大气压及流速与压强的关系
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流速和压强的关系原理
流速和压强有一定的关系,这是由于流体动力学中的质量守恒和动量守恒原理导致的。
1. 质量守恒原理:根据质量守恒原理,流体在流动过程中,其质量的流入量必须等于流出量。
假设流体通过管道流动,管道中单位时间内通过截面积A1和A2的质量分别为m1和m2,则质量守恒原理可写为m1 = m2。
根据流体的质量守恒公式m = ρAv(其中m为质量,ρ为密度,A为截面积,v为流速),可以得到ρ1A1v1 = ρ2A2v2,即ρ1v1 = ρ2v2,其中ρ1和ρ2分别为两个截面积处的流体密度。
根据该式可以得到:流速和密度成反比。
2. 动量守恒原理:根据动量守恒原理,流体在流动过程中,其动量量的流入量必须等于流出量。
流体在管道中存在压强,压强差使得流体产生推力,根据牛顿第二定律(F = ma),这个推力产生的加速度会改变流体的动量。
假设管道中单位时间内流体通过截面积A1和A2,单位时间内施加在流体上的推力分别为F1和F2,则根据动量守恒原理可得F1 = F2。
根据流体的动量公式mv,可以得到p1A1v1 = p2A2v2,即p1v1 = p2v2,其中p1和p2分别为两个截面积处的流体压强。
根据该式可以得到:流速和压强成正比。
综上所述,流速和压强之间存在直接正比关系。
当流速增加时,压强也会增加;当流速减小时,压强也会减小。
流速与压强的关系浙江省诸暨市阮市镇中楼曙燕流速与压强的关系分为气体流速与压强的关系和液体流速与压强的关系。
如图实验:用双手分别捏着两张纸条的一端,使它们垂挂在胸前。
沿两张纸的中间向下吹气,这时两块纸片就会互相靠近。
因为当从上方向两块纸片中间吹气时,两纸片中间空气的流速增大,压强减小,在外界大气压的作用下,两块纸片会向中间靠近.小结:气体的流速与压强的关系:气体的流速越大,压强越小;气体的流速越小,压强越大。
液体流速与压强的关系实验:在水面上放两只纸船,用水管向船中间的水域冲水,可看到分开的小船靠在了一起。
两船之间的液体流速快,压强小,两船外侧流速慢,压强大,造成了压力差,将两船挤在一起,说明液体压强也随流速的增大而减小。
小结:液体流速快,压强小;流速慢,压强大生活中有很多现象与此有关·每当疾驰的汽车通过时,路旁的纸屑、细草等常常被吸向汽车这是因为当疾驰的汽车通过时,车下空气的流速也加快了,所以压强就变小。
在外界大气压的作用下,路旁的纸屑、细草等就被“吸”向汽车。
·台风时常常会掀起屋顶?是因为起狂风时,屋顶上的空气流速大,产生的压强小于屋内的空气压强,所以并不是风掀起了屋顶,而是屋内的大气压把屋顶推出去的。
·行驶在河里的轮船,总是被迫偏向邻近水流较急的地方·如图是一种喷雾器,当把活塞向圆筒里压入时,可以把消毒液或杀虫药液喷成雾状.那是因为当把活塞问圆筒里压入时,圆筒里的空气就从圆筒末端的小孔A以很大的速度流出,因此小孔A附近的压强小于大气压强.于是容器E里药液表面上方的空气压强就迫使药液从小孔下方的细管B 上升,到达小孔A附近时,被空气流冲击,分散成为雾状。
流速与压强的关系通常可以用来解释一些现象例1、桌面上放着两只乒乓球,相距约1cm,如果用细口玻璃管向两球之间吹气,会发生什么现象?错解:向两只乒乓球之间吹气,因为乒乓球很轻,所以会看到乒乓球向两边滚动而离得越来越远。
第十二讲:大气压强 流体的速度与压强的关系知识提要:1.液体压强公式:P=ρgh ,液体的压强与液体的 和 有关,而与液体的体积和质量无关。
2.证明大气压强存在的实验是 实验。
3.大气压强产生的原因:空气受到 作用而产生的,大气压强随 的增大而 。
4.测定大气压的仪器是: ,常见 气压计测定大气压。
飞机上使用的高度计实际上是用 改装成的。
1标准大气压= 帕= cm 水银柱高。
5. 沸点与气压关系:一切液体的沸点,都是气压减小时 ,气压增大时 。
高山上用普通锅煮饭煮不熟,是因为高山上的 低,所以要用高压锅煮饭,煮饭时高压锅内气压 ,水的沸点 ,饭容易煮好。
6. 流速和压强的关系:在液体中流速越大的地方,压强 。
例题精析【例题1】有一根长为300mm 的一端封闭的玻璃管,灌满水银后倒插入水银槽中(外界气压为1标准大气压),如图1所示,当玻璃管顶不小心弄出一个小孔时,此时将看到( )A.水银从管顶的小孔喷出B.水银不喷出,仍充满玻璃管C.水银在管内下降一小段D.水银在管内下落到水银槽内的液面相平【解析】本题易错之处是认为水银会从管顶喷出。
实际上,外界气压为1标准大气压时,玻璃管内的水银柱能维持760mm 高度差,因玻璃管只有300mm 长,所以水银除充满玻璃管外,还对管顶有大小为460mm 水银柱的向上的压强。
当管顶开孔时,管顶处的水银受到外界的大小为760mm 水银柱的向下的压强,使得管内水银柱迅速下落,最终跟水银槽内的液面相平。
选项D 正确。
【例题2】已知1标准大气压的值约为105Pa ,小明同学想通过实验探究大气压究竟有多大。
他设计的实验方案是:将蘸水的塑料挂钩的吸盘按在光滑水平玻璃板上,挤出里面的空气,用弹簧测力计钩着挂钩缓慢向上拉,直到吸盘脱离玻璃板。
记录刚刚拉脱时弹簧测力计的读数,这就是大气对吸盘的压力。
再设法量出吸盘与玻璃板的接触面积,然后算出大气压,如图2所示。
他选择的实验器材是:量程为5N 的弹簧秤,底面积为5cm 2的吸盘。
流体压强和流速的关系
1.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。
总之,对于流体来说,流速越大的位置压强越小,流速越小的位置压强越大。
2.比如,管道内有一稳定流动的流体,在管道不同截面处的竖直开口细管内的液柱的高度不同,表明在稳定流动中,流速大的地方压强小,流速小的地方压强大。
这一现象称为“伯努利效应”。
备课时间:2012.11.20 学生:上课时间:2012.11.24 任课教师:
,大气压强作用
相等,即
,此液片上表面受到向下的管内水银压强水银传递到液片上表面,下表面受到管外气体向上的大气压强
即。
气压强,由于液片处于静止,所以左右表面压强相等,即
不接触,当大气压强是
大气压强,由于液片静止
:最大压强指的是当限压阀门刚被抬起将向外喷气时的压强。
设锅内气压为,大气压为
锅内气体通过限压出气口对限压阀的压力为大气压对限压阀的压力为,最大压强为:
.利用低压吸盘搬运玻璃B.离心式水泵
.船闸D.向钢笔胆中吸墨水
______.(填"变大
图8
学的角度看,这是
)由图甲所示的实验,可以得出流体的压强与流速之间有什么关系?
)在图乙所示的实验中,电扇转动后,托盘测力计的示数发生了什么变化?
)下列四种情形中,哪几种情形能够运用上述的实验规律进行解释?。
流速与压强的关系伯努利公式在我们的日常生活中,有一个神奇而又常常被我们忽略的现象,那就是流速与压强的关系。
这个关系可是藏着不少有趣的秘密,今天咱们就来好好聊聊。
还记得有一次,我在公园里散步。
那天风挺大的,我看到一个卖风筝的小摊。
摊主正拿着一个风筝展示,风呼呼地吹着。
奇怪的是,当风从风筝较窄的地方吹过时,风筝竟然被紧紧地压在了摊主的手上,而当风从较宽的地方吹过时,风筝就没那么紧贴了。
这让我一下子就想到了流速与压强的关系。
咱们先来说说什么是流速与压强的关系。
简单来讲,就是当流体的流速变大时,压强会变小;流速变小时,压强会变大。
这就好像是两个调皮的小伙伴,一个跑得快,力气就小了;一个跑得慢,力气反而大了。
这个关系有个大名鼎鼎的公式,叫伯努利公式。
它就像是一把神奇的钥匙,能帮我们打开流速与压强关系的神秘大门。
比如说,飞机能够飞起来,就多亏了流速与压强的关系。
飞机的机翼可不是平平无奇的,它上面是弧形,下面是平的。
当飞机向前飞行时,空气在机翼上方流动的路程长,流速就快,压强就小;在机翼下方流动的路程短,流速就慢,压强就大。
这样上下就产生了压强差,从而有了一个向上的升力,飞机就能在空中翱翔啦。
再看看我们家里用的喷雾器,你按压喷头的时候,里面的液体流速突然变快,压强变小,外面的大气压就把液体压成了雾状喷出来。
是不是很神奇?还有足球场上的“香蕉球”。
运动员踢出去的球一边旋转一边前进。
球旋转的时候,会带动周围的空气跟着旋转。
这样一来,球一侧的空气流速快,压强小;另一侧流速慢,压强大。
球就会在空中划出一道弯弯的弧线,像香蕉一样,让守门员防不胜防。
想象一下,在高速公路上开车,两车并排行驶的时候可危险啦。
因为两车之间的空气流速快,压强小,外侧的大气压就可能会把车往中间推。
所以啊,一定要保持安全车距。
在江河里航行的船只也是如此,如果两艘船靠得太近,中间的水流速度会变快,压强变小,两艘船就可能会被外侧的水压挤到一起,发生碰撞。
9章压强9.3大气压强 9.4压强与流速的关系知识点一:大气压强1.大气压强的产生原因:(1)空气受到重力作用;(2)空气具有流动性.2.大气压强的测量方法:转换法(或间接测量法).(1)托里拆利实验是利用大气压强等于玻璃管内水银柱的压强的原理来测量大气压强的.(2)在实验室里,我们常利用p=F/S的原理,利用弹簧测力计、刻度尺和吸盘(或注射器)等器材粗略测量大气压.不能利用公式p=ρ气gh气计算大气压强,这主要是因为大气的密度分布不均匀.1.小明在六盘水某学校实验室测得水的沸点是98℃,则该学校所在地大气压值 A.等于1个标准大气压B.大于1个标准大气压C.小于1个标准大气压D.水的沸点与大气压无关2. 下列事例中利用大气压强的是()A、护士给病人注射肌肉针B、用吸管喝饮料C、飞机的机翼设计成流线型D、用压力锅做饭3. 利用下列器材,不能完成的实验是( )A.探究压力作用效果与受力面积的关系 B.准确地测量液体压强的大小C.探究连通器的特点 D.证明大气压强的存在4. 下列现象中能说明存在大气压的是A. 火箭升空过程不断喷射高温燃气B. 坦克装有宽大的履带C. 医生推动活塞给病人注射药液D. 用吸管将杯中饮料吸入口中5. 下列现象中属于增大压强的是()6.下列四幅图对应的与气体压强有关的说法中,与实际不符的是()7.小辉在晚会上表演了一个节目,如图所示.他一只手握住胶管的中部,保持下半部分不动,另一只手抓住管的上半部,使其在空中快速转动,这时下管口附近的碎纸屑被吸进管中,并“天女散花”般地从上管口飞了出来.产生这一现象的原因是由于( )A .下管口空气流速大,导致下管口的压强大于上管口的压强B .下管口空气流速大,导致下管口的压强小于上管口的压强C .上管口空气流速大,导致上管口的压强大于下管口的压强D .上管口空气流速大,导致上管口的压强小于下管口的压强8. 护士给病人输液时,药水瓶上插着两根管,一根给病人输液,另一根通过瓶盖扎进瓶内药水中,如图所示.这根“闲置”管是为了利用________.由于针头较细,为确保药液的流速,需要将药水袋提升到相对针管一般不低于1.3 m 的高度,由此推算针管处受到的液体压强为__________Pa.(ρ药液=ρ水)A .骆驼具有宽 大的脚掌B .蚊子尖尖的口器可以插入皮肤吸允血液C .推土机有两 条宽大的履带D .火车轨道铺在枕木上__ __通器的两个上端开口,当用一个管子沿B开口吹气时,A开口一端的液面会__ _ _(选填“上升”、“下降”或“不变”)。
1.空气由于受作用,并且具有,因而空气内部存在,大气对浸在它里面的物体的压强叫做。
2.最著名的证明大气压存在的实验是。
3.最早测出大气压数值的实验是。
一个标准大气压的数值是。
4.一个成年人的身体表面积约为2 m2,在一个标准大气压下,一个人身体表面受到的大气压力约是 N,在这么大的压力下,人没有被压瘪是因为。
5.如图所示,装满水的玻璃杯盖上硬纸片后,扶着倒过来松开扶纸片的手后,纸片掉下来(填“会”或“不会”),这是因为。
6.阴天时,外界的大气压低于平时的大气压,人们呼吸时就会感到困难,这是因为外界气压低,肺必须用比平时扩张得才能把气体吸入。
7.大量实验表明:一切液体的沸点都是在气压减小时,气压增大时,高山上的大气压低,所以做饭时往往食物。
8.2003年5月21日,我国业余登山队A组队员成功登上珠穆朗玛峰.若珠穆朗玛峰顶部的大气压值为24cm水银柱高,约合__________kPa.
9.做托里拆利实验时,用一根长约1米、一端开口的玻璃管,充满水银后,将开口堵住倒插于水银槽内,则管中的水银液面会下降,降到一定高度时水银柱将。
如果将玻璃管倾斜,管中水银柱的长度将,但水银柱液面所在的高度将。
若用粗一点或细一点的玻璃管作这个实验,水银柱的高度将,这是因为在一定条件下,同一地区的大气压强如果管顶破一小洞,管内水银将。
10.一次龙卷风发生时,屋外气压急剧降到90 kPa;当时门窗紧闭,可以认为室内气压是标准大气压,粗略取作100 kPa.若室内屋顶的面积是100m2,这时屋顶所受到的内外压力的差额可达__________N,足以被掀飞.
11.飞机飞行时,机翼与周围的空气发生相对运动,相当于有气流迎面流过机翼。
由于机翼横截面的形状上下(填“对称”或“不对称”),气流从机翼上方通过时比从下方通过时路程长,流速(填“快”或“慢”),气流对机翼下方的压强,对机翼上方的压强,从而形成向的压强差,这就产生了向上的升力。
12.活塞式抽水机是利工作的,用活塞式抽水机最多能把水提到大约 m高处。
13.在一端封闭的玻璃管中,装入一段长10厘米的水银,如果大气压强为75厘米水银柱高,在图所示的三种放置情况下,管中封闭气体的压强:甲是厘米汞柱高,乙是厘米汞柱高,丙是厘米汞柱高。
14.在航海中,船只向前进,船上的人看见自已的船没有动,而水在向船只航行相反的方向流动.因此,如果两艘船靠得很近并肩行驶,如上图所示,两艘船将会 ,这是因为两船内侧水的流速于两船外侧水的流速,造成了两船内侧水的压强于外侧水的压强的原因.
15.打开水龙头,使自来水流过如图所示的玻璃管,在A、B、C三处,水的流速较大的是________处,压强较小的是_______处.
16.下列实验不能说明大气压存在的是()
17.做托里拆利实验时,测得大气压强值比真实值小,其原因可能是( )
A.玻璃管放得不竖直
B.玻璃管混入少量空气
C.水银槽内的水银太多
D.玻璃管粗细不均匀
18.如图是一个自制的水气压计,把它由东宝山的山脚移至山顶,玻璃管中的水柱的高度变化情况是(瓶口密闭不漏气,移动过程中整个瓶子没有与外界发生热传递)( )
A.降低
B.升高
C.先降低后升高
D.先升高后降低
19.内地青年应征入伍赴藏后,刚到达青藏高原时常会头晕、头痛、耳鸣,有的甚至恶心呕吐,其主要原因是( )
A.高原上气温偏低,经常下雪
B.高原上空气稀薄,气压偏低
C.高原上大气中二氧化碳含量较多
D.高原上道路崎岖,人体能量消耗过多
20.使用高压锅来煮食物时,它能够()
A.减小锅内压强,降低沸点
B.减小锅内压强,升高沸点
C.增大锅内压强,降低沸点
D.增大锅内压强,升高沸点
21.大气压与生产、生活、科研紧密相连,下面几个选项中,分析正确的是()
A.做托里拆利实验时,若有空气进入管内,则测出的大气压值比实际值大
B.人吸气时,肺的容积增大,肺内空气压强变小,大气压将外部空气压入肺内
C.用高压锅煮食物容易煮熟,原因是压强越大沸点越低
D.用吸盘能将玻璃板提起是分子引力的作用
22.氢气球在升空的过程中,氢气球的体积将()
A.变大
B.变小 C .不变 D.先变小后变大
23.如图所示,用力向B 管中吹气,这时A 管中的水面会如何变化
( )
A.变大
B.变小 C .不变 D.先变小后变大
24.如图所示,将量简倒扣水中,里面充满水,将量简向上提的过程
中,保持简口不离开水面,则量筒内( )。
A .充满水
B .没有水
C .有水,但不满,水面上方是真空
D .有水,但不满,水面上方是空气
25.下列现象中没有利用大气压强的是( )
A .把药液注射进肌肉里
B .用吸管吸瓶中的饮料
C .茶壶上留有小孔
D .利用离心水泵抽
26.水银曲管气压计的构造如图所示,被封闭的一端是真空的,开
口的一端与大气相通。
根据图中所示的数据,这时大气压强为( )
A.90厘米水银柱高
B.75厘米水银柱高
C.85厘米水银柱高
D.难以读出,因无刻度
27.在大试管中装满水,将小试管的一半插入大试管中,现在将它们迅
速倒过来,如图所示,会发生的现象是 (
)
A .小试管掉下来,水从大试管流出
B .水从缝中流出来,小试管原处不动
C .水从缝中流出来,小试管向上运动
D .水和小试管都不动
28.将一个两端开口的玻璃管的一端蒙上一层橡皮膜,灌满水后,用手堵住另一端开口,倒过来插入水中,如图所示,松手后,橡皮膜的形状是 ( )
A .平的
B .凸起的
C .下凹的
D .无法确定
29.平铺在光滑水平桌面上的报纸,只能慢慢掀起来,如果掀的过快,往往会
掀烂,这主要是因为( )
A .由于惯性,报纸要保持原来静止状态
B .由于大气压压着报纸,纸下未来得及进气
C .由于重力的作用
D .以上都不是主要原因
30.如图所示,矿泉水瓶装满水后,用乒乓球盖严瓶口,手按着乒乓球把瓶子倒过来,放手后水不会流出来,这是 ( )
A .因为乒乓球堵着了
B .大气压托住了乒乓球
C .矿泉水瓶对水有吸引力
D.乒乓球太轻了
31.如图所示抽水机,当活塞S向上提起的过程中,不会发生的现象是( )
A.活塞S上提到出水口Q前,水将被向上抽起
B.活塞S高于出水口Q时,有水从出水口流出
C.活塞S高于出水口Q时,水将流回水槽中
D.活塞S上提时,管内水面不能超过出水口Q
32.若地球的表面积为S,那么,地球表面大气的质量是多少?(用字母表示)
33. 在一个标准大气压下,水的沸点是100℃,如图,中小试管B装有热水,悬放在
正在加热盛有沸水的烧杯A中,试管B中的水不能沸腾,要使试管中水沸腾,可采
用的两种方法分别是:(1)__________________________(2)________________
_______.
34.用力压气球,气球会爆破;打足气的自行车车胎在阳光曝晒也会爆破,生
活中还有很多类似的现象,于是小红同学提出:质量一定的气体压强大小与哪些因素有关呢?请你根据上述例子、生活经验和所学知识提出猜
想。
(至少写出两个)
你的猜想:
⑴_____________________________________
⑵______________________________________
35.如图所示,将试管口朝下放在酒精灯火焰上方加热3min~5min,立刻竖直插入盛水的容器中某深度不动.
(1)你猜想可能产生的现象是
(2)你猜想的依据是
36.如图是小华做“估测大气压的值”的实验示意图。
(1)请将下列实验步骤补充完整。
A.把注射器的活塞推至注射器筒的底端,排尽筒内的空气,然后用
橡皮帽封住注射器的小孔。
B.用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部,使绳的一端与弹簧测力计的
挂钩相连,然后水平向右慢慢拉动注射器筒.当注射器中的活塞刚开
始滑动时,记下,即等于大气对活塞的压力F。
C.用刻度尺测出注射器的,记为L,读出注射器的容积V,则
活塞的面积S= 。
D最后计算出此时大气压的数值p= (写出表达式)。
(2)实验中,小华正确使用了测量仪器,且读数正确,但她发现测量结果总是偏小,其主要原因是。