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AP物(wù)理(lǐ)1改革解讀：新(xīn)增的流體(tǐ)力學(xué)到底是什麽的？

發布時間：2024/08/06 15:11:23

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AP改革已有(yǒu)一段時間，新(xīn)考綱的物(wù)理(lǐ)1課程中(zhōng)新(xīn)增了Fluid（流體(tǐ)）部分(fēn)的知識點要求。

◆新(xīn)增部分(fēn)到底是學(xué)什麽的？

◆我們需要掌握什麽知識點？

◆具(jù)體(tǐ)題目怎麽做？

這些大家zui關心的問題，本篇文(wén)章都會作(zuò)出解答(dá)~跟着瀾大AP教研組的老師們來一探究竟吧！

###AP物(wù)理(lǐ)1新(xīn)考綱解讀

我們需要掌握這些知識點

在Fluid（流體(tǐ)）章節中(zhōng)，我們将探索流體(tǐ)的運動規律及其在不同環境中(zhōng)的表現。

流體(tǐ)力學(xué)不僅是物(wù)理(lǐ)學(xué)的重要分(fēn)支，也是工(gōng)程學(xué)和自然科(kē)學(xué)的基礎。

通過學(xué)習流體(tǐ)力學(xué)，學(xué)生将獲得理(lǐ)解和應用(yòng)流體(tǐ)行為(wèi)的知識，幫助你在實際問題中(zhōng)找到科(kē)學(xué)解決方案。

我們需要掌握如下圖的幾個知識點：

與先前幾個章節不同，流體(tǐ)力學(xué)更加多(duō)關注的是以密度、壓強為(wèi)主導的相關性質(zhì)。

同時在讨論力學(xué)與能(néng)量的時候，通常也會将研究對象選取為(wèi)流體(tǐ)的其中(zhōng)一部分(fēn)而非整體(tǐ)。

因此對于抽象思維較為(wèi)薄弱的同學(xué)具(jù)有(yǒu)一定的挑戰性。

AP考綱内的知識點主要關注以下幾個：

01 内部結構及密度

流體(tǐ)的内部結構和密度是理(lǐ)解流體(tǐ)行為(wèi)的基礎。密度（Density）是物(wù)質(zhì)質(zhì)量與體(tǐ)積的比值，常用(yòng)符号ρ表示。

密度的定義公(gōng)式為(wèi)：

其中(zhōng)， m是質(zhì)量， v是體(tǐ)積。密度決定了流體(tǐ)在不同條件下的表現，比如水的密度比油大，所以油會浮在水面上。

理(lǐ)解密度對流體(tǐ)的應用(yòng)非常重要，例如在設計船隻時，需要考慮船體(tǐ)的密度以确保它能(néng)浮在水面上。

02 壓強

壓強（Pressure）是流體(tǐ)力學(xué)中(zhōng)的一個重要概念。它描述了流體(tǐ)作(zuò)用(yòng)在單位面積上的力。

定義公(gōng)式為(wèi)：

其中(zhōng)，P是壓強，F是力，A是面積。

在流體(tǐ)中(zhōng)，壓強随深度增加，這就是為(wèi)什麽潛水越深，感受到的壓力越大的原因。

我們還會學(xué)習帕斯卡定律，它指出流體(tǐ)中(zhōng)的任意一點的壓強變化，會傳遞到流體(tǐ)的各個方向。

03 流體(tǐ)與牛頓定律（浮力）

流體(tǐ)與牛頓定律的結合幫助我們理(lǐ)解浮力現象。浮力是作(zuò)用(yòng)在浸沒在流體(tǐ)中(zhōng)的物(wù)體(tǐ)上的向上力，其大小(xiǎo)等于被物(wù)體(tǐ)排開的流體(tǐ)的重量。

阿基米德(dé)原理(lǐ)是浮力的基礎，它表明：

其中(zhōng)，ρfluid是流體(tǐ)的密度，Vsubmerged是物(wù)體(tǐ)排開的流體(tǐ)體(tǐ)積，g是重力加速度。

通過這個原理(lǐ)，我們可(kě)以解釋為(wèi)什麽船能(néng)浮在水面上，熱氣球能(néng)升空。

04 流體(tǐ)和守恒定律

在流體(tǐ)和守恒定律部分(fēn)，我們将學(xué)習幾條關鍵的流體(tǐ)力學(xué)定律：

連續性方程：

描述了流體(tǐ)在管道中(zhōng)流動時的質(zhì)量守恒。它表明在不同截面積的管道中(zhōng)，流速和截面積的乘積保持不變。

伯努利方程：

描述了流體(tǐ)在不同位置的壓強、速度和高度之間的關系。伯努利方程是能(néng)量守恒在流體(tǐ)中(zhōng)的表現形式，公(gōng)式為(wèi)：

其中(zhōng)，P是壓強，ρ是流體(tǐ)密度，v是流速，g是重力加速度，h是高度。

托裏拆利定理(lǐ)：

用(yòng)來計算流體(tǐ)從孔口流出的速度，它基于能(néng)量守恒原理(lǐ)，公(gōng)式為(wèi)：

其中(zhōng)，v是流速，g是重力加速度，h是液面高度。

###為(wèi)什麽學(xué)流體(tǐ)力學(xué)？

它是工(gōng)程學(xué)和自然科(kē)學(xué)的重要組成部分(fēn)

流體(tǐ)力學(xué)不僅僅是物(wù)理(lǐ)學(xué)的一個分(fēn)支，

更是工(gōng)程學(xué)和自然科(kē)學(xué)的重要組成部分(fēn)。

流體(tǐ)力學(xué)通過分(fēn)析流體(tǐ)的行為(wèi)，幫助我們理(lǐ)解和預測流動現象，這對于許多(duō)科(kē)學(xué)和工(gōng)程應用(yòng)至關重要。

流體(tǐ)力學(xué)的研究可(kě)以主要分(fēn)為(wèi)以下幾個方面：

01 流體(tǐ)的基本性質(zhì)

流體(tǐ)包括液體(tǐ)和氣體(tǐ)，它們具(jù)有(yǒu)流動性、不可(kě)壓縮性或可(kě)壓縮性等特性。

流體(tǐ)的密度、粘度和表面張力等性質(zhì)在流體(tǐ)力學(xué)中(zhōng)起着重要作(zuò)用(yòng)。

02 流體(tǐ)靜力學(xué)

研究靜止流體(tǐ)的性質(zhì)和行為(wèi)，包括流體(tǐ)在靜止狀态下的壓力分(fēn)布及其對固體(tǐ)邊界的作(zuò)用(yòng)。

舉例來說，液體(tǐ)在容器中(zhōng)的壓力随深度增加，這是潛水員在水下感受到壓力增大的原因。

03 流體(tǐ)動力學(xué)

研究流動流體(tǐ)的運動規律。通過牛頓第二定律的應用(yòng)，流體(tǐ)動力學(xué)描述了：

流體(tǐ)如何在外力作(zuò)用(yòng)下運動，并通過伯努利方程和納維-斯托克斯方程等數學(xué)模型來解釋流體(tǐ)的行為(wèi)。

04 湍流和層流

流體(tǐ)流動可(kě)以分(fēn)為(wèi)層流和湍流。層流是流體(tǐ)顆粒沿着平行路徑平穩地流動，而湍流則是流體(tǐ)顆粒間發生複雜的混合和漩渦運動。

湍流的研究是流體(tǐ)力學(xué)中(zhōng)的一個重要挑戰。

在AP物(wù)理(lǐ)1中(zhōng)，我們主要會學(xué)習前三各領域的基礎内容，其餘内容會在大學(xué)的相關專業中(zhōng)進行介紹和拓展。

如果是對物(wù)理(lǐ)感興趣或有(yǒu)志(zhì)于參加物(wù)理(lǐ)競賽的同學(xué)，也可(kě)以查閱相關的資料來提升自己對流體(tǐ)概念的理(lǐ)解。

# ###流體(tǐ)力學(xué)的主要劃分(fēn)

專業領域中(zhōng)可(kě)以分(fēn)為(wèi)以下學(xué)科(kē)

01空氣動力學(xué)

研究空氣（或其他(tā)氣體(tǐ)）在運動物(wù)體(tǐ)表面上的流動情況，應用(yòng)于飛機、汽車(chē)和火箭等交通工(gōng)具(jù)的設計中(zhōng)。

02 水動力學(xué)

研究液體(tǐ)（尤其是水）在運動中(zhōng)的行為(wèi)，廣泛應用(yòng)于船舶設計、河流治理(lǐ)和水資源管理(lǐ)等領域。

03 生物(wù)流體(tǐ)力學(xué)

研究生物(wù)體(tǐ)内或周圍的流體(tǐ)流動，如血液在血管中(zhōng)的流動、魚類在水中(zhōng)的遊動等。

此領域對于醫(yī)學(xué)和生物(wù)工(gōng)程學(xué)有(yǒu)重要意義。

04 計算流體(tǐ)力學(xué)（CFD）

利用(yòng)計算機模拟流體(tǐ)流動，通過數值方法求解流體(tǐ)力學(xué)方程，用(yòng)于複雜流動問題的分(fēn)析和預測。

因此，這部分(fēn)的内容對于想要報考醫(yī)學(xué)、工(gōng)程學(xué)還有(yǒu)環境科(kē)學(xué)等相關專業的同學(xué)都有(yǒu)着較強的關聯性。

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