第十四章压强和浮力.doc

第十四章：压强和浮力一、固体的压力和压强1压力：垂直压在物体表面上的力叫压力。压力的方向：垂直于受力物体表面，且指向被压的物体。压力的作用点在受力物体表面上。2.对于放在水平面上的物体，且物体只受到重力和支持力时，物体对水平面的压力等于物体受到的重力。F=G物体对水平面的压力和水平面对物体的支持力是一对相互作用力。物体受到的重力和水平面对物体的支持力是一对平衡力。3.压力和重力是两个完全不同的力。重力可以产生压力，但并不是所有的压力都是由重力产生的。固体可以大小方向不变地传递压力。重为G的物体静止不动，指出下列各种情况下所受压力的大小。 G G F+GGFF-G F2研究影响压力作用效果因素的实验：课本甲、乙说明：受力面积相同时，压力越大，压力的作用效果越明显。 乙、丙说明：压力相同时、受力面积越小，压力的作用效果越明显。 概括这两次实验结论是：压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关。 本实验研究问题时，采用了控制变量法和对比法。 通过观察塑料泡沫被压下的深浅程度，来认识压力的作用效果。转换法3压强：物体单位面积上受到的压力叫压强。P=F/S 定义式 适用于所有物体间的压强计算。 物理意义：压强是表示压力作用效果的物理量。 公式P=F/S各物理量的单位分别是：P：帕斯卡（Pa）；F：牛顿（N）S：米2（m2）1N/ m2=1Pa 使用该公式计算压强时，关键是找出压力F（一般F=G=mg）和受力面积S（受力面积是指两物体相互接触的那部分面积。用较小的面积计算。） 1m2=100dm2=10000cm2a.当压力一定时，压强与受力面积成反比。b.当受力面积一定时，压强与压力成正比。c.压力和受力面积之间不存在因果关系。例1下列现象中，为了增大压强的是（ ）A骆驼长着宽大的脚掌B载重汽车装有许多轮子 C坦克车装有宽宽的履带D压路机装有质量很大的碾子 解析：选项A中骆驼宽大的脚掌是增大受力面积，只能减小压强；选项B中，载重汽车的许多轮子，是增大受力面积，减小对路面的破坏，也是减小压强；选项C中，坦克的宽宽的履带，也是增大受力面积，减小压强。选项A、B、C均不符合题意。选项D，压路机装有质量很大的碾子，是在受力面积变化不大的情况下，大大增加对地面的压力，是增大压强。 答案：D 点评：记住增大压强和减小压强的几种方法，并能运用这些方法来解释生活中所遇到的一些实际问题，也是历年中考题的一个热点。例2自行车的制作材料和车轮与赛道的接触面积是影响自行车比赛成绩的重要因素。若车架是用密度小、强度大的碳纤维制成的，其密度为16103kg/m3，体积仅为25103m3，则车架的质量为kg；若运动员质量是60kg，车架重是整车重的，比赛中，车胎与水平赛道的接触总面积为30cm2，则赛道受到的压强为Pa。（g取10N/kg） 解析：车架的质量：m车架V16103kg/m325103m34kg； 车架受到的重力：G车架m车架g4kg10N/kg40N；因为车架重是整车重的，所以整车重为：G整车G车架40N60N；运动员重为：G运动员m运动员g60kg10N/kg600N；所以比赛时，车胎对地面的压力：FG整车G运动员60N600N660N；赛道受到的压强：22105Pa 答案：4 22105 点评：通过解析我们可以看出，计算压强首先要做好物体的受力分析，在受力分析时，我们要注意各个力的大小关系和产生的作用；在计算压强时，力的单位是要用，受力面积的单位要统一到m2，即各个单位都要采用国际单位。2.特例：对于放在水平桌面上的直柱体（如：圆柱体、正方体、长放体等）对水平面的压强P=gh。表示固体的密度，g=9.8N/kg，h表示固体的高度。 3.压强单位Pa的认识：成年人站立时对地面的压强约为：15104Pa。它表示：人站立时，1平方米的面积上，受到的压力是15104N。应用：当压力不变时，可通过增大受力面积的方法来减小压强。如：铁路钢轨铺枕木、坦克安装履带、书包带较宽等。也可以通过减小受力面积的方法来增大压强如：缝衣针做得很细、菜刀刀口很薄。 4.一容器盛有液体放在水平桌面上，求压力压强问题：处理时：把盛放液体的容器看成一个整体，先确定压力（平面受到的压力F=G容+G液），后确定压强（一般常用公式P=F/S）。 5.边长为10cm的正方体，重力是25N，静止在斜面上，已知斜面对它的支持力是12N，则物体对斜面的压力是 ，对斜面的压强是 。 6.放在水平菜板上一长方形的豆腐，切去一半，它对水平面的压强将： 。二、液体的压强 1液体内部产生压强的原因：液体由于受到重力作用，对容器底有压强。液体由于具有流动性，对容器壁有压强。 2. 图14.2-2证明：液体对容器壁有压强。液体的压强随深度的增加而增大。 3.压强计：测量液体内部的压强。U形管左右两侧液面高度差，反映了薄膜所受压强的大小。（转换法） 4液体压强的规律：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。在同种液体中的同一深度，液体向各个方向的压强都相等。液体的压强随深度的增加而增大。不同液体的压强与液体的密度成正比。 4压强公式：推导压强公式使用了建立理想模型法，前面引入光线的概念时，就知道了建立理想模型法。推导过程：（结合课本）液柱体积V=Sh ；质量m=V=Sh。 液片受到的压力：F=G=mg=Shg。液片受到的压强：p=F/S=gh。液体压强公式p=gh说明：A、公式适用的条件为：静止液体。h指从液体自由面到被研究点间的竖直距离。B、公式中物理量的单位为：Pa； kg/m3；9.8N/kg； m。C、从公式中看出：液体的压强只与液体的密度和液体的深度有关。 液体的压强与液体的多少、容器底面积大小、容器的形状均无关。著名的帕斯卡破桶实验充分说明这一点。D、液体压强与深度关系图象：在同一种液体中（相同），液体的压强与液体的深度成正比。P1/P2=h1/h2在不同的液体中（不同），当液体的深度一定时，液体的压强与液体的密度成正比。P1/P2=1/25F=GFG静止液体对容器底部产生的压力不一定等于液体本身的重力；随容器形状的改变，压力可以大于也可以小于或等于液体本身的重力 液体对直柱形容器底部产生的压力等于容器内部液体本身的重力。6计算液体对容器底的压力和压强问题：一般方法：首先确定压强P=gh；其次确定压力F=PS。特殊情况：对直柱形容器可先求F，再用p=F/S求压强。对直柱形容器F=G。7连通器：上端开口，下部相连通的容器。原理：连通器里装同一种液体且液体不流动时，各容器的液面保持相平。应用：茶壶、锅炉水位计、乳牛自动喂水器、过路涵洞、船闸、喷泉、坎儿井等都是根据连通器的原理来工作的。三、大气压1.大气对浸在它里面的物体产生的压强叫做大气压强，简称大气压。一般有p0表示。2.大气压产生原因：由于空气受到重力作用并且具有流动性，在空气中向各个方向都有压强，在同一海拔高度，向各个方向的压强相等。3.证明大气压存在的几个实验：历史上著名的实验马德堡半球实验。小实验覆杯实验、瓶吞鸡蛋实验、皮碗模拟马德堡半球实验。列举出你日常生活中应用大气压的几个事例？答：用塑料吸管从瓶中吸饮料；钢笔吸墨水；带吸盘的挂衣钩吸在光滑的墙面上；人的吸气运动。4.大气压的实验测定：托里拆利实验第一次测出了大气压强值。.实验过程：在长约1m，一端封闭的玻璃管里灌满水银，将管口堵住，然后倒插在水银槽中放开堵管口的手指后，管内水银面下降一些就不在下降，这时管内外水银面的高度差约为760mm。.在大气压不变时，管内外水银面高度差与管的粗细、形状、管进入水银槽内的深度或水银槽内水银的多少无关。.当管倾斜一些时，管内外水银面竖直高度差不变，只是管内水银柱长度增加。若在管的封闭端打一小孔，管内水银柱会下降，直到与水银槽液面相平。.管内混入少量空气（未灌满水银）时，测量结果偏小。.上面的真空处p0=0Pa，从上到下，大气压越来越大。.说明：A、实验前玻璃管里水银灌满的目的是：排净管内的空气，使玻璃管倒置后，水银上方为真空；若未灌满，则测量结果偏小。B、本实验若把水银改成水，则水柱的高度为10336m。C、将玻璃管稍上提或下压，管内外的竖直高度差不变；将玻璃管倾斜，竖直高度差不变，水银柱长度增加。.标准大气压：支持76cm水银柱的大气压叫标准大气压。1标准大气压=760mm高的水银柱产生的压强=10.3m高的水柱产生的压强=101105Pa 2标准大气压=202105Pa，可支持水柱高约206m5.大气压与高度的关系：大气压随高度的增加而减小。 大气压的值与地点、天气、季节的变化有关。大气压变化规律：在海拔3000米以内，每上升10米，大气压大约降低100 Pa。6测量工具：测定大气压的仪器叫气压计。分类：水银气压计和无液气压计。说明：水银气压计使用时必须竖直放置，当大气压变大时，水银柱上升。若水银气压计挂斜，则测量结果变大。 水银气压计是根据托里拆利实验制成的。 氧气瓶上的气压计，就是一种无液气压计。在无液气压计刻度盘上标的刻度改成高度，该无液气压计就成了登山用的高度计。7.活塞式抽水机和离心式水泵都是利用大气压工作的。8沸点与大气压的关系：一切液体的沸点，都是在气压减小时降低，气压增大时升高。应用：高压锅是将水蒸气封闭在锅内而增大锅内气体压强，从而提高水的沸点，使食物容易煮熟。 除去糖汁中的水分。9体积与大气压强的关系：一定质量的气体，温度不变时，气体的体积越小压强越大，气体体积越大压强越小。应用：解释人的呼吸，打气筒原理。1.（09义乌）如果把笼罩着地球的大气层比作浩瀚的海洋，我们人类就生活在这“大气海洋”的底部，承受着大气对我们的压强大气压。下列有关叙述中错误的是（）A马德堡半球实验有力地证明了大气压的存在 B标准大气压的数值为101106帕（760MM汞柱）C大气压的大小与大气的密度有关，离地面越高的地方，大气压也越大 D人的心情通常跟晴天和阴雨天大气压的高低变化有关2.（09嘉兴）下列哪一事例可以说明大气压的存在（）A用吸管吸牛奶 B棒冰融化 C手握橡皮圈发生形变 D水往低处流3.（09兰州）如图所示，利用托里拆利实验装置测量大气压强时，当玻璃管内的水银柱稳定后，在玻璃管的顶部穿一小孔，那么管内的水银液面将（）A保持不变B逐渐下降，最终与管外液面相平 C逐渐上升，最终从小孔中流出 D稍微下降一些4（09湖南娄底）下列事例中，利用大气压作用的是（）A小王将新鲜空气吸入肺里 B医生用针筒把药水推入病人肌肉中C小李用图钉把地图钉在墙上 D深水潜水员要穿特制的抗压潜水服第四节：流体压强与流速的关系1.物理学中把具有流动性的液体和气体统称为流体。流体流动时的压强与流速有关。2.硬币跳高比赛：吹气用力越大，空气流速越快，上方压强越小于下方压强，硬币跳得越高。3.向两张纸的中间吹气，将看到纸向中间靠拢。两张纸外部压强大于内部压强，将纸压向中间。4.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。例题：通常把液体和气体统称为_。在流体中流速越大的地方，压强_。在航道里航行的船在相互超越或者交汇时，不能靠得很近，否则会造成航船倾覆，是因为两船交汇时，两船之间的水流流速_，压强_，两船外侧较_的压强会把船掀翻。1.（09烟台）我国铁路大提速后，站台上的乘客与列车间的空气流速和压强也发生了变化，为了有效地防止安全事故的发生，站台的安全线距离由原来的1m变为2m关于列车与乘客间空气流速及压强的变化，判断正确的是（）A空气流速变大，压强变小 B空气流速变大，压强变大C空气流速变小，压强变大。 D空气流速变小，压强变小。2（09泰安）小明同学在倒置的漏斗里放一个乒乓球，用手指托住乒乓球。然后从漏斗口向下用力吹气，并将手指移开，如图所示，那么以下分析正确的是（）A乒乓球不会下落，因为其上方气体流速增大，压强变大 B乒乓球不会下落，因为其上方气体流速增大，压强变小C乒乓球会下落，因为其上方气体流速增大，压强变大 D乒乓球会下落，因为其上方气体流速增大，压强变小3（09台州）你是否有这样的经历：撑一把雨伞行走在雨中，如图所示，一阵大风吹来，伞面可能被“吸”，严重变形。下列有关这一现象及其解释，正确的是（）A伞面被向下“吸” B伞上方的空气流速大于下方 C伞上方的空气流速等于下方D伞上方的空气流速小于下方5.飞机的升力：机翼设计成上面圆拱形、下面平直的形状。飞机飞行时，机翼上方气体流速快，压强小；下方气体流速慢，压强大；气体对机翼向下的压强比气体对机翼向上的压强小，因此气体对机翼的上下表面产生压力差且合力方向向上，这就是飞机受到的升力。 喷雾器6.风沿着墙面吹过来时，开着的窗口上挂着窗帘，窗帘将向 飘去。（填“窗内”或“窗外”）三、浮力1.浸入液体里的物体受到液体对它竖直向上的托力叫浮力。2. 浮力方向：竖直向上。施力物体：液体。受力物体是浸在液体中的物体。浮力的作用点一般画在物体的重心上。3.浮力产生的原因：液体对物体向上的压力大于向下的压力，向上、向下的压力差即浮力。F浮=F向上 F向下打入河底的木桩、埋在水中的电线杆或桥墩、与容器底面完全黏合在一起的物体，没有受到向上的压力作用，因此液体对它们没有施加浮力。4. F浮=GF示（用弹簧测力计测浮力）G表示物体在空气中的重力。F表示物体浸入液体后弹簧测力计的示数。例题：一物体在空气中称重为37N，浸没到水中称重为12N，则物体受的浮力是-。5.阿基米德原理：浸入液体里的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。 F浮 =G排=m排g=液V排g这个公式的适用条件是：液体或气体。 说明：浸入是指物体在液体中，可能是部分在液面以下，也可能是浸没。浸没是指物体完全在液面以下。 浸没时：V排=V物 没有浸没时：V排V物6.从公式中可以看出：浮力的大小只与液体的密度和物体排开液体的体积有关。液表示液体的密度。V排表示物体排开液体的体积；即物体在液面以下的那部分体积。7.浮力的大小与物体的密度、形状、液体的多少、浸没的深度等均无关。8.体积是200cm3的铁块，一半浸在水中，它受到的浮力有多大？（g取10Nkg） 1.物体的浮沉条件：前提条件是：实心物体浸没（V排=V物）在液体中，且只受浮力和重力作用。下沉 悬浮 F浮 G F浮 = G 液 G F浮 = G 液 物 液 物说明：当物体受到的F浮 G时，物体将上浮；上浮的最终结果是：物体静止漂浮在液面上。此时：F浮 = G当物体受到的F浮 = G时，物体处于悬浮状态，可以停留在液体中任何深度的地方。上浮或下沉是物体在液体中的一种运动过程。漂浮或悬浮是物体在平衡力的作用下处于平衡状态，物体所受合力一定为零。F浮 = G 密度均匀的物体悬浮（或漂浮）在某液体中，若把物体切成大小不等的两块，则大块、小块都悬浮（或漂浮）。一物体漂浮在密度为液的液体中，若露出体积为物体总体积的1/3，则物体密度为液。F浮 =G 液V排g =物V物g V排=2/3V物物=液悬浮与漂浮的比较 相同：F浮 =G 不同：悬浮液=物 ；V排=V物。此时浮力达到最大。 漂浮液物；V排V物。漂浮时浮力不是最大值。判断物体浮沉有两种方法：比较F浮 与G或比较液与物。（用密度判断沉浮时物体必须是实心物体）物体吊在测力计上，在空气中重力为G，浸没在密度为液的液体中，示数为F。则物体密度为：物=G液/G-F。6漂浮问题“五规律”：（历年中考频率较高）规律一：物体漂浮在液面上，所受到的浮力等于它受到的重力。F浮 =G 规律二：同一物体在不同液体里漂浮时，所受浮力相同。 规律三：同一物体在不同液体里漂浮，在密度大的液体里浸入的体积小。 规律四：漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几，物体密度就是液体密度的几分之几。 规律五：将漂浮物体全部