文将深入探讨液滴在流体中的形变机制和运动行为，涉及液滴的表面张力、流体流动、碰撞与分裂等关键过程。
1. 表面张力对液滴形变的影响表面张力是液体分子之间的相互作用力，使得液体表面呈现出一种特殊的性质。
在液滴形变过程中，表面张力起着重要作用。
1.1 表面张力与液滴几何形状的关系液滴的几何形状与表面张力密切相关。
根据杨-拉普拉斯方程，液滴的表面曲率与表面张力之间存在如下关系：∆P = 2γ / R其中，∆P是液滴内外压差，γ是表面张力，R是液滴的曲率半径。
根据该方程，可推导出液滴的几何形状与表面张力之间的关系。
例如，表面张力的增大会使液滴的曲率半径减小，从而使液滴呈现出更加球形的形态。
1.2 表面张力驱动的液滴形变表面张力不仅影响液滴的几何形状，还能驱动液滴的形变。
当液滴受到外力作用时，其表面会发生形变，这是因为受力使得液滴内外压差发生改变，从而导致液滴表面张力的不平衡。
这种表面张力的不平衡将驱使液滴形变，以减小表面能。
2. 液滴运动行为的动力学机制液滴在流体中具有多种运动行为，包括沉降、上浮、迁移、碰撞与分裂等。
这些运动行为是由流体环境中的动力学力量所驱动的。
2.1 流体流动对液滴运动的影响流体流动是液滴运动的重要动力来源。
流体中的运动导致了液滴表面作用力的改变，从而驱动液滴运动。
例如，当液滴处于不均匀流动场中时，流体对液滴表面的不平衡作用力会使液滴发生运动，迁移到流体中的特定位置。
2.2 液滴之间的碰撞与分裂液滴之间的碰撞与分裂是液滴运动中的重要现象。
当两个液滴相互接触时，它们之间会产生内外部压差，并且表现出共享壁面的特性。
这种内外部压差会导致液滴的形态变化，进而发生碰撞与分裂。
3. 液滴在流体中的应用液滴在流体中的形变与运动行为不仅有理论上的研究价值，还具有广泛的应用前景。
3.1 微流控和实验方面的应用液滴在微流控领域具有重要的应用价值。
流体运动中的绕流现象
流体运动中的绕流现象概述流体运动指的是液体或气体在外力驱动下发生的运动现象。
在流体运动中，经常会出现一些特殊的现象，例如绕流现象。
绕流现象指的是流体在遇到障碍物时，形成绕过障碍物的流动路径。
这种现象在自然界和工程实践中都非常常见，对于了解流体的运动规律以及优化流体的工程应用具有重要意义。
本文将从绕流现象的原理、影响因素及应用等方面进行探讨，通过分析相关实验研究和工程案例，深入了解绕流现象在流体运动中的重要性和发展现状。
绕流现象的原理绕流现象的产生主要是由于流体与障碍物之间的相互作用引起的。
当流体遇到障碍物时，会形成流体分层和速度分布的变化，从而导致流体绕过障碍物流动形成绕流。
绕流现象的原理可归纳为以下几个方面：1. 动量传递流体运动中的绕流现象是由于流体中质点的力相互作用引起的。
当流体流过障碍物时，由于障碍物表面与流体之间的摩擦力，会导致流体分子传递动量给障碍物表面。
这种动量传递会产生反作用力，使流体开始绕过障碍物流动。
这个过程中，障碍物表面的形状和材质对动量传递起着重要的影响。
2. 惯性效应在流体运动中，流体的惯性也是产生绕流现象的重要原因之一。
当流体流动的速度较大时，流体分子具有较大的惯性，因此在遇到障碍物时会产生绕流现象。
这种绕流现象在高速流动的情况下尤为显著，流体分子会在障碍物周围形成旋涡，并绕过障碍物流动。
3. 障碍物形状和大小障碍物的形状和大小也对绕流现象起着重要的影响。
当障碍物的形状和大小与流体流动的特性相匹配时，绕流现象会更加明显。
例如，当流体遇到一个圆柱体时，会形成一个稳定的绕流区域；而当流体遇到一个尖锐的障碍物时，会形成一个不稳定的绕流区域。
因此，通过调整障碍物的形状和大小，可以控制绕流现象的发生和发展。
绕流现象的影响因素绕流现象被广泛应用于工程实践中，因此了解绕流现象受到的影响因素对于合理设计和优化工程具有重要意义。
以下是常见的影响因素：1. 流体性质流体的性质对绕流现象的发生和发展具有重要影响。
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为了作一个识别洞穴的记号；丙：挖洞时泥
土就近堆放。你的猜想是_____________。
(2)分析:若风如箭头所
2
示的方向吹过，根据空 1 气流速大的地方，气体
压强小的原理，是__洞
口处气压低。(填“1”、“2”)
(3)结论风从平坦的洞口__， 从隆起的洞口__, 这20是21/3/犬9 鼠的空调系统。(填“出”、“入”25)
谢 谢！
让我们共同进步
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练习
1．物理学中把具有______的液体 和气体统称为流体．流体的压强与
____有关，___越大的位置压强反 而越小．
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2．几十吨重的飞机能够腾空而起的 原因在于飞机的机翼，迎面吹来的 风被机翼分成上、下两部分，由于 机翼横截面的形状上下不对称，机 翼上方气流速度大，对机翼的压强
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生活中的翼
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探究活动 1、在倒置的漏斗里放了一个乒乓球，用
手指托住乒乓球．然后从漏斗口向下用力 吹气，并将手指移开，乒乓球会下落吗？ 你能解释这种现象吗？
2、向一摞纸杯上方吹气，会出现什么 现象？怎样解释？
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讨论：为什么火车站台上都有一条安全线，
火车行驶时严禁人们进入安全线以内的区 域．
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3．轮船在水中平行航行时，为了安 全，都要保持一定的间距，若靠得 很近，极易发生碰撞．我们在江中 游泳时，也不能太靠近行驶的轮船． 用所学的知识解释其中的道理.
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（二）液体的压强与流速的关系
R
AB
C
D
将水平管子右端开口用塞子封住，然后向容
器R灌水，到达一定高度后停止灌水．容器R及三
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机翼的形状和鸟儿 机翼的形状是
的翅膀有些类似4
机翼的升力
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．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．2021/3/9
是可有可无的吗？
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2021/3/9
这是可有 可无的吗？
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气流偏导器，俗称“压风片”
它的作用是什么？
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气 流
像“装反了的机翼”
偏
导 器
上方压强大于下方
有
何 妙
给车身较大压力
用
增加了稳 定性
？ 加大了与地面摩 擦
增大了
2021/3/9
动力
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放映结束 感谢各位的批评指导！
个细管中的液面停在同一高度上．在同一水平面
上a、b、c点处压强都相等，这时的压强是流体在
静20止21/3时/9 的压强．
20
（二）液体的压强与流速的关系
如果将水平管子D端的塞子拔去，同时 向容器R注入水，管子中的水在流动时，在 装置的不同地方，流速会一样吗？
水流动时，R中的水面与A、B、C管中的
水面高度会有什么变化，哪个更高？
1、 把一张小纸条放在嘴边，用力从纸条 上方吹气，会看到什么现象？
2、 向两张纸片中间吹起， 会出现什么现 象？ 猜想这张纸将怎样运动？ 然后再动手做一做
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在气体中，流速越大的地 方压强越小
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伯努利原理
流体在流速大的地方压强小， 流速小的地方压强大。
1、升力是怎样产生的？ 鸟翼的上下表面产生了压强差，这个压 强差就形成了鸟翼向上的升力
2、什么是升力？
升力，就是向上的力。 使你上升的力。
有很多种了。一般都是说在空气中。
也就是向上的力大于向下的力，其合
力可以使物体上升。 这个力就是升力。
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几十吨重的飞机为什么能腾空而起
适用范围：
液体和气体
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鸟儿是怎样飞翔的
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9
鸟儿是怎样飞翔的？
[解析]鸟向前飞翔，空气沿着鸟翼流过，由
于鸟翼横截面的形状上下不对称，在相同的 时间内，鸟翼上方气流通过的路程较长，因 而速度快，它对鸟翼的压强较小；下方气流 通过的路程较短，因而速度慢，它对鸟翼的 压强较大；这样在鸟翼的上下表面产生了压 强20差21/3/，9 这个压强差就形成了鸟翼向上的升1力0 。
______；下方气流速度小，对机翼 的压强_____．因此在机翼的 上下表面产生了_______， 这就是向上的升力．
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4、如下图所示，是草原犬鼠的洞穴横截 面示意图，洞穴深达两米，洞穴有两个 出口，一个是平的，另一个有隆起的圆 形土堆。
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（1）猜想 甲：是为了建一处瞭望台，乙：是
(5)如图所示：是一种太阳能汽车的剖面图， 从形状上看，这种汽车高速行驶时，对地
面产生的压力F1与停在水平地面产生的压 力F2相比( A ) A F1<F2 B F1>F2 C F1=F2 D 无法比较
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是可有可无的吗？
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是可有可无的吗？
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第十章 流体的力现象
第一节 在流体中运动
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朱爱红
1
1、 什么是流体？
液体和气体有很强的流动性，统称为流体 2、流体压强的特点
流体不仅对与之接触的物体施加压强，在 流体的内部也存在压强
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2
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3
下图是鸟儿翅膀的截面图：
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流动气体的压强跟流速有什么关系？ 探究活动２