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首页 高中物理知识 流体压强和流速的关系 速度公式及其应用 参照物及其选择 运动和静止的相对性 试题正文
  • 单选题
    2011年9月我国成功发射“天宫一号”飞行器，入轨后绕地球的运动可视为匀速圆周运动，运行周期为 T，已知地球同步卫星的周期为 T0，则以下判断正确的是（　　）
    A．天宫一号的轨道半径与地球同步卫星的轨道半径之比为
    3
    T2
    T 20
    B．天宫一号的角速度与地球同步卫星的角速度之比为
    T0
    T
    C．天宫一号的线速度与地球同步卫星的线速度之比为 
    3
    T
    T0
    D．天宫一号的向心加速度与地球同步卫星的向心加速度之比 
    3
    T 40
    T4

    本题信息：2013年青岛一模物理单选题难度一般 来源:未知
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本试题 “2011年9月我国成功发射“天宫一号”飞行器，入轨后绕地球的运动可视为匀速圆周运动，运行周期为 T，已知地球同步卫星的周期为 T0，则以下判断正确的是（ ）A．...” 主要考查您对

流体压强和流速的关系

速度公式及其应用

参照物及其选择

运动和静止的相对性

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  • 流体压强和流速的关系
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  • 运动和静止的相对性
定义：
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；

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。

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。


生活中与流体压强相关问题的解答方法：
    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。
    方法指南(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1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。因此，地面上的风吹进了犬鼠的洞穴，给犬鼠带来了阵阵凉风。

请回答下列问题：
(1)在图上标出洞穴中的空气流动的方向。
(2)试着运用上文提到的物理知识说明，乘客为什么必须站在安全线以外的位置候车?
解析：本题结合草原犬鼠奇妙的洞穴结构考查了流体压强与流速的关系。草原犬鼠的一个洞口很平坦，而另一个洞口处有凸起的土堆，这样当空气流经两个洞口时，洞口表面处空气的流速会不同，所以洞口处的气体压强会不同，洞内的空气就会从气压大的一端流向气压小的一端，给犬鼠带来了阵阵凉风。
答案：(1)如图所示 (2)运行的火车周围的空气速度大，压强小，乘客靠近运行的火车容易发生事故，所以必须站在安全线以外。


 科学解释足球中的“香蕉球”是怎么回事：
    如果你经常观看足球比赛的话，一定见过罚前场直接任意球。这时候，通常是防守方五六个球员在球门前组成一道“人墙”，挡住进球路线。进攻方的主罚队员起脚一记劲射，球绕过了“人墙”，眼看要偏离球门飞出，却又沿弧线拐过弯来直入球门，让守门员措手不及，眼睁睁地看着球进了大门。这就是颇为神奇的“香蕉球”。看到那潇洒多变的“香蕉球”，你有没有想过是怎么回事呢？
   
    流体(液体或气体)中的旋转圆柱体或球体相对于流体运动时，会在旋转体上产生一个侧向力。足球在气流中运动时，如果其旋转的方向与气流同向，则会在球体的一侧产生低压，而球体的另一侧则会产生高压，这就是为什么会产生香蕉球的原因。当足球旋转时，除了可以改变球体周围的气流，球的运动轨迹也会相应发生改变。而且足球不仅可以侧旋，触球部位的不同，还可以产生不同的旋转，从而使足球上飘和下沉。这样就达到了迷惑防守方的目的。任何一次成功的任意球中，必不可少的一项技术就是使球按照自己的控制产生旋转。不知道你注意到没有，罚“香蕉球”的时候，运动员并不是踢中足球的中心，而是稍稍偏向一侧，同时用脚背摩擦足球，使球在空气中前进的同时还不断地旋转。同时，一方面空气迎着球向后流动，另一方面，由于空气与球之间的摩擦，球周围的空气又会被带着一起旋转。这样，球一侧空气的流动速度加快，而另一侧空气的流动速度减慢。物理知识告诉我们：气体的流速越大，压强越小。由于足球两侧空气的流动速度不一样，它们对足球所产生的压强也不一样，于是，足球在空气压力的作用下，被迫向空气流速大的一侧转弯了。

 


速度的公式：
，其中v表示速度，s表示路程，t表示时间。

注意：
①应用计算时，单位要统一。s用米(m)，t用秒(s)作单位时，速度v的单位为米／秒 (m／s)；当s用千米(km)，t用小时(h)时，速度v的单位为千米／时(km/h)。
②公式的三个物理量必须对应于同一物体。

火车过桥(隧道)问题：
   火车穿过隧道时，火车头进人隧道就开始算起，直到火车尾离开隧道才叫做火车通过了隧道，所以火车穿过隧道经过的路程应该等于隧道长与车身长度的和。过大桥时也类似，火车通过大桥经过的路程等于桥长加车长。故对于本身有长度的物体过桥问题小结如下：物体通过的路程等于桥长与物体本身长度的和。

例1：一列火车长200米，用20s的时间穿过了一条100m长的隧道，该火车如果以这样的速度通过长 3．4km的大桥，要用多长时间?

解析：火车穿过隧道时所走的路程： =100m+200m=300m，时间t1=20s，火车的速度：vl =，此速度也是火车通过大桥的速度，火车通过大桥的路程：=3400m+ 200m=3600m，通过此桥需要的时间为。
答案：240s

出租车问题：
1．出租车的速度表示车辆行驶过程中的行进速度，指针指示的数值就是该时刻的速度值，采用的单位为km／h。
2．里程示数窗表示该车行驶的总路程，某段时间的路程就等于这段时间内两个示数的差。
3．出租车票据上给出的上车、下车时间间隔为车行驶时间，里程就是这段时间内出租车通过的路程。利用这些信息，可以解决与出租车有关的多种问题。

例某人乘出租车时得到一张天津市客运出租行业专用发票，如表所示，此人乘车时间为____；该车这段时间内运动的平均速度为____km／h。

解析：根据出租车票据的起止时问，可以知道此人乘车时间为10min，出租车行驶的路程是5．5km，利用速度公式求出汽车的平均速度为：=33km/h。


参照物：
要描述一个物体是运动的还是静止的，要先选定一个物体作为标准，这个选定的标准物体叫参照物。

 参照物的选择：
   参照物的选择是任意的，既可以选相对地面静止的物体，也可以选运动的物体作为参照物。可本着便于研究的原则，选取合适的参照物，如研究地面上物体的运动，通常选取地面或相对于地面静止的物体作为参照物。被研究的物体本身不能选作参照物，因为以此研究对象为参照物，研究对象永远都是静止的。

注意：不要把地面当地球：
     以地球为参照物，实际上是以地心为参照物，以地心为参照物，就是假定地心足不动的，也可以想象观察者是在地心处。以地面为参照物，就是假定地球表面的某一点(不是整个地球表面)是静止不动的，也可以认为观察地点是地球表面的那一点。地面是绕着地球的自转轴做圆周运动的，所以，选择地面还是地球作参照物，对同一物体的运动描述是不一样的。

参照物概念的理解：
    参照物的选定是为了研究机械运动中物体的运动或静止的。所选定的参照物是一个假定不动的物体，有了它作比较再看被研究的物体跟参照物之间的位置是否发生了变化就比较方便了。因此，参照物一旦被选定，我们就假定该物体是静止的。

参照物的判断方法：
方法指南：①要明确研究对象；②明确物体的运动情况；③如果研究对象是运动的，哪个物体相对于它的位置发生了改变，哪个物体就是参照物；如果研究对象是静止的，哪个物体相对它的位置没有改变，哪个物体就是参照物。

例1电视剧《西游记》里孙悟空腾云驾雾的逼真场面是这样拍摄的：将站在平台上摆着飞行姿势的演员、演员背后展现的蓝天和急速飘动的白云一起摄入镜头，这时感到演员是运动的，所选的参照物是(   )
A．演员B．急速飘动的白云
C．平台D．摄像机

解析：题中研究的是演员，并且是运动的，结合题意可知，演员只是摆着飞行姿势，它的位置相对于急速飘动的白云发生了变化，故所选的参照物是B。

答案：B


运动和静止的相对性：
1．运动是绝对的一切物体都在运动，绝对不动的物体是没有的。

2．静止是相对的我们平常说某物体静止，是指它相对于所选的参照物的位置没有发生变化。实际上这个被选作参照物的物体也在运动(因为一切物体都存运动)，所以绝对静止的物体是不存存的．

3．对运动状态的描述是相对的
     研究同一物体的运动状态，如果选择不同的参照物，得出的结论可以不同，但都是正确的结论。总之，不事先选定参照物，就无法对某个物体的运动状态作出肯定的回答，说这个物体运动或静止是毫无意义的。

对相对性的理解：
①我们说运动是绝对的，这里的“运动”是一个广义概念，而说运动是相对的，是指对机械运动的描述是相对的。
②相对静止。两个运动物体运动的快慢相同，运动的方向相同，这两个物体就是相对静止。例如，卡车和联合收割机，同样快慢，向同一方向前进，以其中一个为参照物，另一个是静止的，属于相对静止。

判断物体运动的方法判断：
    一个物体是否运动，怎样运动，要看它相对于参照物的位置是否在改变和怎样改变。其具体步骤是：①选定一个参照物；②观察比较物体与参照物之间位置有无变化以及怎样变化；③作出判断结论，若发生了位置变化的，则说明该物体相对于参照物在运动；若没有位置变化的，则说明该物体相对于参照物足静止的。同一个物体相对于不同的参照物，运动状态一般是不同的，

例1位于市中心的商业大楼建有观光电梯，乘客在随电梯竖直上升的过程中，可透过玻璃欣赏到楼外美丽的城市景色。分析这一过程中，下列说法正确的是(  )
A．以地面为参照物，乘客是静止的 B．以电悌为参照物，乘客是静止的
C．以地面为参照物，电梯是静止的 D．以乘客为参照物，地面是静止的

解析：以地面为参照物，乘客是运动的，所以A 错；以电梯为参照物，乘客是静止的，所以B对；以地面为参照物，电梯是运动的，所以C错；以乘客为参照物，地面是运动的，所以D错

答案：D


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