由神奇的“香蕉球”说开去

吴凤英

看足球比赛时，你可能见过这种场面：在靠近对方球门发直接任意球时，守方球员五六个人排成“一”字“人墙”，企图挡住攻入球门的路线，此时攻方的主罚球员把球放正位置，然后起脚一记猛射，眼看足球就要绕过“人墙”偏离球门飞出界外，但转眼间球又转过弯来直扑球门，守门员想要起步扑球却为时已晚.球早已应声人网了.这就是颇为神奇的“香蕉球”，因为足球的运动路线是弧形的，像香蕉形状，因此以“香蕉球”得名，英国球星贝克汉姆就是一位善踢“香蕉球”的能手.他主罚任意球时，往往使出“香蕉球”的绝招，使对方守门员望球兴叹、防不胜防.他是不是有什么神奇的魔法？不，他不是靠魔法，而是靠科学，学习了流体压强和流速的关系后，你自然能够解释这种神奇的现象了.

区分流体静止时与流动时的压强

在学习了固体压强、液体压强和大气压强后.我们遇到了这样的问题：若是液体或气体流动起来.它们产生的压强会和静止时有什么不同吗？我们先来看看下面几个实验，

实验1：将一张薄纸的一端靠近嘴唇，另一端自然下垂，沿纸的上方水平吹气，如图1，可以看到纸片也随着飘了起来，

实验2：取一玻璃漏斗，开口朝下竖直放置，将一个乒乓球放进漏斗的喇叭口中，用嘴从漏斗的颈部向下吹气，如图2所示，可以观察到乒乓球并未掉下来，而是被吸在玻璃漏斗的喇叭口内.

实验3：把一枚铝质硬币放在桌面上，沿着硬币上方与桌面平行的方向吹一口气.如图3.可以看到铝质硬币跳了起来.

为什么会出现以上现象？原来纸面、乒乓球和铝质硬币上方的空气一旦流动起来，空气的气压会发生变化.即纸面、乒乓球和铝质硬币上、下两方的压强不再平衡，于是出现了纸片飘起、乒乓球不落下和铝质硬币跳起的现象.在进行流动液体的实验时，也可以发现当流体流动起来，流体的压强会发生变化的现象.

大量的实验表明：在气体和液体（统称流体）中，流速越大的位置，压强越小；流速越小的位置，压强越大.

例1小华探究气体压强与流速关系的实验装置如图4甲所示，其中两端开口的U形管中有适量的水.U形管的左端通过橡皮管与玻璃管侧壁管口相连通.小华用电吹风机向玻璃管中吹风.玻璃管内C点的气体压强为p，，U形管内液面高度差如图4乙所示；改变风速后，玻璃管内C点的气体压强为p：，U形管内液面高度差如图4丙所示.根据上述实验现象可知p1___p2，第一次通过C点的风速____第二次通过C点的风速.（均填“大于”“等于”或“小于”）

解析：U形管中装有适量的水，当两管都开口时.根据连通器原理，两管的液面相平.U形管的左端通过橡皮管与玻璃管侧壁管口相连通.用电吹风机向玻璃管中吹风.使通过C点的空气流速变大，则连通器左管中的空气压强变小，小于右管中的空气压强，使得左管中的液面上升，右管中的液面下降，形成液面高度差.两管的液面高度差越大，表明C点的气体压强越小，通过C点的风速越大.比较图4乙、丙可知，p1小于p2，第一次通过C点的风速大于第二次通过C点的风速.

答案：小于大于

运用流体压强和流速的关系解释现象

1.揭秘“香蕉球”

要踢出“香蕉球”.运动员触球的一刹那的脚法是要使球向前的，而且要使球急速旋转起来，当球边旋转边高速飞行时，两侧的空气压强并不相等，例如踢出向左前方运动的“香蕉球”，如图5所示.球员用右脚内侧踢球的右侧，使得球逆时针方向旋转着向前飞去，此时.空气相对于球是向后流动的，球左边的空气流速比较快，大气压强变小.而球右边的空气流速较慢，大气压强相对于左边的较大，气压将球向左推进.球旋转的方向不同，球运行路线的转向就不同.其实，在乒乓球、排球、网球比赛中，都可以利用旋转技术创造出各种飘忽不定、神秘莫测的“怪”球，如乒乓球中的弧圈球、排球中的飘球等都是根据这个原理创造出来的.

2.火车站站台前的安全线

坐过火车的人都知道，站台前都画有一条安全线.入要站在安全线以外才行，这是因为火车高速运动时，人与火车之间的空气流速大，压强小，而人外侧的空气流速没有变化，压强不变，这样在人体的内外两侧就产生了压强差，如果人站在安全线以内，靠火车太近，这个朝向火车的压强差会把人推向火车，酿成事故.

3.飞机是如何上天的

你有没有注意飞机机翼截面的形状？它是上方凸起、下方较平的.当飞机向前飞行时，机翼划过空气，气流被机翼分成上下两部分，由于机翼截面的形状上下不对称，在相同时间内，机翼上方气流通过的路程较长，因而速度较大，空气对机翼上方的压强较小；下方气流通过的路程较短，因而速度较小，空气对机翼下方的压强较大.这样，会在机翼上下表面产生压强差，使飞机受到向上的升力.

4.草原犬鼠的空调系统

图6是非洲草原犬鼠洞穴的纵截面示意图.犬鼠的洞穴有两个出口，一个是平的.而另一个则有隆起的土堆.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口堆成土包状.是为了建一处视野开阔的瞭望台，但是如果这一假设成立的话，它为什么不在两个洞口都堆上土包呢？原来，草原犬鼠在建洞口时运用了流体压强与流速的关系：当有空气流过洞口时，有隆起土堆的洞口上方气流速度大，使该洞口附近的气压降低，而没有土堆的洞口上方气流速度小，洞口附近的气压较高.气体会从没有土堆的洞口流进，从有土堆的洞口流出.使得地面上的风被“吸”进了犬鼠的洞穴，给犬鼠带去习习凉风.如图7所示，看来草原犬鼠还是很聪明的喔！

例2秋天，树叶落在路面上，当一辆高速行驶的汽车驶过时，路旁的树叶会（）.

A.从路旁吸向汽车 B.从路中间飞向路旁

C.不受影响

D.只向上飞扬

解析：由流体压强和流速的关系可知，流速大的地方压强小，流速小的地方压强大.当一辆汽车高速行驶过路面时，汽车周围的空气被汽车带动，空气流速增大，压强减小，而离汽车较远地方的空气流速小，压强大，由于压强差的存在，导致路面的落叶被吸向汽车.

答案：A

例3诗人杜甫在《茅屋为秋风所破歌》中写到：“八月秋高风怒号，卷我屋上三重茅.”也曾有报道说，某地发生龙卷风.将很多人家的屋顶掀飞.但人们发现了一个奇怪的现象：凡是龙卷风发生前将门窗关严后再撤离的人家大部分屋顶都被掀飞了，而走得匆忙忘记关门窗的人家屋顶大都保存了下来，为什么会发生这种现象？

解析：当龙卷风从屋顶快速刮过时，屋顶上方的空气流动加快，气体压强变小，关严门窗后，会使屋内的压强大于屋外的压强，巨大的压强差使屋顶被掀开了.如果门窗没关，风从屋顶和屋内同时通过，屋内外大气压强相等.屋顶就不会被掀开，

答案：见解析.endprint