八年级物理密度与浮力压强复习上海科技版知识精讲

初二物理密度与浮力 压强初二物理密度与浮力 压强复习复习上海科技版上海科技版 本讲教育信息本讲教育信息 一 教学内容 密度与浮力 压强复习 二 基本要求 本节为一节复习课 主要讲解课本中的基本内容 目的是唤起同学们对所学内容的回 忆 通过基本知识的学习形成知识体系 提高同学们解答问题的能力 三 跨越障碍 1 质量 物体包含物质的多少 质量是物体本身的一种属性 它不随物体的形状 温度 状态 而改变 也不随物体所在位置的不同而改变 质量的国际单位 千克 用 kg 来表示 为了方便 还有比千克大的单位吨 t 比千克小的单位克 g 毫克 mg 1 吨 103千克 1 千克 103克 1 克 103毫克 质量的测量工具 托盘天平 2 量筒 或量杯 的使用 量筒 或量杯 是用来测定液体体积的工具 当测量液体的体积时 将液体倒入量筒 量杯 中观察一下量筒 量筒 标示的体积增加 即为液体的体积 倒入 倒出液体时 应小心 不能溢出 利用排液法也可以间接测定固体的体积 量筒使用前应看清量程及每一小格所表示的 体积 量筒 或量杯 的所示体积单位一般是 mL 即 cm3 用排水法测固体体积时 预先放入的水要适量 使物体完全进入液体中 不能令液体 溢出 读数时要注意两点 将量筒 或量杯 置于水平桌面上 观察时视线应与筒内液体的凸面顶部 如水银等 或凹面底部 如水等 相平 3 密度 单位体积物体的质量 m V 单位 33 cmgmkg 密度是物质的一种特性 每种物质都有一定的密度 不同的物质 密度不同 所以只需测出待测物的质量及体积 就可求得待测物的密度 进而就可以辨别物质 物质的密度不随质量 体积 温度等变化而变化 但是当物质的状态发生变化时 物 质的密度就会发生变化 例如 水和冰 4 浮力 巨型的轮船为什么会漂在水平面上而不下沉 热气球为什么会腾空而起 这些现象都 与浮力有关 液体和气体对浸入其中的物体有竖直向上的托力 物理学中把这个托力叫做浮力 浮力产生的原因 液体对物体向上和向下的压力差 方向竖直向上 上上上上上 FFF 5 阿基米德原理 浸在液体里的物体受到竖直向上的浮力 浮力的大小等于被物体排开的液体受到的重 力大小 表达式 排液排排浮 gVgmGF 注意 公式 中 是液体的密度 不是物体的密度 是物体排开 排液浮 gVF 液 物 排 V 的液体的体积 而不是物体的体积 仅当完全浸沉时 才有 物 V 物排 VV 与 有关 当一定时 与物体的运动状态 形状 密度无关 浮 F 液 排 V 排 V 浮 F 阿基米德原理也适用于气体 物体在气体中所受浮力的大小 排气排浮 gVGF 6 物体的浮沉 4 漂浮 F浮 G 物体的一部分浸入液体中 说明 1 物体上浮 下沉是运动过程 此时物体受非平衡力作用 下沉的结果是沉到液体 底部 上浮的结果是浮出液面 最后漂浮在液面 2 漂浮与悬浮的共同点都是浮力等于重力 在平衡力的作用下静止不动 但漂浮是 物体在液面的平衡状态 物体的一部分浸入液体中 悬浮是物体浸没在液体内部的平衡状 态 整个物体浸没在液体中 上面是物体的浮沉条件的一种表述 合力表述 物体的浮沉条件还有另一种表述 密度表述 结合合力表述与阿基米德原理 我们可以证明如下 1 当物体漂浮时 F浮 G物 又因为 F浮 液gV排 G物 物V物g 所以 液gV排 物V物g 也就是 液V排 物V物 由于物体处于漂浮状态 其必然有一部分体积露出水面 也就是说 V排 V物 所以 液 物 2 当物体上浮时 F浮 G物 又因为 F浮 液gV排 G物 物V物g 所以 液gV排 物V物g 也就是 液V排 物V物 由于物体处于上浮状态 还没有露出液面外 其必然全部浸没在液体中 也就是说 V排 V物 所以 液 物 3 当物体悬浮时 F浮 G物 又因为 F浮 液gV排 G物 物V物g 所以 液gV排 物V物g 也就是 液V排 物V物 由于物体处于悬浮状态 其必然全部在液体中 也就是说 V排 V物 所以 液 物 4 当物体下沉时 F浮 G物 又因为 F浮 液gV排 G物 物V物g 所以 液gV排 物V物g 也就是 液V排 物V物 由于物体处于下沉状态 其必然全部在液体中 也就是说 V排 V物 所以 液 物 7 压力 物理学中将垂直作用在物体表面上的力叫做压力 例如 物体放置在水平面上时 物体对地面的压力垂直于两个物体接触的表面 当物体放置在斜面上时 此时物体受到的压力也是垂直于两个物体接触的表面 注意 压力的大小并不一定等于重力 8 压强 压强 物理学中 把单位面积上所受到的压力大小叫做压强 即 p F S 物理上用 p 表示压强 用 F 表示压力 用 S 表示受力面积 压强的单位为力和面积的单位合成 在国际单位制中 力的单位是 牛顿 面积的 单位是 米 2 压强的单位是 牛 米2 该单位读作 牛顿每平方米 也叫做帕斯 卡 简称帕 用字母 Pa 来表示 1 帕 1 牛 米 2 表示 每平方米面积上受到的压力是 1 牛顿 从中我们可以发现影响压力作用效果即压强的因素是压力的大小和受力面积 9 增大和减小压强的途径与方法 生活中往往会有增大压强和减小压强的实际应用 例如 图钉做的针很小 菜刀很薄 刀很锋利 这都是通过减小受力面积增大压强 再如用力大和用力小时 图钉进入墙的难易程度不同 用力大时 压强大 以上用来增大压强的例子 从中我们可以发现 减小受力面积 增大压力可以增大压 强 反之亦然 例如 修建高楼大厦 必须加宽地基 以减小楼房对地面的压强 10 液体压强 由于液体有重力 所以液体内部向下存在压强 由于液体具有流动性所以液体向气体 方向也具有压强 由实验可知 液体内部向各个方向都有压强 压强随深度的增加而增大 但在同一深度 液体向各个方向的压强相等 液体内部压强可由下式计算 p gh 应用这个公式时要注意以下三个问题 1 该公式只计算静止的液体所产生的液体内部的压强 不包括液面上大气所产生的 压强 2 公式中 为液体的密度 h 表示液体的深度 指研究点到液面的距离 而不是 距容器底部的高度 3 使用此公式时 只有 h 用米做单位 以千克 米 3做单位 求出的压强单位才 是帕斯卡 g 为常数 等于 9 8 牛顿 千克 11 连通器里如果只有一种液体 在液体不流动的情况下 各容器中的液面总保持相平 如果连通器里装有密度不同的两种液体 当液体不流动时 密度大的液体的液面总是低于 密度小的液体的液面 12 帕斯卡原理及其应用 液压机是由两个大小不同的液缸组成的 两个液缸里各有一个可以滑动的活塞 如果 在小活塞上加一定值的压力 根据帕斯卡定律 小活塞将这一压力通过液体的压强传递给 大活塞 将大活塞顶上去 设小活塞的横截面积是 S1 加在小活塞上的向下的压力是 F1 于是 小活塞对液体的压强为 p F S 1 1 根据帕斯卡定理 加在密闭液体上的压强 能够大 小不变地被液体向各个方向传递 大活塞所受到的压强必然也等于 p 若大活塞的横截面 积是 S2 压强 p 在大活塞上所产生的向上的压力为 力 如把代入中 得或写成 式中的左边FpSp F S FF F S S F F S S 22 1 1 22 1 1 2 2 1 2 1 力 如把代入中 得或写成 式中的左边FpSp F S FF F S S F F S S 22 1 1 22 1 1 2 2 1 2 1 式中左边的 F F S S 2 1 2 1 表示大活塞上的压力是小活塞上压力的倍数 右边的表示大活塞的横截 F F S S 2 1 2 1 表示大活塞上的压力是小活塞上压力的倍数 右边的表示大活塞的横截 面积是小活塞横截面积的倍数 13 空气对浸在它里面的物体所产生的压强叫大气压强 简称大气压 1 大气压强的实验测定 托里拆利实验 2 标准大气压值 在纬度 45 的海平面上 温度是 0 时 相当于 76 厘米水银柱 高的大气压 叫标准大气压 76 厘米汞柱 760 毫米汞柱 1 01 105帕斯卡 国际单位 1 013 千克 厘米 3 工业大气压 3 大气压强随高度升高而减小 大约每升高 12 米 大气压强降低 1 毫米汞柱 这 是由于空气的密度随高度升高而减小的缘故 4 由于大气的深度 h 不可测定 且大气的密度又随高度而变化 所以大气的压强不 能用液体压强的关系式来计算 常用气压计来测量 5 一切液体的沸点 都是气压减小时降低 气压增大时升高 14 流体压强与流速的关系 在两支筷子之间放上两只乒乓球 用吸管向中间吹气 此时我们发现两只乒乓球会向 中间靠拢 取两张纸片 当向纸片中间吹气时 仍然可以看到两张纸片向中间靠拢 乒乓球之所以向中间靠拢是因为中间的空气流动速度相比较于乒乓球的外侧快 纸片向中间靠拢也是这个原因 通过上面的实验我们可以总结得出 流体的流速越大 压强越小 飞机的升力就利用了这个结论 飞机的机翼通常做成上面凸起 下面平直的形状 当 飞机在机场跑道上滑行时 流过机翼上方的空气速度快 流过机翼下方的空气速度慢 机 翼上下方所受的压力差形成向上的升力 当飞机的滑行速度达到一定值时 机翼所受到的 升力超过飞机的自重时 飞机就起飞了 在一些体育运动中也常用到这个结论 如足球运动中的点球大战中所用的 香蕉球 在乒乓球运动中的上旋球和下旋球等等 模拟试题模拟试题 答题时间 100 分钟 一 选择题 1 关于压力 下列说法正确的是 A 压力的方向一定垂直于物体间的接触表面 B 压力的大小一定等于物体的重力 C 压力的方向有时垂直于物体间的接触表面 有时不垂直于物体间的接触表面 2 分别用铜和铝制成的形状大小完全相同的圆柱体 把它们竖放在地面上 对地面的压 力和压强是 A 压力和压强都相等 B 铜柱的压力大 压强小 C 铜柱的压力小 压强大 D 铜柱的压力和压强都大 3 如图所示为装满液体的容器 设液体对容器底的压力为 F1 容器对桌面的压力为 F2 如果不计容器本身重力 则 A F1 F2 B F1 F2 C F1 F2 4 从图钉的构造来看 钉帽的面积做得很大是为了使用时对手指 A 增大压强 B 减小压强 C 增大压力 D 减小压力 5 对于液体压强 下列说法正确的是 A 液体只对容器的底和侧壁有压强 B 液体重力 体积越大 液体压强越大 C 液体的密度越大 液体的压强越大 D 同一种液体的压强只跟深度成正比 6 下列事例中 属于减小受力面积 增大压强的是 A 铁路的钢轨不直接铺在路基上 而是铺在枕木上 B 书包带宽的比窄的背在身上舒服 C 把菜刀口磨得很薄 刀就容易切进菜里去 D 在烂泥地上垫上一块大木板 便于人行走 7 一台水压机大活塞的半径是小活塞半径的 2 倍 如果在小活塞上加 500 牛顿的压力 则大活塞能顶起物体的重力为 A 1000 牛顿 B 2000 牛顿 C 250 牛顿 D 125 牛顿 8 如图所示 一只装满水的容器 容器内 m n 两点的压强分别为 A pm 196 帕斯卡 pn 980 帕斯卡 B pm 784 帕斯卡 pn 196 帕斯卡 C pm 980 帕斯卡 pn 166 帕斯卡 D pm 196 帕斯卡 pn 784 帕斯卡 9 在水平桌面上 有三个竖直放置的同种物质制成的实心圆柱体 已知它们的高度相等 但质量不同 那么它们对桌面的压强 A 质量大的一定大 B 底面积大的一定大 C 底面积小的一定大 D 三个一样大 10 如图 三个容器所盛液体的重力相等 A 和 B 中盛水 C 中盛酒精 B 和 C 中液面 相平 那么 三个容器中液体对瓶底的压强 pA pB pC相比较 A pA pB pC B pA pB pCC pA pB pC D 都相等 11 如图所示的甲 乙两个容器 由一细管相通 细管中间有一开关 K 先把开关关上 在两容器中装有不同量的水 甲中水面比乙中水面高 然后将甲容器的上口密封 打开开 关 K 后 下列判断正确的是 A 甲中的水能往乙中流 直到乙的水面比甲中的水面高出一些为止 B 甲中的水不能往乙中流 水面高度都不变 C 甲中的水能往乙中流 直到两容器中的水面相平为止 D 甲中的水能往乙中流一些 但甲的水面一定比乙的高 12 在图中的托里拆利管顶部 A 打一开口 则 A 开口处会有水银流出 B 开口处不会有水银流出 且管中水银高度不变 C 开口处不会有水银流出 但管中水银面会下降到与水银槽的液面相平 D 开口处不会有水银流出 且管中水银面会下降到与水银槽的液面相平 13 在研究大气压强的托里拆利实验中 如果使玻璃管倾斜 那么管内的水银柱 A 长度减小 B 高度不变C 高度增大 D 高度减小 14 关于大气压的说法正确的是 A 大气压的值总是恒定不变的 B 离地面越高 大气压越大 C 离地面每升高 12 米 大气压就一定下降 1 毫米水银柱 D 大气压产生的原因是因为空气有重力 15 在高山上煮饭 饭不容易熟 原因是 A 高山上气压低 水的沸点低 B 高山上气压低 热量散失多 C 高山上气温低 热量散失多 D 高山上空气稀薄 水不能沸腾 二 填空题 16 将一重 100 牛顿 边长为 20 厘米的均匀正方体 放置在水平的小桌面正中 如小桌 面的边长为 10 厘米 则正方体对桌面的压强是 如小桌面边长为 30 厘米 则正 方体对桌面的压强是 17 如下图 A 为边长 10 厘米的正方体 重 5 牛顿 B 为粗糙水平面 F 为竖直作用在 A 上的力 大小为 6 牛顿 则图甲中 B 受到的压强是 帕斯卡 图乙中 B 受到的 压力为 牛顿 18 设长方体砖块的三条棱长之比为 1 2 4 如果将两块砖 A B 按下图方式置于水平 地面上 则砖块 A 对砖块 B 的压强与它们对地面的压强之比 pA pB 砖块 A 对砖块 B 的压力与它们对地面的压力之比 FA FB 19 一个边长为 L 米的正方体没入水中 其上表面离水面 h 米 那么水对这个正方体上 下表面的压强差等于 帕斯卡 20 三个直径相同的木球 铜球 铁球放入水中 静止后的位置如图所示 则受到浮力 最小的是 球 可以肯定 球是空心的 21 把三个体积相同的铁球 分别放入煤油 水和水银中 受浮力最大的是在 中的铁球 受浮力最小的是在 中的铁球 22 一个物体的体积是 0 5 分米 3 完全浸没在水中 它受到的浮力是 牛顿 如 果这个物体重 4 牛顿 它在水中将 选填 上浮 下沉 或 悬浮 23 对于同种物质组成的实心物体 可通过比较物体的密度 物和液体的密度 液来判 断物体的浮沉情况 当 时 物体上浮 当 时 物体处于悬浮状态 当 时 物体下沉 24 水面上浮着一物体 露出水面和浸在水里的体积之比是 2 3 则此物体与水的密度 之比是 当物体浮在另一种液面上时 露出液面和浸在液内的体积之比是 1 3 那 么这种液体和水的密度之比是 三 试验探究题 25 小明同学用 U 形管压强计研究甲 乙两种液体内部的压强规律 记录实验数据如下 表所示 液体甲的密度小于液体乙的密度 液体甲液体乙 实验 序号 金属盒 深度 U 形管两侧液 面高度差 实验 序号 金属盒 深度 U 形管两侧液面 高度差 11064107 2201152013 3301563018 1 分析比较实验序号 1 2 3 或 4 5 与 6 的数据及相关条件 可得出的初步结 论是 2 分析比较实验序号 的数据及相关条件 可得出的初步结论是 在 相同的深度处 液体的密度越大 液体的压强也越大 26 已知某实心小球是由下表中所列出的塑料材料中的一种制成的 为了鉴别该小球究 竟是由其中哪一种塑料制成的 某同学设计并进行了以下实验 1 把该小球放入盛有足够多酒精的量杯中 松手后 当小球处于平衡状态时 发现 量杯内的液面由 60mL 处升高到 90mL 处 已知酒精的密度是 0 8 103 kg m