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第八章第八章 压强压强 第一节第一节压强压强 一 本节知识点一 本节知识点 1 压力 1 定义 垂直作用在物体表面上的力 叫做压力 2 压力的特点 压力的作用点必在被压物体的表面 压力的方向应与被压物体的接触面垂直 压力的存在与否应看是否有相互挤压作用 只有当物体放在水平面上 且只受到重力和水 平面支持力时 压力的大小才等于重力的大小 方向和重力的方向相同 但此时只是二力 大小相等 方向相同 仍是两个不同性质的力 2 压强 1 定义及意义 压力的作用效果不仅与压力的大小有关 而且还与受力面积的大小有关 为了比较压力的 作用效果 必须比较单位面积上受到的压力 物体单位面积上受到的压力叫压强 因此压 强是用来表示压力作用效果的物理量 2 公式及单位 P F S 帕斯卡 简称帕 Pa 1N m2 1 Pa 利用压强的计算公式 P F S 计算固体物体对受力物体表面的压力和压强 关键是确定受力 面积 受力面积是两相互挤压的物体实际接触的面积 解题的思路方法是 1 根据物体 平衡条件和物体间相互作用规律求压力 F 2 根据公式 P F S 求出压力对受力物体的压 强 P 利用公式计算时还要注意压强 压力和受力面积三个物理量的单位要对应 即压强 的单位用帕时 力的单位是牛 面积的单位必须是用平方米 3 增大和减小压强的方法 1 增大压强的方法 压力一定时 减小受力面积 受力面积一定时 增大压力 同时增大压力和减小受力面积 2 减小压强的方法 压力一定时 增大受力面积 受力面积一定时 减小压力 同时减小压力和减增大小受力面积 二 典例解析二 典例解析 例例 1 关于压力 下列说法正确的是 A 压力是由物体受重力而产生的 B 压力的大小总是等于物体所受的重力 C 压力的方向总是竖直向下 D 压力的方向可以竖直向上 解析 压力是垂直作用在物体表面上的力 是由于物体间相互接触并挤压而产生的 方向 垂直于受压物体表面并指向受压物体内部 当有力竖直向上垂直作用在物体表面时 压力 的方向便是竖直向上的 答案 D 例例 2 2 一个物体重为 20N 把它放在斜面上 如图所示 请用力的示意图画出物体受到的 重力和斜面受到的压力 解析解析 画力的示意图 首先要确定研究对象 先画物体受到的重力 是地球对物体施加的 力 作用点在物体的重心上 方向竖直向下 而压力的施力物体是放在斜面上的物体 受力物体是斜面 方向垂直于斜面向下 作用点在受力物体表面 即在斜面上 答答 如图所示 重力为 G 压力为 F 例例 3 在生产和生活中 用螺线钉固定工件时需要在螺帽下面垫一个较大的垫圈 这样做的 目的是 A 增大螺帽和工件之间的摩擦 B 减小螺帽对工件的压力 C 减小螺帽对工件的压强 D 起装饰作用 使工作更美观 解析 在螺帽下垫上一个较大的垫圈后就增大了受力面积 从而使得螺帽不会旋进工件里 而损坏工作 这样做的目的是为了减小压力的作用效果 即减小压强 而此时螺帽作用在 工件上的压力并没有改变 压力的大小与有无垫圈没有关系 答 案 C 例例 4 相同高度 不同底面积的圆柱体 A B C 质量分别为 1 kg 2 kg 3 kg 分别由 铜 铁 铝制成 竖放在水平地面上 产生的压强最大的是 A 铜 B 铁 C 铝 D 一样大 解析 如果通过计算来比较 需要把横截面积计算出来 但是质量 密度不等 计算十分 繁琐 由于三者均是柱形物体 我们可借用公式 P gh 来比较 很快就能得出结果 三 者高度相同 铜的密度最大 答案 A 例例 5 5 下列关于压力和压强的说法正确的是 A 单位面积上受到的压力越大 压强越大 B 受力面积越大 压强越小 C 重力越大 压力越大 D 压力越小 压强越小 解析 固定压强和压力大小 受力面积有关 在压力一定时 受力面积越大 压强越小 在受力面积一定时 压力越大 压强越大 当物体水平放置在地面上时 压力等于重力 重力越大 产生的压力越大 有时压力与重力无关 答案 A 例例 6 6 少林功夫名扬天下 二指禅 绝活令人稀奇 表演时 人体倒立 只有中指和食指 支撑全身的重量 这时两手指对地面的压强最接近于 A 3 102 Pa B 3 104 Pa C 3 106 Pa D 3 108 Pa 解析 成年人的体重大约 600N 一只手指尖的面积大约 1cm2 1 10 4m2 人体倒立 用 中指和食指按地面时 两手指对地面的压强大约为 P F S 600N 2 1 10 4m2 3 106Pa 答案 C 例例 7 按照规定 我国载货车辆的轮胎 对地面的压强应控制在 700kPa 以内 但有些司机 为了降低运输成本 不顾国家利益 肆意超载 有一辆 2t 的 6 轮汽车 核准载货量为 4t 实际装货 8t 如果每个车轮与路面的接触面积为 0 02 m2 g 取 10N kg 1 通过计算说明 该车对路面的压强是否超过规定 2 运用所学的物理知识说明超载的危害 解析 分析题意 2t 是汽车的自重 受力面积等于 6 个车轮与路面的接触面积 设对地面 的控制压强为 po 700kPa 车对路面的实际压强为 p 若 p po 则超载 若 ppo 所以该车对路面的压强超过规定值 2 过大的压强容易损坏路面 质量过大 车的惯性大 不好操纵 易出交通事故 演练平台演练平台 第一节第一节 压强压强 一 填空题 1 如图所示 用 100 N 的水平力将重 9 N 的物体压在竖直的墙壁上 物体 A 与墙壁的接触面积为 0 01 m2 则物体对墙壁的压力为 N 压强 为 Pa 相等 不等 压强 相等 不等 与笔尖接触的手指感到 疼 不疼 原因是 3 一块砖平放和竖放在地面时 受力面积之比为 4 1 则平放和竖放时对 地面的压强之比为 压力之比为 4 质量为 50 kg 底面积为 1 m2的木箱放在水平地面上 则地面的受力面积 是 地面所受压力是 地面受到的压强是 若把木箱放在面积为 0 5 m2的 桌面上 桌面全部被箱子盖住 桌面的受力面积是 桌面所受压力是 桌面受 到的压强是 g 取 10N kg 5 一个质量为 68 千克的人 他每只脚接触地面的面积是 170 厘米 2 这个人站立时对地 面的压强是 Pa 人走路时对地面的压强是 Pa g 取 10N kg 6 在书包重力一定的情况下 宽的书包带比窄的书包带用起来舒服一些 这是因为通过 从而 的缘故 7 坐沙发要比坐板凳舒服 这主要是因为沙发较易发生形变 增大了人与沙发间的 在 不变的情况下 增大 减小 了压强 载重汽车 的轮胎比普通车的多而宽 这样能 8 一物体放在水平桌面上 如图所示 1 若沿 aa 线将它切成两块 拿去上面的部分 物体对桌面的压力将 密度将 压强将 2 若沿 bb 线切开 拿去右半部 分 则物体对桌面的压力将 密度将 压强将 增大 不变 变小 9 用相同材料制成的圆柱体 A 和 B 已知 A 的高度是 B 的 4 倍 B 放在水平地面上 A 放在 B 的正中央 如图所示 若 A 对 B 的压强和 B 对地的压强相等 则 A 的底面积与 B 的底面 积之比 BA SS 10 小丽在菜市场买了 个西瓜 她用塑料袋提回家 走 了没多远 她就感到手被塑料袋勒得很痛 根据我们学过 的物理知识 你认为她应该 来减小手被勒痛 其物理道理是 11 如图所示 仔细观察订书机 它的结构应用了许多物理知识 其中哪些地方应用了压 强知识 试列举出来 A 增大压强的地方 B 减小压强的地方 二 选择题 每题只有一个正确答案 请你将序号填入后面的括号内 12 下面对压强的理解正确的是 A 物体密度越大 对接触面的压强就越大 B 物体体积越大 对接触面的压强就越大 C 物体重力越大 对接触面的压强就越大 D 压力一定时 受力面积越大 产生压强越小 13 骆驼的体重比马大不了一倍 而它的脚掌面积是马蹄的三倍 其好处是 A 为了站的稳 B 为了与身体对称 C 为了减小对沙漠的作用效果 D 以上说法都不正确 14 竖直向上用力将木板按在天花板上 已知所用的力为 10N 木板质量为 1kg 那么天 花板受到的压力为 A 10N B 19 8N C 9 8N D 0 2N 15 下列事例中 能增大压强的是 A 把书包带做得宽些 B 在坦克的轮子上安装履带 C 刀 斧 剪的刃磨得很薄 D 在铁路的钢轨下铺上枕木 16 将质量相等的铅球 铁球 铅球放在水平地面上 下列说法正确的是 A 铅球对地面的压力一定大 B 铅球对地面的压强一定大 C 它们对地面的压力无法比较 D 它们对地面的压强无法比较 17 下图中所示物体 A 对支持面压力的示意图正确的是 FF F F A B C D 甲 乙 丙 18 某同学用三块相同的海绵和几块相同的砖做了一次实验 从中探索压强跟压力 受力 面积的关系 如图所示 1 其中最能说明压强跟受力面积关系的两个图是 2 其中最能说明压强跟压力的关系的两个图是 A 甲 和 乙 图 B 甲 和 丙 图 C 乙 和 丙 图 D 任意两图均可 19 甲 乙两个用同种材料制成的实心圆柱体 它们的高度均为 10cm 而质量分别是 2kg 3kg 现将它们竖直放在水平面上 则它们对水平地面的压强 A 甲大 B 乙大 C 一样大 D 无法判断 20 一位同学在结冰的湖面上行走时 突然发现脚下的冰即将破裂 他应采取的措施是 A 赶快向岸边跑 B 立即改成单脚站立 C 就地伏在冰面上 慢慢向岸边爬去 D 站立不动 21 下列实例中 增大压强的是 A 大型挖掘机宽大的履带 B 切蛋器 C 铁轨铺在枕木上 D 滑雪运动员脚下的滑雪板 22 一个普通中学生双脚站立在水平地面上 他对地面的压力和压强接近于 A 50 N 103Pa B 50 N 104Pa C 500 N 103Pa D 500 N 104Pa 三 实验探究题 23 在探究压力的作用效果与哪些因素有关时 某同学作了如图所示的三个实验 通过观 察三次实验时泡沫塑料 显示压力作用的效果 比较 两图所示实验 说明受力面积相同时 压力越大 压力作用效果越明显 比较 两图所示实验 说明压力相同时 受力面积越小 压力作用效果越明显 24 给你如图甲所示器材 其中 A 和 B 是由同种材料制 成的均匀圆柱体 C 是泡沫塑料 请你根据如图乙所 示的场景 设计一个实验 探究压力的作用效果与受 力面积的关系 要求写出实验步骤 现象和结论 25 小明家装修房屋 他和爸爸 妈妈一同到商店买木地板 售货员向他们宣传 硬度高 的木地板质量最好 同时拿出 A B C 三种不同品牌木地板样品 用刀在三种木地板上 刻划 然后极力推荐其中划痕最不突出的 C 品牌地板 小明看后对爸爸 妈妈说这种比较 方法不科学 并详细说明应该怎样控制变量 进行实验比较 爸爸 妈妈听后露出了满意 的笑容 请根据学过的物理知识判断 在售货员所做演示中 影响木地板划痕深度的两个 主要原因是 四 计算题 26 质量为 20t 的坦克 每条履带与地面的接触面积为 2m2 求 1 坦克所受到的重力是多大 g 10N kg 2 若冰面所能承受的最大压强为 6 104 Pa 坦克能否直接从冰面上通过 27 小王同学双脚与地面的接触面积为4 10 2m2 请根据图中某些情况下的压强数值估算 1 小王同学的重力 2 小王同学平躺时与床面的接触面积 3 小王同学背着重力为40N的书包行走时 对水平地面的压强 28 在海滩发案现场留下了罪犯清晰的站立脚印 公安人员立即用蜡浇注了如图所示的鞋 模 经测量蜡鞋模的平均厚度为 3 cm 质量 675g 又经测试达 到脚印同样深度的压强为 1 5 104Pa 则罪犯的体重为多大 蜡 0 9 103kg m3 g 10N kg 第二节第二节科学探究 液体的压强科学探究 液体的压强 一 本节知识点一 本节知识点 1 液体的压强 液体受到地球对它竖直向下的重力作用 对支撑它的容器底部有压力作用 因而对容器底 部产生压强 液体没有固定的形状 能够流动 对限制它流动的容器侧壁也有压力作用 因而液体对容器侧壁产生压强 液体内部各相邻部分之间相互挤压 因此液体内部向各个 方向都会产生压力和压强 2 探究液体的压强 1 压强计 如图所示的仪器是测量液体内部压强的压强计 用手按 探头的橡皮膜时 U 形管两边玻璃管中的液面出现高度差 把探头放入液体中 压强计 U 形管两边的液面高度差显示橡皮 膜所受压强 橡皮膜所在处液体的压强 大小 压强越大 两管中的液面高度差越大 2 探究液体的压强 实验过程 如图所示 把压强计的探头放进容器的水中 观察 U 形管两管中的液面是否出 现高度差 认识液体内部是否存在压强 改变探头的橡皮膜所对的方向 观察压强计两管 中液面是否出现高度差 认识液体内部是否向各个方向都有压强 1 保持探头在水中的 深度不变 让橡皮膜朝不同的方向 观察压强计两管中液面高度差 看看液体内部同一深 度各个方向的压强是否相等 2 改变探头在水中的深度 观察压强计两管中液面高度差 看看液体内部的压强和深度有什么关系 3 换用盐水 或其他液体 实验 使探头所处 的深度和在水中相同 观察压强计两管中液面高度差 看看在深度相同时 液体内部的压 强是否与和液体的密度有关 实验结论 液体内部朝各个方向都有压强 液体的压强随深度的增加而增大 在同一深度 液体向各个方向的压强相等 不同液体的压强还跟它的密度有关 在深度相同时 液体的 密度越大 液体的压强越大 3 液体压强的计算公式 p液 液gh 液体的压强可用公式 p液 液gh 来进行计算 利用该公式计算时应注意以下问题 1 式中 p液表示液体的压强 液表示液体的密度 h 表示液体的深度 g 是常数 9 8N kg 2 式中 液的单位一定要用 kg m3 h 的单位要用 m 计算出压强的单位才是 Pa 3 式中 h 表示深度 而不是高度 深度和高度这两个概念是有区别的 深度是指从 液体的自由面到计算压强的那一点之间的竖直距离 即深度是由上往下量的 高度是指液 体中某一点到底部的竖直距离 即高度是由下往上量的 4 式中 g 是常数 所以压强 p液只与液体密度 液和深度 h 有关 与液体的重力 体 积 形状等因素均无关 所以在比较液体压强的大小时 要紧紧抓住液体的密度和深度这 两个量来讨论 5 p液 液gh 只适用于液体以及柱形固体对水平面的压强 而 p 是压强的定义 S F 金属盒 及橡皮膜 软管 U 形 管 式 适用于固体 液体和气体 6 解题技巧 在盛有液体的容器中 液体对容器底部的压力 压强遵循液体压力 压强规律 而容器对水平桌面的压力 压强遵循固体压力 压强规律 对液体产生的压强 压力来说 弄清压强是关键 一般先求 p液 p液 液gh 然后再 求压力 F F pS 的大小 对固体产生的压强 压力 弄清压力是关键 一般先分析求出 F 然后再根据 p 求出压强的大小 S F 7 液体对容器底部的压力与容器内液体的重 力一般不相等 求液体对容器底部的压力时 应先根据 p液 液gh 求出液体对容器底部的压强 再由 F pS 求出液体对容器底部的压力 液体对容 器底部的压强和容器对支持面的压强没有关系 求解盛有液体的容器对水平支持面的压强 时 应将容器作为一个整体 先求出压力 F G液 G器 再运用 p G液 G器 S 来求解 4 连通器和液压技术 1 上端开口 下端连通的容器叫连通器 2 连通器的原理 连通器中只有一种液体 当液体静止不流动时 各个容器中的液面总 保持相平 3 生活中常见的连通器 船闸 船闸是利用连通器的原理建造和工作的 通过闸门和阀门的打开 关闭 调节闸室 内的水位分别与上 下游的水位相平 使船经过船闸从上游驶往下游或从下游驶往上游 茶壶 锅炉水位计 自来水供水系统 过路涵洞和牲畜自动喂水器等都是连通器在生活和 生产实际中应用的实例 4 密闭液体上的压强 能够大小不变地向各个方向传递 液压系统具有工作平稳 无噪声 机动灵活等特点 广泛地应用在人们的生活生产中 例如 千斤顶 铲车 汽车的液压刹车系统 二 典例解析二 典例解析 例 1小明做 研究液体的压强 实验时得到的几组数据如表 1 1 表 1 1 序号液体深度 cm 橡皮膜方向压强计左右液面高度差 cm 1水5朝上4 8 2水5朝下4 8 3水5朝侧面4 8 4水10朝侧面9 5 5水15朝侧面14 2 6酒精15朝侧面11 4 根据表 1 1 中的数据 请回答下列问题 1 比较序号为 1 2 3 的三组数据 可得出的结论是 2 比较序号为 3 4 5 的三组数据 可得出的结论是 3 比较序号为 5 6 的两组数据 可得出的结论是 只有当容器是规则形状的柱形容器 时 液体对容器底部的压力才与容 器内液体的重力相等 解析 由表 1 1 可以看出 1 2 3 的三组数据中 压强计都处于水中同一深度 橡皮膜 的方向不同 但压强计左右液面高度差相同 说明同种液体在同一深度向各个方向的压强 都相等 3 4 5 的三组数据中 压强计都处于水中 橡皮膜都朝向侧面 但处于不同深 度 压强计左右液面高度差就不同 说明同种液体压强随深度的增加而增大 5 6 的两组 数据中 压强计分别处于水和酒精中 橡皮膜都朝向侧面 都处于相同深度 压强计左右 液面高度差就不同 说明在同一深度不同液体的压强与密度有关 答案 1 同种液体在同一深度向各个方向的压强都相等 2 同种液体压强随深度增加而增大 3 在同一深度不同液体的压强与密度有关 或同一深度液体密度越大压强越大 例例 2 有三只完全相同的烧杯 放在水平桌面上 在其中分别倒入等体积的水 酒精 浓 盐水 那么对杯底压强最大的是 若在其中倒入等质量的上述物质 那么对 烧杯压强的关系是 解析 比较液体产生的压强用 P gh 由于同样的容器中 等体积的水 酒精 浓盐水的 深度相同 浓盐水的密度最大 所以浓盐水对容器底部的压强最大 烧杯中倒入等质量的 液体 其重力相等 烧杯为柱体容器 因此根据 F PS ghS G液可知 它们对容器底部的 压力相等 根据 P F S 可得它们对容器底部的压强都相 等 例例 3 3 如图所示 容器内a b c d四处所受液体压强 相比较 A pd pc pb pa B pb pc pd pa C pd pb pc pa D pd pc pb pa 解析 解此类题主要抓住液体内某点到液体自由液面 与大气接触的液面 的竖直距离才是这一点的深度 同种液体内深度相同则压强相等 深度大的 压强大 深 度小的 则压强小 如图所示该液体自由液面是容器左侧与大气相通处液面 可以比较得 出 hd hc hb ha 故压强关系pd pc pb pa 故选项 D 正确 例例 4 如图所示的水平地面上放有一个边长为 30cm 的正方体箱子 箱子重 50 N 其顶部有一根长 20 cm 横截面积为 4 cm2竖直的 管子与箱子相通 管子重 10 N 管子和箱子都灌满水 求 1 箱内顶部受到水的压强和压力 2 箱内底部受到水的压强和压力 3 水的重力 4 箱子对水平面的压力和压强 解析 在运用公式时要知道 公式 p F S 是压强的定义式 同时适用于计算固体 液体 气体的压强 而公式 p gh 只适用于计算静止液体产生的压强大小 所以在解答问题 前应先分清楚是固体压强还是液体压强 是先求压力还是先求压强 在求解液体对容器 的压强和压力问题时 先求压强 用 p gh 再求压力 用 F pS 求解容器对支持面的 压力和压强时 先求压力 用 F G总 再求压强 p G总 S 答案 1 箱子顶部受到水的压强为 p1 gh1 1 103kg m3 9 8 N kg 0 2 m 1960 Pa h1为从水的自由面 即管顶 到箱内顶部的竖直距离 也就是管子的长度 箱顶受到水的压力为 F1 p1S1 1960 Pa 0 3 0 3 4 10 4 m2 175 6 N 这里 S1是箱内顶部整个面积减管子的面积 2 箱子底部受到水的压强 p2 gh2 1 103kg m3 9 8 N kg 0 5 m 4900 Pa h2是指管子顶部到箱底的竖直距离 箱子底部受到水的压力 F2 p2S2 4900 Pa 0 3m 0 3m 441 N 3 水的重力 G gV 1 103kg m3 9 8N kg 0 3 0 3 0 3 4 10 4 0 2 m3 265 4N V 是箱内盛水的总体积 即管内水的体积和箱内水的体积之和 比较 2 3 结果可以看出 水对箱底的压力并不等于水的总重力 4 箱子对水平面的压力为 F4 G水 G箱 G管 265 4 N 十 50 N 十 10 N 325 4 N 箱子对水平面的压强为 p4 F4 S4 325 4 N 0 3m 0 3m 3616Pa 比较 2 4 结果可以看出 水对箱内底部的压强和箱对水平面的压强无关 例例 5 茶壶的壶嘴为什么要做得跟壶身一样高 解析 因为壶嘴和壶身构成了连通器 由连通器原理可知 若壶嘴比壶身低 则壶身中的 永远不可能装满水 若壶嘴比壶身高 则倒水时需要将壶倾斜很大角度 使用不便 故 壶嘴应和壶身一样高 例例 6 6 2003 年 3 月下旬 香港淘大花园爆发 SARS 经香港卫生署及世界卫生组织的调查 发现引起淘大花园爆发 SARS 病毒大面积传播的原因之一 是 当地一些家庭很少使用地漏排泄地面上的污水 从而造 成与卫生间地漏相连的 U 型存水弯头 如图所示 内没有存 满足够的水 有的甚至是干的 因此不能正常发挥作用 请 你从物理学的角度对上述事件的原因作出简要分析 解析 从图中可知 U 型存水弯头是一个连通器 正常使用 时 可以将室内空气与下水道空气隔开 如果很少使用 甚至 U 型存水弯头是干的 就会使地下水道带有病毒的空气与室内空气相通进入各家 各户 通过对本题的解答 要学会从图中获取信息 从而找出其运用的物理知识 最后 运用物理知识分析问题 解决问题 演练平台演练平台 第二节第二节 科学探究 液体的压强科学探究 液体的压强 一 填空题 1 如图 1 所示 容器中盛有一定量的水 容器底部 A 三点压强 的大小关系是BC A p B p C p 2 如图 2 所示 它说明了液体的压强 图 1图 2 3 如图 3 所示 三个容器底面积相等 倒入质量相等的同种液体且都没有溢出 则三容器 底面上所受压强最大的是 容器 最小的是 容器 4 如图 4 所示 A 容器中盛有 15 kg 的水 B 容器中盛有 0 5 kg 的水 但 B 容器中的水面 较高 它们对容器底部的压强分别为 pA pB 则 pA pB 填 或 h 混 入空气的玻璃管内水银长度为 L2 则有 L2 h 比较三根管内水银柱长度有 L2 h L1 所以当 时的大气压值为 75 cm 汞柱 答案 B 例例 3 自来水笔吸墨水时 把笔上的弹簧片按下后松开 墨水吸进橡皮管内 原因是 A 弹簧片弹力作用的结果 B 橡皮管有吸引力 C 手对橡皮管有压力 D 管外墨水面上大气压大于管内气压 解析 因为当把自来水笔上的弹簧片按下时排出了橡皮管内的一部分空气 使得松开弹簧 片时橡皮管内的气体压强小于管外墨水面上的大气压强 在管内外气体压力差的作用下 墨水被 吸进 自来水笔的管内 选项 D 正确 例例 4 4 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 利用离心水泵抽水 解析 本题考查生活现象中应用大气压强工作的例子 关键是区分例子中是靠大气压强工 作的还是靠外力来工作的 在使用注射器进行注射前 要把药液吸进针管 需要利用大气 压强 注射时是利用活塞的推力 而不是大气压 答 选 A 例例 5 5 小明想用如下的方法测量大气压强 将一个面积为 1 10 3m2的吸盘按在光滑水平桌 面上 挤出里面的空气 用最大刻度值是 5N 的弹簧测力计测量大气压力 如图 13 40 所示 然后计算大气压强 若大气压强为 1 01 105Pa 则吸盘受 到的大气压力是 N 小明发现不能用这个测力计完成测 量 其原因是 解析 1 由公式F pS可估算出大气对吸盘的压力F 1 01 105Pa 1 10 3m2 101N 2 因为所需测量的力大于弹簧测力计的量程 演练平台演练平台 第三节第三节 空气的空气的 力量力量 一 填空题 1 著名的 实验 证明了大气压的存在 著名的 实验 测定了大气压的值 2 用来测定 的仪器叫气压计 常用的气压计有 3 塑料挂衣钩是靠大气压将其压在光滑墙面上的 若挂衣钩表面积是 5 cm2 大气压强是 1 标准大气压 则大气压作用在挂衣钩表面的压力是 N 4 做托里拆利实验时 用一根长约 1m 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 一点的玻璃管做这个实验 水银柱的高度将 如果管顶破一小洞 管内水银将 5 煮牛奶时 为了保持牛奶的营养成分 不能用高温煮沸 为此 人们制造了一种 低压 锅 用这种锅煮牛奶 可以使牛奶里的水不到 100 就沸腾 这种 低压锅 的物理原理 是 6 在一个标准大气压下若用水来做托里拆利实验 那么大气压大约能支持 高的 水柱 7 注射器内封闭着一定质量的空气 在温度一定时 注射筒内空气体积减小 压强将 填 变小 不变 或 变大 8 用嘴吸装矿泉水的空塑料瓶的瓶口 瓶会变塌 空塑料瓶变塌的原 因是 9 如图所示 烧瓶中的水刚停止沸腾 现将注射器的活塞向外拉 观 察到的现象是 这个现象说明 10 2003 年 5 月 22 日 国内各大报纸报道了中国登山队再次登上高度 为 8848 13m 的珠峰 登山运动员从高山顶返回到山脚宿营地时 随身 携带的气压计的数值将 选填 变大 变小 或 不变 11 如下图所示 表示出了大气压随高度变化的情况 一架 波音 747 客机正常飞行在 9km 高度 此时飞机所处高度的大气压值约为 由图还可以分析出大气压随高 度变化的规律是 至少写出两点 二 选择题 12 如图所示 纸片不会掉下来的原因是 A 纸片很轻 B 水粘住纸片 C 空气有浮力 D 大气对纸片有向上的压力 13 有关大气压的说法正确的是 A 因为空气受到重力作用 所以空气内部向各个方向都有压强 B 在同一地点 大气压是固定不变的 C 大气压随高度的增加而不变 D 大气压随高度的增加而增大 14 做托里拆利实验时 发现读数比可能的大气压的值小了很多 其原因可能是 A 玻璃管没有放竖直 发生了倾斜 B 玻璃管太粗 C 玻璃管太细 D 把装满水银的玻璃管倒立在水银槽里时 手指没堵住 漏进了空气 15 登山运动员在海拔几千米的高山上煮鸡蛋 水沸腾了很长时间鸡蛋还是不熟 其原因是 A 高山上气温太低 B 高山上大气压小 水的沸点低 C 炉火的温度低 D 水沸腾的时间不够长 16 把装满水的量筒浸入水中 口朝下 如图那样抓住筒底向上提 在 筒口离开水面前 量筒露出水面的部分 A 是空的 B 有水 但不满 C 充满水 D 以上都有可能 17 下列现象中 不是利用大气压强的是 A 钢笔吸墨水 B 用吸管吸饮料 C 抽水机把水从低处抽往高处D 用高压锅煮食物 18 如图是自制的水气压计 把它由云台山的山脚移至山顶 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 下列实验不能说明大气压存在的是 20 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 水 纸片 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 21 在冬天 装有一定量水的热水瓶过了一段时间后 软木塞不易拨出 这主要是由于 A 瓶内气压大于大气压 B 瓶内气压小于大气压 C 瓶塞遇冷收缩 D 塞子与瓶口间的摩擦力增大 三 实验探究题 22 小明所设计的 估测大气压的值 的实验方案如下 把注射器的活塞推至注射器筒的底端 然后用 个橡皮帽封住注射器的小孔 如图所示 用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部 使绳的 另一端与固定在墙上的弹簧测力计的挂钩相连 然后水平 向右慢慢地拉动注射器筒 当注射器中的活塞刚开始移动 时 记下弹簧测力计的示数 F 观察并记录注射器筒上所标明的容积 V 用刻度尺测出注射器的全部刻度长度 L 1 根据以上实验方案 用测得和记录的物理量计算大气压强的表达式应为 p 2 按照上述实验方案测得的大气压强的值 往往会比大气压强的实际值偏小 你认为产生 这种现象的主要原因是 23 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 质量一定的气体压强跟气体的体积有关 质量一定的气体压强跟气体的温度有关 四 计算题 24 如图所示 压力锅直径为 24cm 限压出气口直径为 3 5mm 限压阀质量为 100g 使用时压力锅内外最大压强差是多 少 合多少标准大气压 锅盖与锅的接口处至少能承受多大的力 四 流体压强与流速的关系四 流体压强与流速的关系 一 本节知识点一 本节知识点 1 流体 气体和液体具有流动的特点 我们把有流动性的气体和液体统称为流体 图 13 41 2 流体压强与流速的关系 在气体和液体中 流速越大的地方 压强越小 流速越小的地方 压强越大 3 分析有关现象的方法 1 分析流体的流速大小 2 比较流速大小对比压强的大小 进一步分析物体的受力情况和运动情况 4 升力的产生 当气流迎面吹来时 由于相同时间内机翼上方气流经过的路程大于机翼下方气流经过的 路程 因此下方气流速度小 压强大 上方气流速度大 压强小 机翼的上 下表面受到 了不平衡的力的作用 向上的压力大于向下的压力 因此受到的合力是向上的 这就是向 上的升力 二 典例解析二 典例解析 例例 1 1 为什么鹰能在空气中长时间的盘旋 而不掉下来 解析 鹰的翅膀上部凸起 下部内凹 当它在空气中飞行时 上方 气流的速度大 对翅膀的压强小 下方的空气流速小 对翅膀 的压强大 这样就使两个力的大小不相等 这两个压力之差 把鹰向上托 所以不会掉 下来 例例 2 乒乓球前进过程中 由于不同的旋转方向它会 沿不同的径迹运动 运动员用三种不同的击球方法把乒 乓球击出 请判断 图中所示 1 2 3 三条径迹中 选填 1 2 或 3 是上旋球 球沿逆时针方向 旋转 的 是下旋球 球沿顺时针方向旋转 的 是不旋转的 简要说明你为什么认为上旋球应该沿着你选择的径迹运动 解析 上图中的 1 2 3 分别是上旋转 不旋转 和下旋转球的轨迹 由于球的转动 周围的空气也随之绕球转动 对于上旋球 由于球的旋转 球上方的空气随之向左运动 但同时 球向左运动 则空气相对于球向右运动 空气相对于球的两种运动作用相抵 球上方的气流速度比下方的小 所以上方压强大 相当于对球产生向下方的附加压强 因此 球受到向下的压力 沿弧线迅速下落 例例 3 3 阅读下列材料 然后回答问题 草原犬鼠的空调系统草原犬鼠的空调系统 图 13 52 甲 是非洲草原犬鼠洞穴的橫截面示意图 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 其中的一个的洞口堆成土包状 是为了建一处视野开阔的了望台 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 那样不是有两个了望台了吗 实际上两个 洞口形状不同 决定了洞穴中空气中流动方向 吹过平坦表面的风运动速度小 压强大 吹过隆起表面的风流速大 压强小 因此 地面上的风吹进了犬鼠的洞穴 给犬鼠带去了 习习凉风 滑翔机也是利用这 个原理 请回答下列问题 1 在图甲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 图 13 52 乙 解析 1 如右图所示 2 运动火车周围的空气速度大 压强小 乘客靠 近运动的火车易发生事故 所以必须站在安全 线以外的位置 例例 4 4 有的跑车在车的尾部设计安装了一种 气流偏导器 它的上表面平直 底部呈弧形 凸起 相当于一个倒置的翅膀 如图所示 这主要是为了让跑车高速行驶时 车轮能 更好地抓紧地面 请解释其中道理 解析 根据题意介绍 气流偏导器 的横截面如图所示 当空气高速从左向右经过 气流 偏导器 时 它的下方气流速度比上方大 根据 流速越大 压强越小 流过 气流偏导 器 的空气产生向下的压力差 这样汽车就会受到向下的压力 车轮对地面的压力增大 能更好地抓紧地面 否则高速行驶时 车有一种 飘 的感觉 点拨点拨 对流体现象 注意分析物体形状 分析流速快慢 凸部流速快 窄处流速快 得到 压力差的方向 答答 由于气流偏导器上表面平直 下表面凸起 所以当跑车高速行驶时 流过气流偏导器 上方的空气流速较慢 压强较大 而流过下方的空气速度较快 压强较小 这样 偏导器 上下方所受的压力差形成了一个向下的力 从而使车对地面的压力增大 摩擦力随之增大 提高了车轮的着地性能 演练平台演练平台 四 流体压强与流速的关系四 流体压强与流速的关系 一 填空题 气气 流流 偏偏 导导 器器 1 气体的压强与气体的流速有关 气体流速快的地方压强 气体流速慢的地方压强 2 如图 1 所示两船近距离并排行驶时将会相撞 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 选填 大 小 或 等 3 打开自来水龙头 使自来水流过如图 2 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 选填 A B 或 C 4 如图 3 所示 是喷雾器的原理示意图 当空气从小孔迅速流出 小孔附近空气的流速较 大 压强 容器里液面上方的空气压强 液体就沿细管上升 从管口中流出后 受 气流的冲击 被喷成雾状 5 在较光滑的水平桌面