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- 2021-11-10 发布
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专题八 压强
为什么拖拉机用履带代替轮子?
装载卫星的平板车为什么要安这么多轮子?
压强
压强
液体压强与流速的关系:流速大的位置压强小
定义:物体所受压力的大小与受力面积之比
液体的压强
大气压强
公式:
p=F/S(
适合于固体、液体、气体)
单位:帕斯卡(
Pa
)
改变压强的方法
公式:
p=
ρ
gh
特点
应用:连通器(船闸、茶壶
测定:托里拆利实验
标准大气压
:1.013 ×10
5
Pa
变化:与高度、天气有关
测量工具:气压计
应用:活塞式抽水机、离心式抽水机
考点一 压力和压强
1.
压
力
定义:
垂直作用
在物体表面上的力叫做压力。
方向:总是垂直于接触面。
压力的作用效果:使受压物体发生形变。
2.
压
力的作用效果与压力的大小和受力面积有关。
压力的作用效果
比较
相同受力面积,比较压力大小
相同压力,比较受力面积大小
求比值
压力
___
受力面积
定义
压强
3.
压强:物理学中,把物
体所受压力的大小与受力面积之
比叫做压强
.
(
1
)物理意义:压强是用来表示压力作用效果的物理量
(
2
)
公式:
(
3
)压
强的单位:
国
际单位:帕斯卡 简称:帕 符号:
Pa
1 Pa
表示
物体在
1 m
2
面积上受到的压力是
1 N
。
1
Pa=1N/m
2
4.
增大压强的方法
(1)
压力不变时,减小受力面积
.
(2)
受力面积不变时,增大压力
.
(3)
增大压力的同时,减小受力面积
.
5.
减小压强的方法
(1)
压力不变时,增大受力面积
.
(2)
受力面积不变时,减小压力
.
(3)
减小压力的同时,增大受力面积
.
考点二 液体的压强
帕斯卡实验
帕斯卡在
1648
年表演了一个著名的实验,他找来一个大木桶,装满水,盖上盖,封闭好。他在桶盖上插了一根细长的管子,从楼房的阳台上向细管里灌水,结果只用了几杯水就把水桶压破了 。
1.
液体压强产生的原因:液体由于受到重力的作用,因而对容器底部有压强;液体由于具有流动性,因而对阻碍它流动的容器壁也有压强
.
2.
液体压强的特点
(
1
)液体对容器底和侧壁都有压强,液体内部向各个方向都有压强
.
(
2
)同种液体在同一深度,液体向各个方向的压强都相等
.
(
3
)同种液体的压强随深度的增加而增大
.
(
4
)不同的液体,在同一深度产生的压强与液体的密度有关,密度越大,液体的压强越大
.
3.
液
体压强的计算公
式
:p=
ρ
gh
(1)
公式中液体密度
(
ρ
)
的单位是
kg/m
3
,液体深度
(h)
的单位是
m.
(2)
液体的压强只与液体的密度和液体的密度有关,而与液体的质量、体积、重力、容器的底面积、容器形状均无关
.
4.
连通器:上端开口下端连通的容器叫做连通器
.
(1)
原理:连通器里装有同种液体且液体不流动时,各容器中的液面高度总是相同的
.
(2)
应用:茶壶、锅炉水位计、乳牛自动喂水器、船闸等都是根据连通器的原理来工作的
.
考点三 大气压强
我们生活在大气层的底部,那大气有没有向各个方向的压强呢?
1.
大气压的定义:大气对浸在里面的物体的压强叫做大气压强,简称大气压
.
2.
大气压产生的原因:包围地球的空气由于受到重力的作用,而且能够流动,因而空气对浸在它里面的物体产生压强,空气内部向各个方向都有压强
.
3.
大气压的测定
—
托里拆利实验
(1)
托里拆利实验的实验方法:如图所示,在一根长约
1m
、一端封闭的玻璃管里灌满汞液,用手指将管口堵住,然后倒插入汞液槽中,放开手指,管内汞液面下降到一定高度时就不再下降,这时管内外汞液面的高度差约为
760mm
,把管子倾斜,高度差也不发生变化
.
玻璃管中装满水银
真空
760mm
大气压
大气压
760mm
(2)
托里拆利实验原理分析:实验中玻璃管内汞液面的上方是真空,管外汞液面的上方是大气,因此,是大气压支持管内这段汞柱不下落,大气压的数值就等于这段汞柱所产生的压强
.
可见在同一地点、同一时刻做托里拆利实验,大气支持的汞柱高度是一定的,即大气压的值是一定的,与实验中所用玻璃管的粗细、汞液槽内水银的多少、玻璃管是否竖直以及管内汞液面到管顶的距离等无关
.
4.
标准大气压:托里拆利实验测得的汞柱高度为
760mm
,通常把
760mm
汞柱所产生的压强叫做
1
个标准大气压
.
1
标准大气压
=
1.013×10
5
Pa
5.
大气压的变化:大气
压随
高度
增加而减小。
大气压变化的规律:在海拔
3 000 m
以内,每上升
10 m
,大气压大约降低
100 Pa
。不能利用公式
p=
ρ
gh
计算大气压强,因为大气的密度是不均匀的
.
6.
大气压的应用:活塞式抽水机和离心式抽水机都是利用大气压把水抽上来的
.
这两种抽水机的实际吸水扬程不会超过
10.3m
,否则抽不上来
.
考点四 流体压强 与流速的关系
1.
物理学中把具有的流动性的液体和气体统称为
流体
.
2.
流体压强与流速的关系
:
在
气体和液体中,流速越大的位置
,
压强越
小,流速越小的位置压强越大
.
3.
气体压强与流速关系的应用
(1)
解释现象
:
首先确定物体表面的空气流速,然后比较压强的大小
.
(2)
飞机升空的原理:飞机前进时,机翼与周围的空气发生相对运动,相当于气流迎面流过机翼
.
气流被机翼分成上下两部分,由于机翼横截面的形状不对称,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,它对机翼的压强较小;下方
气流通过的路程较短,因而速度较小,它对机翼的压强较大
.
因此在机翼的上下表面存在压强差,这样就产生了向上的升力
.
考查要点:
1.
转换法的应用:通过观察被压物体的形变程度来判断压力的作用效果
.
2.
控制变量法的应用
:
探究压力作用效果与压力大小的关系,控制受力面积不变,改变压力大小;探究压力的作用效果与受力面积的关系,控制压力不变,改变受力面积大小
.
3.
实验结论:在压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显;在受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显
.
实验一 探究影响压力作用效果的因素
重点实验解读
1.
(2017
年湘潭
)
利用小桌、海绵、砝码等探究影响压力作用效果的因素,如图1至图3所示.
(1)图中压力的作用效果是通过海绵发生
(选填“形变”或“运动状态改变”)来体现的,我们
(选填“可以”或“不可以”)用沙子代替海绵来完成实验.
(2)通过比较图1和图2,说明受力面积一定时,压力
(选填“越大”或“越小”),压力的作用效果越明显,通过比较图
(填序号)和图3,说明压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显.
(3)实验中主要采用的研究方法是
(选填“控制变量法”或“理想实验法”).
【
解析
】
(1)实验中,海绵的凹陷程度越大,压力作用效果越明显,即压力的作用效果是通过比较海绵的凹陷程度来反映的;
我们一般选择海绵、泡沫塑料、沙子等较易形变的材料,如果用沙子代替海绵做此实验,则仍然可以完成本次实验;(2)由图1和图2可知,受力面积相同,而压力不同,压力越大,海绵的凹陷程度越大,压力的作用效果越明显,故可得到的结论是:受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显;由图2和图3可知,压力相同而受力面积不同,受力面积越小,海绵凹陷程度越大,力的作用效果越明显,由此可知:压力相同,受力面积越小,压力的作用效果越明显;(3)1、2两图比较,受力面积相同,压力不同;2、3两图比较,压力相同,受力面积不同,用到的科学研究方法是控制变量法.
【
答案
】
(
1)形变 可以 (2)越大 2 (3)控制变量法
实验二 探究液体内部压强的特点
考查要点:
1.
实验前要检查装置的气密性:用手轻压金属盒上的橡皮膜,观察
U
形管中的液柱是否变化,若漏气,两液柱高度始终相同
.
2.
实验前,若
U
形管中出现液面不相平,则调节方法是:拆除橡皮重新安装
.
3.
转换法的应用:液体压强的大小通过
U
形管中液面的高度差来体现,高度差越大,液体的压强越大
.
4.
控制变量法的应用
:(1)
探究液体内部压强与方向的关系,控制金属盒在同种液体,相同深度,不同方向进行实验;
(2)
探究液体内部压强与深度的关系,控制金属盒在同种液体,同一
方向,
不同的深度进行实验;(
3
)探究液体内部压强与密度的关系,控制金属盒在相同的深度,相同的方向,不同种液体中进行实验
.
5.
实验结论:在液体内部的同一深度,向各个方向的压强都相等
.
深度越深,压强越大
.
液体内部压强的大小还跟液体的密度有关,在深度相同时,液体的密度越大,压强越大
.
2.
(2017
年南京
)
小明用如图甲所示的装置,探究影响液体内部压强的因素.
(1)在图乙中,将橡皮膜先后放在
a
、b位置处可知,同种液体,
越大,压强越大,支持该结论的实验现象
:
.
(2)为了探究密度对液体内部压强的影响,还需将橡皮膜放在图丙中
(选填“c”或“d”)位置处.
【
解析
】
(1)将橡皮膜先后放在a、b位置处,b的位置要比a的位置深,故b的压强大,则会看到U型管内液面的高度差大;(2)探究密度对液体内部压强的影响时应控制深度相同,故应将橡皮膜放在图丙中c位置处
.
【
答案
】
(1)深度 橡皮膜所处的深度越深,U型管液面高度差越大 (2)c
真题体验
1.
(
2017
年武汉)
如图所示,用力将图钉按在墙壁上,下列说法正确的是 ( )
A.手指对钉帽的压力小于墙壁对钉尖的压力
B.手指对钉帽的压力大于钉尖对墙壁的压力
C.手指对钉帽的压强等于钉尖对墙壁的压强
D.钉尖对墙壁的压力和墙壁对钉尖的压力是相互作用力
真题体验
【
解析
】
固体可以传递压力,用手给钉帽施加压力,图钉会把这个力大小不变的传递给墙壁,所以手指对钉帽的压力等于钉尖对墙壁的压力
,
故B错误;手指对钉帽的压力等于钉尖对墙壁的压力,而钉帽的面积较大,即受力面积较大,根据
p
=
F
/
S
可知,手指对钉帽的压强小于钉尖对墙壁的压强
,
故C错误;钉尖对墙壁的压力和墙壁对钉尖的压力,它们大小相等、方向相反、作用在不同物体上,是一对相互作用力,故D正确;由BD的解答可知,手指对钉帽的压力等于钉尖对墙壁的压力,而钉尖对墙壁的压力等于墙壁对钉尖的压力,所以,手指对钉帽的压力等于墙壁对钉尖的压力
,
故A错误.
【
答案
】
C
真题体验
2.
(2017
年温州
)
用隔板将玻璃容器均分为两部分,隔板中有一小孔用薄橡皮膜封闭(如图),下列问题中可以用该装置探究的是 ( )
①液体压强是否与液体的深度有关
②液体压强是否与液体的密度有关
③液体是否对容器的底部产生压强
④液体是否对容器的侧壁产生压强.
A.①②③ B.①②④ C.②③④ D.①③④
真题体验
【
解析
】
①在容器两侧倒入深度不同的同种液体,观察橡皮膜产生的现象;可以探究“液体压强跟深度的关系”;②在容器两边分别装入深度相同,密度不同的甲、乙两种液体,若橡皮膜凹向左边,则右边液体密度大,若橡皮膜凹向右边,则左边液体密度大,因此本实验装置能大致比较两种液体的密度大小,若要探究“液体压强跟液体密度的关系”,要控制液体深度相同,密度不同,则应在容器两侧倒入深度相同的不同液体,观察橡皮膜产生的现象;液体压强是否与液体的密度有关系;③此时的橡皮膜没有处于容器的底部,所以该现象不能验证液体对容器底部有压强;④此装置可以在一侧倒入液体,如果橡皮膜凸出,则表明液体对容器的侧壁有压强,若不凸出,则表明液体对侧壁没有压强;可以探究液体是否对容器的侧壁产生压强.
【
答案
】
B
真题体验
3.
(2017
年衡阳
)
下列用矿泉水瓶所做的实验中,能验证大气存在的是 ( )
A.两次海绵形变程度不同 B.从三孔流出水的喷射距离不同
C.用纸片盖住装满水的瓶 D.向两空瓶中间吹 口,倒立后纸片不下落 气,两瓶向中间靠拢
真题体验
【
解析
】
把矿泉水瓶正方和倒放时海绵的凹陷程度不同,说明压力的作用效果与受力面积有关,故A不符合题意;
从三孔流出水的喷射距离不同,说明液体的压强与深度有关,故B不符合题意
;
用纸片盖住装满水的瓶口,倒立后纸片不下落是由于大气压把纸片拖住证明了大气压的存在,故C符合题意;向两空瓶中间吹气,两瓶向中间靠拢是由于两瓶中间的空气流速大,压强小,故D不符合题意.
【
答案
】
C
真题体验
4.
(2017
年宜宾
)
如图中哪个现象跟“
流
体压强与流速的关系”这一规律无关 ( )
A.高速
行驶
的火车把人“吸”过去 B.直升机飞行
C.喷雾器喷出水雾 D.固定翼飞机飞行
真题体验
【
解析
】
当火车高速经过时,带动沿铁路线的空气高速运动,气流速度越大处,空气压强越小.所以,此时人若站在铁路附近,因受空气压强差的作用,就会有被“吸向”火车的危险,故A错误;直升飞机螺旋桨给空气一个向下的力,空气会给螺旋桨一个向上的力,利用的是力的作用是相互的原理,故B正确;当快速推动活塞时,竖直管上方空气流速大,压强小,竖直管中的水受到向上的压强大于向下的压强,竖直管中的水在外界大气压的作用下被喷出,故这里应用的是流体压强和流速的关系,故C错误;固定翼飞机飞行时高速运动,使机翼上方空气流速快、压强小,下方空气流速慢、压强大,产生向上的压强差,从而获得升力,故D错误.
【
答案
】
B
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