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PAGE12025年中考第一轮复习(知识清单+方法清单)专题九压强总览一、知识结构二、知识清单+方法清单模块一压强知识清单知识清单一、压力1.压力的概念(1)定义:垂直作用在物体表面上的力叫做压力,常用F表示。如图所示:甲足球对地面的力乙物体对斜面的力丙手指对墙壁的力(2)产生条件:两个物体必须相互接触,而且有相互挤压的作用。(2)作用点:在受压的物体表面,作用点等效在接触面中心。(3)方向:垂直并指向受压的物体表面。由于受力面可能是水平面,也可能是竖直面,还可能是倾斜面,故压力的方向没有固定指向,可指向任何方向,但始终和受力面相垂直。(4)大小:水平面2.压力与重力的区别与联系压力重力定义垂直作用在物体表面的力物体由于地球吸引受到的力方向垂直于受力面,指向被压物体竖直向下作用点被压物体表面重心大小取决于物体间的挤压程度,不一定等于重力的大小与质量成正比G=mg力的性质接触的物体间相互挤压而发生形变产生的,属于弹力来源于万有引力,是非接触力受力示意图联系只有当物体处于水平面,且在竖直方向上只受重力和支持力时,物体对水平面压力的大小、方向才与重力的大小方向相同,尽管如此,压力仍不是重力。二、实验:探究影响压力作用效果的因素【猜想与假设】小小的蚊子能轻而易举地用口器把皮肤刺破,重重的骆驼却不会陷入沙中。由此猜想:压力作用的效果除了与压力的大小有关,还跟受力面积有关。【设计实验】(1)实验器材:形变显著的物体(如海绵、沙子等)、压力小桌、砝码。(2)实验方法①控制变量法:探究压力的作用效果与压力的大小和受力面积的关系,采用该法进行。②转换法:压力的作用效果通过海绵的凹陷程度来体现。【进行实验与收集证据】(1)如图甲所示,在海绵上放一个小桌,观察图中海绵形变的程度。(2)保持小桌与海绵的接触面积不变,在小桌上放一个砝码,改变压力,观察海绵形变的程度,如图乙所示。【分析论证】(1)由甲、乙可发现,受力面积相同时,压力大,压力的作用效果更明显。(2)由乙、丙可发现,压力大小相同时,受力面积小,压力的作用效果更明显。【实验结论】压力的作用效果与压力大小和受力面积有关;在受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显。在压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。【交流讨论】实验中选择海绵而不选择木板的原因是海绵易发生形变,实验现象明显,而木板不易发生形变,实验现象不明显。实验中可以用沙子、橡皮泥等代替海绵。三、压强1.压强的概念(1)物理意义:表示压力的作用效果。压强越大表示压力的作用效果越明显。(2)定义:物体所受压力的大小与受力面积之比叫做压强。(3)公式:压强=eq\f(压力,受力面积)p=eq\f(F,S)这是压强的定义式,适用于所有物体间的压强计算,包括气体、固体、液体。(4)单位:压强的国际单位是帕斯卡,简称帕,符号是pa。1pa=1N/m2,1pa表示1m2面积上所受的压力是1N。实际应用中常用千帕(kpa)、兆帕(Mpa)作单位,气象学中常用百帕(hpa)作单位。换算关系:1Mpa=103kpa1kpa=103pa1hpa=100pa(5)理解压强公式p=eq\f(F,S)与F成正比,在F一定时,p与S成反比。②公式中的F是压力,而不是重力。当物体放在水平上时,压力的大小等于重力。③公式中的S是受力面积,它是施力物体挤压受力物体时,二者相互接触的面积,而不是其他面积,而且在计算时S的单位用国际单位。3.柱体的压强(1)公式推导:如图所示,有一质量分布均匀的柱状固体,密度为𝜌,底面积为S,高度为h。求该柱体对水平面的压强。这个柱体的体积V=sh;这个柱体的质量m=ρV=ρSh;对水平面的压力F=G=mg=ρVg=ρgSh对水平面的压强:p=eq\f(F,S)=eq\f(ρgSh,S)=ρgh即柱体产生的压强p=ρgh(2)公式p=ρgh中各物理量的意义与单位ρ表示密度,单位为千克/米3(kg/m3);h表示高度,单位为米(m);g=p表示压强,单位为帕(Pa)各物理量的单位全部采用国际单位制。(3)理解公式p=ρgh①公式p=ρgh只适用于柱形的物体(例如长方体、正方体、圆柱体等)对水平面的压强,不能用于其他形状的物体产生的压强;②柱形的物体对水平面的压强只与物体的密度和高度有关,与物体的底面积、重力等无关。(均选填“有关”或“无关”)四、怎样减小或增大压强1.减小压强的方法2.增大压强的方法方法实例压力一定,减小受力面积①啄木鸟的嘴很尖;②菜刀的刀刃磨得很锋利;③图钉针头很尖受力面积一定,增大压力①压路机的碾子是重质实心的;②用铁锤敲打铁钉;③用力打夯增大压力的同时减小受力面积①用很大的力按图钉;②木桩底部削尖、用大力气,容易打入地里方法清单方法清单考向01探究影响压力作用效果的因素 【例题1】(2024·齐齐哈尔·中考真题)在探究“影响压力作用效果的因素”实验中,实验小组利用小桌、砝码、海绵、沙子等器材在水平台面上进行探究。(1)实验中压力的作用效果是通过海绵来体现的,(选填“可以”或“不可以”)用木板代替海绵来完成实验;(2)比较图1、图2所示的实验现象,将小桌分别正立放在海绵上,这样做的目的是为了控制相同;改变压力的大小,可以得出结论:;(3)比较图2、图3所示实验的现象可以得出另一结论,下列实例中,可用此结论解释的是:;A.书包的背带做的很宽
B.严禁货车超载(4)图3中桌面对海绵的压强为p1,小航将图3中的小桌、砝码平放在表面平整的沙子上,静止时如图4所示,桌面对沙子的压强为p2,则p1p2(选填“<”、“=”或“>”);(5)小彬选用质地均匀的长方体物块A代替小桌进行探究,如图5所示,将物块A沿竖直虚线方向切成大小不同的两部分。将左边部分移开后,发现剩余部分对海绵的压力作用效果没有发生变化,由此他得出结论:压力的作用效果和受力面积无关。你认为他在探究过程中存在的问题是:。【答案】被压下的深浅不可以受力面积受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显A=没有控制压力的大小相同【详解】(1)根据转换法,图中压力的作用效果是通过海绵的凹陷程度来体现的,由于木板的形变不明显,所以不可以用木板代替海绵来完成实验。(2)比较图1、图2所示的实验现象,将小桌分别正立放在海绵上,这样做的目的是为了控制受力面积大小不变,压力的大小不同,由于海绵的凹陷程度不同,且压力越大海绵的凹陷程度越大,故可得结论:当受力面积相同时,压力越大,压力作用效果越显著。(3)分析比较图2、图3的实验现象知道,两图的压力大小不变,受力面积的大小不同,海绵的凹陷程度不同,且受力面积越小海绵的凹陷程度越大,故可得结论:当压力相同时,受力面积越小,压力作用效果越显著。A.书包的背带做得又宽又大,这是通过增大受力面积来减少压力的作用效果,故符合题意;B.交通管理部门规定,严禁货车超载,通过减小压力来减小压强,故不符合题意。故选A。(4)压强大小跟压力大小和受力面积大小有关,图3和图4两图压力相同,受力面积相同,由p=F/S知道,压强相同,即p1=p2(5)为了探究压力的作用效果与受力面积的关系,应保持压力相等,改变受力面积,观察泡沫的凹陷程度;小明同学在探究“压力的作用效果与受力面积的关系”时,将物块沿竖直方向切成大小不同的两块,这样两块对泡沫的压力不同,小明可以改变物块A的放置方向,从而改变物块对底面压力的受力面积,同时保持了压力不变,可用于探究“压力的作用效果与受力面积的关系”。方法技巧探究影响压力作用效果的因素实验主要采用的是控制变量法和转换法。比如力的作用效果通过海绵的形变程度、桌子陷入沙子的深度等来反映,这用到了转换法。在控制变量方面,除了常规的实验室器材之外,利用生活中的常见物品也可以改变面积和压力大小,比如矿泉水瓶,通过装水的多少来改变压力大小,通过瓶底和瓶盖来改变受力面积。【训练1-1】在“探究压力作用效果与哪些因素有关”的实验中,某同学利用了多个完全相同的铁块和海绵进行了如图所示的实验。(1)实验中通过观察海绵的来比较压力作用效果;(2)由两图可以探究压力作用效果与压力大小的关系;(3)对比乙、丙两图可以得出:当压力一定时,越小,压力作用效果越明显;(4)对比甲、丙两图,该同学认为压力作用效果与压力大小无关,他的观点是(选填“正确”或“错误”)的,理由是。【答案】凹陷程度甲、乙受力面积错误比较时没有控制受力面积相同【详解】(1)凹陷程度越大,压力的作用效果越明显,故可以根据海绵的凹陷程度来表示压力的作用效果。(2)探究压力的作用效果与压力的大小关系,故需要改变压力的大小,控制受力面积相同,故选择甲、乙两次实验。(3)对比乙、丙两图可以看出,乙的受力面积比丙小,海绵的凹陷程度深,乙的压力作用效果明显,故结论为当压力一定时,受力面积越小,压力作用效果越明显。(4)探究压力作用效果与压力大小关系,需要控制受力面积相同,而甲、丙两组实验,压力不同,受力面积也不同,故得出的结论是错误的。【训练1-2】如图甲是总质量相同的滑雪者和步行者在雪地里行走的惜景,图乙、丙、丁是利用海绵、小桌、砝码探究影响压力作用效果的实验,下列说法正确的是()A.甲图中滑雪者和步行者对雪地单位面积的压力相等B.若要探究滑雪者和步行者对雪地压力的作用效果应该选择乙与丙进行模拟研究C.本实验中用木板代替海绵也可以进行实验探究D.本实验通过海绵的凹陷程度来显示压力作用效果【答案】D【详解】A.质量相同的滑雪者和步行者,由G=mg可知:体重相同,对雪地的压力相同,受力面积不同,由p=F/S可知压强不同,即二者对雪地单位面积的压力不相等,甲图中步行者的受力面积较小,作用效果较为明显,故A错误;B.图甲只有一人脚穿滑雪板,另一人步行,受力面积不同,总质量相同,压力相同,为了探究他们对雪地压力的作用效果,即在压力一定时,研究压力作用效果与受力面积的关系,应保持压力大小不变,只改变受力面积大小,故应选择丙与丁图实验进行比较,故B错误;CD.海绵容易发生形变,实验过程中,通过海绵的凹陷程度来显示压力的作用效果,而木板发生形变程度不容易观察,不能用木板代替海绵实验,故C错误,D正确。故选D。考向02压强及其计算【例题2】(2024·山东青岛·中考真题)黄海海平面是中国高程系统唯一基准面,在青岛的黄海海滨矗立着一座“中华人民共和国水准零点”雕塑,标志着“高度从这里开始”,这座雕塑高6m,质量约为10t,它的四个支脚处在同一水平面上,每个支脚与地面的接触面积约为250cm2,它对地面的压强大约是()A. B. C. D.【答案】B【详解】雕塑的重力为雕塑对地面的压力等于其自身的重力,则雕塑对地面的压强为故B符合题意,ACD不符合题意。故选B。方法技巧1.压强计算题的基本步骤计算固体压强时,一般先计算压力的大小,再结合受力面积计算压强的大小;(1)求压力:注意当物体水平面上自由放置时,压力F=G=mg(2)求面积:注意倍数关系。(3)求压强:用p=F/S计算得结果。注意各物理量的单位均采用国际单位制。2.叠加体压强的计算单独的长方体放在水平面上,对地面的压强可用p=F/S或p=ρgh计算;叠加后对地面的压力都等于二者重力之和,用p=F/S比较计算。【训练2-1】(2023·青海西宁·中考真题)如图甲所示,将一块质地均匀的长木板平放在水平桌面上,用水平向右的推力F缓慢推动长木板,直至图乙所示的位置。在此过程中,长木板对桌面的压力、压强的变化情况是()A.压力变小,压强变小 B.压力不变,压强变大C.压力不变,压强不变 D.压力变大,压强变大【答案】B【详解】长木板放在水平桌面上,长木板对桌面的压力等于长木板的重力,用水平向右的推力F缓慢推动长木板,直至图乙所示的位置,因长木板的重力不变,则对水平桌面的压力不变;长木板对水平桌面的压力不变,受力面积减小,由公式p=F/S可知,长木板对桌面的压强变大,故ACD不符合题意,B符合题意。故选B。【训练2-2】如图,两个圆柱体竖放在水平地面上,对地面的压强相等,则()A.a的密度大,重力小 B.b的密度大,重力小C.a的密度大,重力大 D.b的密度大,重力大【答案】C【详解】由题意知两个圆柱体竖放在水平地面上,对地面的压强相等,即pa=pb由图可知Sa>Sb,根据压强公式p=F/S可得Fa>Fba和b放在水平面上且无其他外力作用,所以压力大小与其重力大小相等,结合以上分析,a和b的重力关系是Ga>Gb根据压强公式p=F/S,由于a和b是圆柱体,则它们压强计算公式可表示为p=即p=ρgh,又因为pa=pbha<hb,g相同,则a和b的密度关系是ρ故ABD不符合题意,C符合题意。故选C。考向03减小或增大压强的方法【例题3】(2024·广东深圳·中考真题)2024年6月2日,嫦娥六号探测器成功着陆月背面南极艾特肯盆地,这是人类历史上首次登陆月球背面,图是嫦娥六号探测器,成功着陆月球背面3D动画模拟图。“嫦娥六号”着落架下方安装圆盘型“脚”,其目的是()A.减小压力 B.增大压力 C.减小压强 D.增大压强【答案】C【详解】“嫦娥六号”着落架下方安装圆盘型“脚”,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小对月球表面压强。故选C。方法技巧根据p=F/S分析减小或增大压强的方法1.增大压强的方法:在压力一定时,减小受力面积来增大压强;在受力面积一定时,增大压力来增大压强。2.减小压强的方法:在压力一定时,增大受力面积来减小压强;在受力面积一定时,减小压力来减小压强。3.通过总结我们会发现,生活中改变压强的例子中改变受力面积的方式较多。【训练3-1】(2024·江苏宿迁·中考真题)如图所示,是修筑公路的压路机,下列措施为了增大压强的是()A.碾子质量很大 B.轮胎很宽C.用橡胶制作轮胎 D.向转轴加润滑油【答案】A【详解】A.碾子质量很大,对路面压力较大,在受力面积一定时,可以增大对路面的压强,故A符合题意;B.轮胎很宽,增大了受力面积,在压力一定时可以减小压强,故B不符合题意;C.用橡胶制作轮胎,这是利用橡胶弹性好、耐磨的特性,故C不符合题意;D.向转轴加润滑油可以减小摩擦,故D不符合题意。故选A。【训练3-2】“嫦娥四号”月球探测器由如图所示的“着陆器”和由它搭载的“月球车”组成。在月球表面着陆后,“月球车”与“着陆器”分离,这时“着陆器”对地面的压力将_______,压强将______;为了适应月球地面的特殊状况,“月球车”安装了6个车轮,当“月球车”在水平地面上行驶时,如果只有4只轮子着地,那么它对地面的压力将_______,压强将_______。“着陆器”“着陆器”“月球车”【答案】小小大【解析】“月球车”与“着陆器”分离,这时“着陆器”对地面的压力将变小,因为受力面积不变,根据P=F/S可知:压强变小;“月球车”安装6个车轮后,若只有4只轮子着地,因为对地面的压力将不变,受力面积变小,根据P=F/S可知:压强变大。模块二液体的压强知识清单知识清单一、液体压强的特点1.实验:探究液体内向各个方向都有压强
(1)实验探究①如图甲所示,表明水对容器的底部有向下的压强;如图乙所示,说明水对侧壁有压强。甲乙丙丁②侧面上如图丁所示,将底部和侧壁套有橡皮膜的空塑料瓶竖直压入水中,发现底部和侧壁的橡皮膜向瓶内凹,表明水内部向各个方向都有压强。(2)实验结论:液体内向各个方向都有压强。(3)液体产生压强的原因:液体受到液体具有流动性。2.压强计(1)作用:测量比较液体内部压强。(2)构造:压强计主要由U形管、橡皮管、探头(由空金属盒蒙上橡皮膜构成)等组成。(3)原理:放在液体里的探头上的橡皮膜受到液体压强的作用会发生形变,U形管左右两侧液面就会产生高度差,高度差的大小反映了橡皮膜所受压强的大小,液面的高度差越大,压强越大。(4)压强计的使用①实验前应检查蒙在金属盒上的橡皮膜、连接用的橡皮管及各连接处是否漏气。常用方法是用手轻按橡皮膜,观察压强计U形管两侧液面的高度差是否发生变化,如果变化,说明不漏气;如果不变,说明漏气,则要查出原因,加以修整。②当压强计的橡皮膜没有受到压强时,U形管中的液面应该是相平的,若出现高度差,需要将橡皮管取下,再重新安装。3.实验探究:液体内部压强的大小有什么特点【猜想与假设】猜想1:潜水越深,需要的装备越坚固,液体压强的大小可能与深度有关;猜想2:水越多,重力越大,液体压强的大小可能与液体的质量有关;猜想3:液体的压强是由液体产生的,压强的大小可能与液体的种类有关;猜想4:液体压强的大小可能与液体内部的方向有关。………【设计实验】(1)实验器材:压强计、铁架台、透明深水槽、水、盐水、刻度尺等。(2)探究方法——控制变量法①保压强计探头在水中的深度不变,改变探头的方向,观察并记录U形管液面的高度差。②控制液体的种类不变(水)、探头在水中的方向不变,逐渐改变探头在水中的深度,观察并记录U形管液面的高度差。③把压强计的探头放入盐水中,控制探头的深度不变、在盐水中的方向不变,观察并记录U形管液面的高度差。【进行实验与收集证据】操作1:保持U形管压强计探头在水中的深度不变;改变探头的方向,分别沿水平向上、水平向下、沿竖直方向,观察并记录U形管液面的高度差。实验现象:U形管液面的高度差Δh相等。操作2:保持液体的种类不变(水)、探头在水中的方向不变(水平向下),逐渐增加探头在水中的深度,观察并记录U形管液面的高度差。实验现象:U形管液面高度差Δh1<Δh2<Δh3。操作3:把压强计的探头分别放入水、酒精中,控制深度相同、探头所对某一方向不变,观察并记录U形管液面的高度差。实验现象:Δh水>Δh酒精。【分析论证】(1)由操作1可得出:在液体内部的同一深度,向各个方向的压强相等。(2)由操作2可得出:同种液体,液体内部的压强随深度的增加而增大。(3)由操作3可得出:深度相同时,液体的密度越大,液体内部的压强越大。【实验结论】液体压强的特点: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,在深度相同处,液体的密度越大,压强越大。【交流讨论】方向深度液体密度二、液体压强的大小1.研究方法——“理论推导法”要想得到液面下某处的压强,可以设想这里有一个水平放置的“平面”S。这个平面以上的液柱对平面的压力等于液柱所受的重力,所以计算出液柱所受的重力是解决问题的关键。2.推导液体压强的大小如图所示,设想在密度为ρ的液面下有一高度为h、截面积为S的液柱。这个液柱体的体积V=Sh,这个液柱的质量m=ρV=ρSh这个液柱对平面的压力F=G=mg=ρVg=ρgSh平面S受到的压强p=eq\f(F,S)=eq\f(ρgSh,S)=ρgh因此,液面下深度为h处液体的压强为p=ρgh3.进一步理解p=ρgh(1)压强公式中的物理量及其单位ρ表示液体的密度,单位为千克/米3(kg/m3)h表示液体的深度,单位为米(m);g为常数,大小为9.8N/kgp表示液体在深度为h处的压强,单位为帕(Pa)。公式中的物理量单位全部使用国际单位。(2)深度h:指液面到某点的竖直距离,而不是高度。如图所示,容器底部的深度为27cm,A点的深度为13cm,B点的深度为22cm。三、连通器1.连通器(1)连通器的概念:上端开口、下端连通的容器叫做连通器。注意连通器的特征:底部互相连通;容器上端都开口;与形状无关。(2)连通器的特点①连通器里装同种液体,当液体不流动时,连通器各部分中的液面总是相平的。②利用液体压强知识解释连通器的特点如上图所示,在连通器中,设想在容器底部连通的部分有一“液片”AB。因为液体不流动时,液片AB处于平衡状态,所以液片两侧受到压力相等:F1=F2根据压强公式p=F/S可知:F1=P1SF2=P2S,所以液片两侧受到压强相等:p1=p2又因p1=ρgh1p2=ρgh2即ρgh1=ρgh2所以h1=h2,即两管液面相平。2.连通器的应用(1)茶壶:茶壶的壶身与壶嘴构成连通器,如果壶嘴太高,则倒不出水;如果壶嘴太低,则装不满水,如图所示。(2)锅炉水位计:能通过观察水位计的玻璃管中的水位了解锅炉内的水位,如图所示。(3)洗手间下水管:U形管存水弯头是一个连通器,正常使用时应充满水,阻碍下水道内的臭味从下水管进入洗手间内,如图所示。(4)乳牛自动喂水器:储水槽与饮水槽构成连通器,水位不相平时水就能流动,使水槽内始终有水,如图所示。3.三峡船闸(1)船闸的基本构造:船闸由闸室和上、下游闸门以及上、下游阀门组成(见甲图)。(2)船闸的工作过程①分析一艘轮船由上游通过船闸驶往下游的情况。②轮船由下游通过船闸驶往上游的情况可参照上述①分析。四、液体产生的压力F=G液体p=ρgh方法清单方法清单考向01探究液体内部压强的特点【例题1】(2024·四川南充·中考真题)小明采用如图所示的装置,进行“探究液体压强与哪些因素有关”的实验:(1)实验前,小明用手指轻压金属盒橡皮膜,观察U形管中两液面是否出现高度差,若两液面(选填“有”、“没有”)高度差,则说明U形管压强计存在漏气问题;(2)实验中,小明通过观察来比较液体内部压强的大小,这里应用的科学方法是;(3)比较两图,可以研究液体压强与液体深度的关系。【答案】没有U形管内液面的高度差转换法乙、丙【详解】(1)实验前,要先检查气密性,用手指轻压金属盒橡皮膜,观察U形管中两液面是否出现高度差,若两液面出现高度差,说明压强计不漏气,若两液面没有高度差,则说明U形管压强计存在漏气问题。(2)实验中,通过观察U型管内液面的高度差来比较液体内部压强的大小,高度差越大表示压强越大,这里应用的科学方法是转换法。(3)比较乙、丙两图,液体的密度相同,深度不同,压强不同,可以研究液体压强与液体深度的关系。方法技巧“探究液体内部压强的特点”实验中涉及的方法1.控制变量法:液体内部的压强与多个因素有关,每次只能研究与一种因素的关系。2.转换法:将U形管压强计的探头放入液体中,根据U形管两管液面的高度差判断液体压强大小。3.等效替代法:液体的压强等效于橡皮膜受到的压强。【训练1-1】如图,容器中间用隔板分成左右两部分,隔板下部有一圆孔用薄橡皮膜封闭,橡皮膜两侧压强不同时其形状发生改变。它可以用来做“探究液体压强是否跟深度、液体密度有关”的实验。现有酒精和浓盐水,要检验“液体压强跟液体密度有关”这一结论时:(1)实验方法:;(2)应该观察什么现象:。【答案】见解析橡皮膜向一侧凸,凸的一侧是酒精【详解】(1)在液体深度一定时,液体密度越大,液体的压强越大,盐水密度大,盐水产生压强大,实验过程中可以在隔板两侧装等深的酒精和浓盐水,观察橡皮膜凹凸情况。(2)液体深度相同时,盐水的密度大于酒精的密度,据p=ρgh知,盐水产生的压强大于酒精产生的压强,盐水对橡皮膜的压强大于酒精对橡皮膜的压强,橡皮膜向酒精一侧凸出。【训练1-2】如图所示的装置可能是用来研究()A.液体内部的压强跟液体密度的关系B.液体内部的压强跟深度的关系C.在同一深度,液体向各个方向的压强大小是否相等D.液体内部向各个方向是否都有压强【答案】A【详解】AB.液体的压强与液体的深度、液体的密度有关,如图所示,压强计的金属盒浸入液体的深度相同,压强计U形管两侧液柱的高度差不同,即液体的压强不同,故本实验应探究的是液体的压强与液体密度的关系,故A正确,B错误;CD.实验中金属盒指向同一方向,故不能探究液体在同一深度向各个方向压强是否相等,也不能探究液体向各个方向是否都有压强,故C、D错误。故选A。考向02液体压强相关分析与计算【例题2】(2023·湖南郴州·中考真题)题图是某拦河大坝的截面示意图。则A点受到水的压强是(g取10N/kg)()
A.4×105Pa B.3×105PaC.5×105Pa D.1×105Pa【答案】B【详解】A点的深度为h=40m-10m=30mA点受到水的压强p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×30m=3×105Pa故选B。方法技巧计算液体压强的公式是p=ρgh,可见,液体压强的大小只取决于液体的种类(即密度ρ)和深度h,而和液体的质量、体积没有直接的关系。运用液体压强的公式计算时,确定深度时要注意是指液体与大气(不是与容器)的接触面向下到某处的竖直距离,不是指从容器底部向上的距离(那叫“高度”)。【训练2-1】(2023·黑龙江·中考真题)如图所示,底面积和质量都相同的A、B两容器,装有深度相等,质量相同的不同液体,若容器底而受到的液体压强分别为pA和pB,容器对桌面的压力分别为FA和FB。则下列说法正确的是()
A.pA=pB;FA<FB B.pA<pB;FA<FBC.pA<pB;FA=FB D.pA>pB;FA=FB【答案】C【详解】AD.由图可知,A容器内液体的体积大于乙容器内液体的体积,且两液体的质量相等,所以,由ρ=m/V可知,A容器内液体的密度小于B容器内液体的密度,即ρA<ρB;由图可知两容器内液体的深度相同,由p=ρgh可知,A容器内液体对容器底部的压强较小,即pA<pB,故AD错误;BC.由题意可知,A、B两容器的质量相等,容器内液体的质量也相等,因水平面上物体的压力和自身的重力相等,所以,由F=G=mg可知,两容器的总质量相等,重力相等,对水平桌面的压力相等,即FA=FB,故C正确,D错误。故选C。【训练2-2】如图所示,有一容器底面积为40cm2,内装1.5kg的水,水的深度为30cm,容器置于面积为200cm2的水平桌面上,此时容器对水平桌面的压强为5×103Pa。求:(1)容器中水的重力;(2)容器的重力;(3)水对容器的底面压力。(g=10N/kg)【答案】(1)15N;(2)5N;(3)12N【详解】(1)容器中水的重力G水=m水g=1.5kg×10N/kg=15N(2)容器对水平桌面的压力F=pS=5×103Pa×40×10-4m2=20N容器和水的总重力G总=G水+G容=15N+G容=F=20N容器的重力G容=20N-15N=5N(3)水对容器底的压强p1=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.3m=3×103Pa水对容器底的压力F1=p1S=3×103Pa×40×10-4m2=12N答:(1)容器中水的重力是15N;(2)容器的重力是5N;(3)水对容器的底面压力是12N。考向03连通器【例题3】下图所示的事例中不是利用连通器原理的是(
)A.自制鸡用自动饮水机 B.茶壶C.锅炉水位计 D.水塔和自来水管【答案】A【详解】A.自制鸡用自动饮水机的一端容器上端封闭,不属于连通器。故A符合题意;B.茶壶的壶身和壶嘴底部相连通,当茶壶中的水不流动时,壶身和壶嘴中的水面总是相平的。属于连通器原理的应用。故B不符合题意;C.锅炉水位计也是利用连通器原理来工作的。它的设计使得锅炉内部的水位与外部的水位计中的水位连通,静止时内外液面相平,从而可以准确地显示锅炉内部的水位情况。故C不符合题意;D.水塔和自来水管之间通过连通器原理来保持水压和水位。故D不符合题意。故选A。方法技巧明确连通器的特点是上端开口、底部互相连通,同种液体在液体不流动时,液面相平。【训练3-1】(如图所示,排水管的U形“反水弯”是一个。使用后,“反水弯”处会存有一定量的水,两侧水面是的,可以有效的阻挡排水管中异味进入室内。【答案】连通器相平(或高度相同)【详解】连通器的定义:上端开口,底部连通的容器叫连通器。排水管的U形“反水弯”符合连通器的特点。根据连通器的特点,当连通器内装同一种液体时,两边的液面齐平。这样可以时刻保持在U形位置中有液体存在,有效的阻挡排水管中异味进入室内。【训练3-2】位于陕西泾阳的郑国渠,是我国古代三大水利工程之一、如图是郑国渠跨路面两侧的截面示意图,两侧水渠和中间的涵洞可以看作是一个;当水不流动时,水对A点的压强(选填“大于”、“等于”或“小于”)水对B点的压强。【答案】连通器小于【详解】跨路面两侧的水渠是上端开口、下端连通的,当水不流动时,液面总保持相平,故两侧水渠和中间的涵洞可看作一个连通器。由图知,A点到液面的深度要小于B点到液面的深度,即hA<hB,由液体压强公式p=ρgh可知,当水不流动时,水对A点的压强小于水对B点的压强。【训练3-3】如图所示,水龙头放水时,水管与水塔组成;水龙头关闭时,A处水龙头所受水的压强为Pa。(g=10N/kg;ρ
【答案】连通器1.4×1【详解】各用户间的水管和水塔下部连通,当水龙头打开时,上部都与空气连通,因此水管与水塔组成连通器。相邻两层楼相应位置水管内的压强差p=ρgh模块三大气压强知识清单知识清单一、大气压强的存在1.实验探究:大气压的存在(1)覆杯实验①实验一:把杯内加满水,将硬纸片放在塑料杯杯口,用手按住并倒置过来,放手后,发现硬纸片没有掉下来。原因分析:杯中装满水,排出了空气,杯内水对硬纸片向下的压强小于大气对硬纸片向上的压强,由于大气压的作用,硬纸片没有掉下来。实验一实验二实验三②③实验三:在装满水倒置的塑料杯底部用针扎一个小孔,发现硬纸片掉了下来,水流出。原因分析:用针在塑料杯杯底扎孔后,水上方有大气压,下面也有大气压,所以水在重力的作用下流出来。(2)瓶吞鸡蛋将剥了皮的熟鸡蛋放入广口瓶中,鸡蛋不会掉入瓶中。将浸过酒精的棉花点燃后放入广口瓶内,然后立即将剥壳的熟鸡蛋堵住瓶口,发现熟鸡蛋被“吞入”瓶中。原因分析:棉花燃烧,瓶内空气受热膨胀被排出一部分,堵上鸡蛋,瓶内气体冷却后,瓶内气压低于外界大气压,在大气压的作用下,鸡蛋被压入瓶中。(3)探究归纳:大气与液体一样,向各个方向都有压强。2.大气压(1)概念:大气对浸在它里面的物体产生的压强叫做大气压强,简称大气压或气压。(2)大气压产生的原因地球周围的空气层因地球的吸引而受到重力作用,同时空气又具有流动性,因此大气对浸在空气中的物体表面就产生了压强。(3)大气压的特点:在大气层内部向各个方向都有压强;在同一高度、同一地点向各个方向的压强大小相等。(4)大气压存在的现象:生活中吸饮料、吸药液、吸墨水等例子都表明大气压的存在,实际上,一切“吸”液体的过程都是靠管内外气体压强差将液体“压”的过程。二、大气压的测量1.托里拆利实验②一只手握住玻璃管中部,用另一只手指紧紧堵住玻璃管开口端并把玻璃管小心地倒插在盛有水银的槽里。③待开口端全部浸入水银时放开手指,将管子竖直固定,当管内水银停止下降时,读出此时水银柱的高度,约760mm。④如果玻璃管倾斜,进入到玻璃管内水银的长度会变大,但水银柱的竖直高度不变,仍是760mm。(2)实验分析:玻璃管内水银面的上方是真空,没有大气压,管外水银面的上方是空气,玻璃管内的水银面之所以能够高于水银槽内的水银面,是因为大气压支撑着管内这段水银柱使它不会落下。(3)实验结论大气压的数值等于它支撑的这段水银柱产生的压强,即p大气压=p水银这个实验最早是由意大利科学家托里拆利做的,故被称为托里拆利实验。2.理解托里拆利实验(1)水银柱的高度:水银柱的高度是指管内外水银面的竖直高度差,不是指管倾斜时水银柱的长度,实验过程中,只要测量正确(测量高度差),玻璃管是否倾斜不影响实验结果(选填“影响”或“不影响”)。管内水银柱的高度只与外界的大气压有关,与管的粗细、长度、形状、插入水银中的深度都无关,改用粗一些或细一些的玻璃管不影响结果(选填“影响”或“不影响”)。(2)玻璃管口在水银中的深度:玻璃管口在水银槽内的深度不影响实验结果,稍稍向上提或向下按玻璃管,只能改变管内水银柱上方真空部分的体积,而水银柱的高度不变。(3)玻璃管内漏进空气:实验时,如果玻璃管内漏进去一些空气,因为管内空气能够产生压强,所以会使水银柱的液面下降,测量结果变小(选填“大”或“小”)。h3.标准大气压(1)标准大气压:托里拆利当时测得管内外水银面的高度差为760mm,通常把这样大小的大气压叫做标准大气压,用字母p0表示。根据液体压强的公式,760mm高的水银柱产生的压强p0=ρ水银gh=13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m=1.013×105Pa粗略计算时可取标准大气压为1.0×105Pa。(2)大气压的一些单位:帕(pa)、千帕(kpa)、百帕(hpa)、标准大气压、毫米水银柱高(mmHg柱)或厘米水银柱高(cmHg柱)等。1标准大气压=1.013×105Pa=760毫米水银柱=76厘米水银柱4.气压计测量大气压的仪器叫做气压计。(1)水银气压计:在托里拆利实验中,如果玻璃管旁立一个刻度尺,读出水银柱的高度,就知道当时的大气压了,这就是一个简单的水银气压计。水银气压计比较准确,但携带不便。(2)金属盒气压计(又称无液气压计):它的主要部分是一个波纹状真空金属盒,气压变化时,金属盒厚度会发生变化,传动装置将这种变化转化为指针的偏转,指示出气压的大小。(3)自制气压计①制作与使用:取一个瓶子,装入适量带色的水,再取一根两端开口的细玻璃管,在它上面画上刻度,使玻璃管穿过橡皮塞插入水中。从管的上端吹入少量气体,使瓶内气体压强大于大气压,水沿玻璃管上升到瓶口以上。根据玻璃管内水柱的高低,就可以知道外部大气压强的大小,如下图所示。②自制气压计的测量原理在玻璃管内的底部取一液片“AB”,因为液片静止,所以p内=p大气压+p水即P内上=p0+ρ水gh水因为瓶内气压基本不变,即水对液片向上的压强p内基本不变,所以当外界大气压强p0降低时,h水变大;反之,外界大气压强p0增大时,h水变小。该气压计会受温度的影响,当温度升高时,瓶内气压P内变大,h水变大。5.大气压与高度的关系(1)实验探究:拿着自制气压计从一楼到五楼,记录并观察玻璃管内水柱的高度(即管内与瓶内水面的高度差)。楼层12345管内与瓶内水面的高度差/cm55.35.766.3实验现象:拿着自制气压计从一楼到五楼,发现管内水面的高度差变大。实验结论:大气压随高度增加而减小。(2)大气压与高度的关系【看图分析】①结论:大气压随高度增加而减小,在海拔3000m以内,每升高10m,大气压大约减小100pa。②大气压随海拔高度的升高而减小的原因:大气压由于大气受重力而产生,因为海拔越高,空气越稀薄,空气密度变小,大气重力变小,因此大气压就会降低。当离开地面的高度达到100km时,大气就变得极其稀薄了。(3)高度计:如果无液气压计的刻度盘上标的是高度,就变成了高度计。因为大气压强随高度的增加而减小,我们可测出不同高度的气压值,把它们的对应关系刻在无液气压计的刻度盘上即可。6.水的沸点与大气压的关系(1)实验探究①进行实验:如图所示,将水加热至沸腾后停止加热,沸腾停止,若将烧瓶内部的空气抽出,停止沸腾的水又重新沸腾起来。②现象分析:抽出空气,瓶内的气压降低,停止沸腾的水还能重新沸腾起来,说明瓶内水的沸点降低了。③实验结论:液体的沸点与表面上方的气压有关,气压降低,沸点降低;气压升高,沸点升高。(2)水的沸点与气压值对照表:观察表格可以得出水的沸点与气压之间的关系。气压值(×103pa)12351020305070101沸点(℃)41623324660698190100①气压越大,水的沸点越高;气压越小,水的沸点越低。②在1标准大气压下,水的沸点为100℃。在海拔8848米的珠穆朗玛峰顶上,大气压约为31000pa,水的沸点大约是:70℃(69~75℃间均正确)。(3)高压锅的原理:高压锅使锅内部的气压高于1个大气压,水的沸点升高,要在高于100℃时才沸腾,这样高压锅内部就形成高温高压的环境,饭就容易很快做熟。三、大气压的应用1.生活中的应用实例生活中,吸尘器、吸盘挂钩、拔火罐、马路垃圾清扫车等都应用了大气压知识,这些吸的过程都是靠大气压“压”的结果。2.活塞式抽水机(1)组成:活塞式抽水机由圆筒、活塞、出水管、两个单向阀门A、B等组成。(2)工作原理①提起活塞,阀门A受到大气压的作用关闭。活塞下面空气稀薄,气压小于外界的大气压。低处的水受到大气压的作用,推开阀门B进入圆筒。②当压下活塞时,阀门B被水压下关闭,水被阻不能向下流动,便冲开阀门A进入圆筒的上部。③再提起活塞时,活塞上面的水迫使阀门A关闭,水从侧管流出。同时井的水又在大气压的作用下推开阀门B而进入圆筒。方法清单方法清单考向01大气压强的存在与应用【例题1】(2024·宁夏·中考真题)拔火罐具有促进血液循环、缓解肌肉疼痛等功效。如图所示,拔火罐时,用火加热玻璃罐内部后迅速扣在皮肤上,玻璃罐在的作用下“吸”在皮肤上。请列举一个生产生活中应用该原理的实例:。【答案】大气压强吸管吸饮料【详解】用火把拔火罐内里加热之后,拔火罐里边的空气排出去一部分,拔火罐内的气压减小,小于拔火罐外边的大气压,在大气压强的作用下,拔火罐紧紧吸住患者的皮肤,不会掉下来。利用吸管来喝饮料时,我们用力吸吸管,使吸管内的气压减小,小于外界大气压,则大气压就将饮料压入吸管中,进入我们的口中,这与拔火罐的原理是相同的,都是利用了大气压的作用。方法技巧证明大气压存在的原理与方法1.找到由“内”“外”气体产生的压强差。物体内部气体被部分或全部排出后,内部压强减小,小于外界大气压,产生压强差。2.找到与大气压力相平衡的力。利用大气压支持液柱,液柱的重力或其他力与大气压力相平衡。【训练1-1】疯狂物理的课堂丰富多彩,下列实验或现象能说明大气压存在的是()ABCDA.纸片托住水 B.橡皮膜外凸C.U形管中液面相平 D.手指夹住铅笔两端【答案】A【详解】A.盖在杯口的纸片托住倒过来的一满杯水而不洒出,是因为大气压支持着杯中的水不会流出来,能说明大气压存在,故A符合题意;B.橡皮膜向外凸出,是因为管中的水给橡皮膜一个向下的压力,说明液体对容器底部有压强,不能说明大气压的存在,故B不符合题意;C.图中的U形管是连通器,根据连通器原理可知,在液体不流动时,液面总是相平的,不能说明大气压的存在,故C不符合题意;D.图中,两手指同时压铅笔两端,由于物体间力的作用是相互的,所以左手和右手受到的压力相同,由于右手的受力面积小,则笔尖对右手的压强大,所以右手感到疼,不能说明大气压的存在,故D不符合题意。故选A。【训练1-2】(2024·无锡·中考真题)生活中常用如图所示的吸盘挂钩来挂毛巾,使用时排尽吸盘内的空气,吸附在(选填“平整”或“不平整”)的墙面上,以防止漏气。若吸盘的横截面积为2×10-3m2,外界大气压为1×105Pa,则排尽空气后的吸盘受到的大气压力为N,吸盘挂钩不会掉落是因为受到墙壁对它竖直向上的【答案】平整200摩擦力【详解】吸盘挂钩是利用大气压工作的,使用时排尽吸盘内的空气,吸附在光滑的墙面上,外界大气压大于吸盘内气压,将吸盘紧压在墙面上,若墙面不平整,空气会进入吸盘内,吸盘会脱落。排尽空气后的吸盘受到的大气压力为F=pS吸盘挂钩受自身重力和物体向下的拉力而不会掉落是因为受到墙壁对它竖直向上的摩擦力。考向02大气压强的测量【例题2】如图是托里拆利实验的规范操作过程。关于该实验,下面说法错误的是()A.实验中玻璃管内水银面的上方有少量空气B.是大气压支持玻璃管内这段水银柱不会落下C.大气压的数值等于这段水银柱产生的压强D.玻璃管倾斜不影响实验测量结果【答案】A【详解】A.实验中玻璃管内水银面的上方是真空,故A错误,符合题意;B.玻璃管内水银柱不会落下是靠大气压支持,故B正确,不符合题意;C.玻璃管内水银柱不会落下是靠大气压支持,大气压的数值等于这段水银柱产生的压强,故C正确,不符合题意;D.实验时,玻璃管如果倾斜会使长度增加,但高度不变,不影响实验测量结果,故D正确,不符合题意。故选A。方法技巧托里拆利实验理解要点1.玻璃管中要充满汞,不能混有气泡。若玻璃管内混入了少量空气,由于这部分空气也有压强,管内外汞面的高度差会变小,使测得的大气压强偏小。2.管内汞柱的高度是指管内外汞面的坚直高度差,不是指管内汞柱的长度,所以实验过程中,只要测量正确(测量高度差),玻璃管是否倾斜不影响实验结果。3.做托里拆利实验时,不宜选用粗管,原因是选用粗管耗用汞多,不容易堵住玻璃管口,易漏气。4.管内汞柱的高度只随外界大气压的变化而变化,而与管的粗细、长度、形状都无关。5.玻璃管管口在汞液槽内的深度不影响实验结果,稍稍向上提或向下按玻璃管,只能改变管内汞柱上方真空部分的体积,而管内汞柱的高度不变。【训练2-1】如图是测量大气压强的实验装置,玻璃管长约1米,槽内装有水银。下列说法正确的是()A.将玻璃管从竖直位置适当向右侧倾斜,玻璃管内外水银面的高度差仍为760mmB.若将玻璃管向上提2cm,但玻璃管口仍在槽内水银面以下,则玻璃管内外水银面高度差变为780mmC.在实验中,若玻璃管内混入少量空气,所测的大气压值偏大D.将此装置从山脚移到山顶,管内外水银面高度差变大【答案】A【详解】在托里拆利实验中,管内外水银面的高度差是指管内水银面到水银槽中水银面的垂直高度,玻璃管水银上方是真空,所以玻璃管内水银柱的高度由大气压决定。A.当把玻璃管倾斜时,大气压不变,水银柱产生的压强与大气压强相等,故水银柱的高度不变,所以管内外水银面的高度差不发生变化,仍为760mm,故A正确;B.向上提起一段距离,管口未离开水银面,水银柱的高度差不变,产生压强始终等于大气压,管内封闭水银柱长度不变,仍为760mm,故B错误;C.若玻璃管内混入少量空气,空气也会产生压强,所以大气压支持的水银柱高度会降低,测出的大气压值偏小,故C错误;D.由于大气压随高度的增加而降低,所以将该装置从山脚移到山顶,玻璃管中水银柱的液面将下降,即玻璃管内外水银面高度差变小,故D错误。故选A。【训练2-2】如图所示是在一个标准大气压下完成的托里拆利实验,原来玻璃管竖直,后来让玻璃管倾斜,水银充满全管,有关尺寸如图所示。下列说法中错误的是()A.玻璃管倾斜后,水银对玻璃管上端有压强B.外界大气压强等于76cm高水银柱所产生压强C.玻璃管竖直时,上端无水银的部分肯定是真空D.玻璃管倾斜后,若不慎将上端碰出一小孔,则水银会向上喷出【答案】D【详解】A.大气压不变,对玻璃管顶端水银液面进行受力分析,由于液面受力平衡,所以玻璃管顶端的水银液面受到的压强等于大气压减去水银柱的压强,也等于玻璃管上端对液面的压强,进而等于液面对玻璃管上端的压强,即2cm高水银柱产生的压强,故A正确,不符合题意;B.由于玻璃管上方是真空,所以外界大气压就等于76cm高水银柱,故B正确,不符合题意;C.玻璃管倾斜后能够充满全管,说明上端无水银的部分肯定是真空,若不是真空,管内水银不会充满全管,故C正确,不符合题意;D.上端碰出一小孔,管内水银会下降,而不会向上喷,故D错误,符合题意。故选D。考向03大气压强的变化【例题3】如题图所示,用两个吸盘模拟马德堡半球实验;将两个吸盘对接,用力挤压出空气后难以将其分开,说明吸盘内部气体压强(选填“大于”“等于”或“小于”)大气压强;若在吸盘上截一个小孔,吸盘内部气体压强会变;若在海拔更高的地方做同样的实验,将其分开所需的力更小,说明海拔越高,大气压强越。
【答案】小于大小【详解】将两个吸盘对接,用力挤压出空气后,内部属于真空状态,大气压强变小,内外形成压强差,内部气体压强小于外界大气压强,使其难以分开。若在吸盘上截一个小孔,空气进入吸盘内部,吸盘内部气体压强就会变大。若在海拔更高的地方做同样的实验,将其分开所需的力更小,说明内外气体压强差变小了,内部气体压强保持不变,则外部大气压强变小了,即海拔越高,大气压强越小。方法技巧1.大气压随着高度的变化而变化,随着季节、气候的变化而变化。2.封闭的气体的压强,在温度不变时,气体的体积增大,其压强就减小,气体的体积减小,其压强就增大;在体积不变时,温度降低,压强变小,温度升高,压强变大。【训练3-1】(2024·山东威海·中考真题)如图是用羊皮制作的锅,锅中水沸腾时水的温度始终在90℃左右,此地大气压强标准大气压(选填“低于”“等于”“高于”);羊皮锅不会因温度过高而损坏是因为。【答案】低于见解析【详解】气压低,水的沸点低,1标准大气压下水的沸点是100℃,锅中水沸腾时水的温度始终在90℃左右,说明此地大气压强低于标准大气压。当水沸腾后,虽然不断吸热,但温度保持不变,羊皮锅不会因温度过高而损坏。【训练3-2】大气压随海拔高度的升高而(选填“增大”、“减小”或“不变”),小娟同学拿着自制气压计从峨眉山脚的报国寺爬到山上的金顶时,发现玻璃管内水柱的高度h(选填“增大”、“减小”或“不变”)。【答案】减小增大【详解】高度越大,上方大气层的厚度越小,空气越稀薄。所以,高度越大,大气压越小。瓶内的气体是封闭的。向上运动时,外界的气压减小,在里面气体压强的作用下,玻璃管内水柱会上升。模块四流体压强与流速的关系知识清单知识清单一、流体压强与流速的关系1.流体压强与流速的关系
(1)流体:液体和气体都具有流动性,统称为流体。流体流动时产生的压强称作流体压强。【实验一】分不开的纸。如图所示,手握两张纸,让纸自然下垂,在两张纸中间向下吹气。发现两张纸不但不分开,反而会靠拢。实验分析:吹气时,两张纸条内侧空气流动快,压强变小,而纸条外侧空气的流速基本不变,大气压强相对较大,存在压强差,因而有压力差,是这个压力差把两纸条压到了一起。实验结论:在气体中,流速越大的位置,压强越小。【实验二】口吹硬币跳跃木块。如图所示,在离桌边20~30cm的地方放一枚铝制硬币,在硬币前10cm左右放置一个高度约2cm的木块,在硬币后放置一本与硬币厚度相当的笔记本。在硬币上方沿着与桌面平行的方向用力吹一口气,发现硬币会跳过木块。实验分析:实验中的硬币,上面只有空气与它接触。吹气时硬币向上“跳”,说明它下面空气向上的压力较大。硬币上下两面的面积相同,因此一定是下面空气向上的压强比较大。由于吹气,硬币上面的流速变大,压强变小;硬币下方空气流速小,压强大。实验结论:在气体中,流速越大的位置,压强越小。【实验三】吹不开的乒乓球。如图所示,在盛水的浅容器中放入两个乒乓球,使两球间隔一定的距离且静止。现用一细纸管向两乒乓球中间吹气,两乒乓球会靠拢。实验分析:两个乒乓球向中间靠拢,说明两球内侧受到液体的压强变小,吹气前后两球外侧受到液体压强不变,球内外存在压强差,因而存在压力差,两球在压力差作用下向中间靠拢。实验结论:在液体中,流速越大的位置,压强越小。(3)探究归纳: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。2.用“流体压强与流速的关系”解释现象(1)火车站台上的安全线:在火车站和地铁站的站台上往往要画一条安全线。原因是:当火车或地铁进站时,会带动人和车之间的空气的流速加快,人外侧空气流速慢压强大,而内侧流速快压强小,会产生一个向内侧的压强差,将人推向火车,易出现危险。(2)喷雾器的工作原理:喷雾器的小孔处比较细,当有气体流出时,空气流速快,压强小,容器里液面上方的空气压强大,液体就沿着细管上升,从管口流出后,受气流的冲击,被喷成雾状。(3)跑车的气流偏导器跑车车身形状和机翼类似,高速飞驰时,如果产生向上的力就会发飘,会造成行驶不稳定。所以在跑车车尾安装了一种“气流偏导器”,“气流偏导器”上表面平直,下表面呈弧形向下凸,当跑车高速行驶时,流过它上方的空气速度比下方空气小。此时,上方空气压强比下方空气压强大,这样,“气流偏导器”受到一个向下的压力差,从而使车轮抓紧地面。二、飞机的升力如图所示是飞机的机翼截面形状,机翼的形状基本是上凸下平,机翼的形状对飞机的起飞起了很重要的作用。飞机起飞前,先在跑道上跑一段距离,空气相对机翼向后运动。因为机翼的形状是上凸下平,所以上方空气流速快,压强小,机翼上、下方存在压强差,产生压力差,形成了向上的升力。机翼上、下表面的压强差是产生升力的原因。三、拓展性实验—用传感器研究气体流速与压强的关系【实验介绍】如图,三节直径不同的塑料管联结在一起,然后与抽气机相通。当抽气机抽气时,在同一时间内,通过三个管子的气体总量是相同的,所以细管内气体的流速一定比粗管内气体的流速大。将三个气体压强传感器分别放入管内,将传感器与计算机相连,从计算机上就可以读出三个位置气体的压强值。看看是不是气体流速大的地方压强小。【实验与现象】(1)将三个气体压强传感器探头分别插入三节管中,将传感器与电脑相连,打开抽气机抽气,观察电脑屏幕。【实验分析】如图所示,①、②、③三条图线分别对应粗细不同的三节管中气体压强随时间变化的情况。分析图像可知,A处流速大,压强小;C处流速小,压强大。当调换抽气机的挡位后,图乙中的三条图线均下移,由此可判断三节管中气体的流速均增大。(选填“增大”或“减小”)【实验结论】流体的流速越大,压强越小;流体的流速越小,压强越大。方法清单方法清单考向01流体压强与流速的关系【例题1】(2024·青岛·中考真题)下列实例中,能利用流体压强与流速的关系解释的是()A.拦河坝上窄下宽更加稳固 B.用活塞式抽水机抽水C.飞机机翼上凸下平获得升力 D.船只利用船闸在上下游之间往返【答案】C【详解】A.据p=ρgh可知,河水越深压强越大,拦河坝上窄下宽更加稳固,A不符题意;B.活塞式抽水机抽水是利用了大气压强的原理,故B不符合题意;C.在流体中,流速越大的位置压强越小,飞机机翼上凸下平,上面压强小,下面压强大,产生了压强差,从而获得升力,故C符合题意;D.船只利用船闸在上下游之间往返是利用了连通器原理,故D不符合题意。故选C。方法技巧用流体压强与流速的关系解释现象1.根据实际情况确定流速大的地方在哪里;2.根据流体压强与流速的关系确定压强差的方向,进而确定压力差的方向;3.根据压力差的作用分析产生的各种现象。(1)窗外有风吹过,窗帘向窗外飘;(2)汽车开过后,路面上方尘土飞扬;(3)踢足球时的“香蕉球”;(4)打乒乓球时发出的“旋转球”;……【训练1-1】(2024·四川乐山·中考真题)乐山某初中学校开展以“苍穹”为主题的飞机模型制作大赛,要让飞机获得升力,机翼横截面的形状应设计成()ABCD【答案】B【详解】AC.图中模型上下表面对称,即空气流速相同,压强相同,无压强的差值,不会获得向上的升力,故AC不符合题意;B.图中模型上凸下平,上方空气流速快,向下压强小,下方空气流速慢,向上压强大,会产生向上的压强差,压力差,能够获得向上的升力,因此该图为机翼横截面的形状。故B符合题意;D.图中模型上平下凸,上方空气流速慢,向下压强大,上方空气流速快,向上压强小,会产生向下的压强差,压力差,不能获得向上的升力,故D不符合题意。故选B。【训练1-2】如图的现象中不能用流体压强与流速的关系来解释的是()A.图甲,飞机升力的产生原因B.图乙,向两张纸中间吹气,纸张向中间靠拢C.图丙,装有液体的玻璃管,底部和侧壁的橡皮膜往外凸出D.图丁,地铁站台边,人必须站在安全黄线以外的区域候车【答案】C【详解】A.由于机翼的形状上凸下平,相等的时间内,空气经过机翼上面的路程大于下面的路程,机翼上面的空气流速大于下面的流速,机翼上面的压强小于下面的压强,出现压强差,出现了压力差,这个压力差就是机翼向上的升力;能用流体压强与流速的关系来解释,故A不符合题意;B.对着两张平行的纸吹气,两纸间的空气流速大压强小,而两纸的外部空气流速小压强大,两纸受到两边向内的压力差,被压到一起,能用流体压强与流速的关系来解释,故B不符题意;C.如图所示装有液体的玻璃管,底部和侧壁的橡皮膜往外凸起,是因为液体对容器底和侧壁有压强,不能用流体压强与流速的关系来解释,故C符合题意;D.当列车驶进站台时,会带动人和车之间的空气流动速度加快,此时人外侧的空气流动速度慢,根据流体压强与流速的关系可知:人外侧空气流速慢压强大,而内侧流速快压强小,会产生一个向内侧的压强差,将人推向火车,易出现危险。所以人必须站在安全黄线以外的区域候车。能用流体压强与流速的关系来解释,故D不符合题意。故选C。考向02升力的产生原因【例题2】(2024·泸州市·中考真题)在学校科技社团活动中,小赵同学所在的团队利用3D打印机制作了如图所示的飞机模型。飞机模型的机翼设计成上凸下平。试飞时,手将飞机模型向前推出,是力改变了飞机模型的;飞机模型在空中水平飞行过程中,机翼上方的空气流速较快,压强较;飞机模型着地后,能够沿水平地面继续向前滑行一段距离,是由于飞机模型具有。【答案】运动状态小惯性【详解】试飞时,手将飞机模型向前推出,手对飞机模型施加了作用力,使它由静止变为运动,是力改变了飞机模型的运动状态。飞机模型在空中水平飞行过程中,机翼上方的空气流速较快,压强较小,下方空气流速较小、压强较大,从而形成向上的升力。飞机模型着地后,能够沿水平地面继续向前滑行一段距离,是由于飞机模型具有惯性,要保持原来的运动状态,继续向前运动。方法技巧流体流速变大的几种情况1.外力导致流体流速变大,如用力吹气。2.高速运动的物体带动流体流速变快,如列车周围的气流速度变大。3.同一流体在相同的时间内,通过较大的路程处流速大,如空气经过凸起的岩石流速变大。4.同一流体经过不同的横截面时,流过横截面小的位置流速大,压强小,如河道狭窄处水的流速大。【训练2-1】如图1所示,C919是我国首架自主研发的大型商用客机,飞机的机翼横截面呈现上凸下平的流线型,如图2所示。下列说法正确的是()A.机翼上方的空气流速小,压强大 B.机翼上方的空气流速大,压强小C.机翼下方的空气流速大,压强小 D.机翼下方的空气流速小,压强小【答案】B【详解】等质量的空气在相同的时间内同时通过机翼的上表面和下表面,由于机翼上表面弯曲、下表面平直,所以空气通过机翼上方的空气流速大、压强小;机翼下方的空气流速小、压强大,使飞机受到一个向上的升力,故B正确,ACD错误。故选B。【训练2-2】如题图-甲所示,放学途中,小媛撑着雨伞在雨中行走。一阵大风吹来,伞面被吹翻。她猜想伞面受到升力的大小可能与空气的有关。无风低速高速181610风速托盘测力计示数F/N【设计与进行实验】如题图-乙所示,小媛自制了一个上凸下平的模型,将其固定在托盘测力计上,在模型的正前方用电风扇迎面吹风,模拟气流,进行实验验证。打开电风扇,调整气流速度,读出测力计的示数,将数据记录在表中如图丙:(2)【分析论证】根据分析表中数据可知:空气低速流过时,模型所受升力为N;空气流速越快,模型受到的升力越(选填“大”或“小”)。(3)【评估】伞面被吹翻除了和空气流速有关,还可能和什么因素有关呢?【答案】流速2大伞的形状【详解】(1)如图甲所示,风吹过伞的上下表面时,风速越大,上下表面压强差越大,伞越容易被吹翻,故提出猜想:伞面受到升力的大小可能与空气的流速有关。(2)分析表中数据可知:空气低速流过时,模型所受升力为18N-16N=2N空气高速流过时,产生的升力更大。说明空气流速越快,压强越小,上下表面压强差越大,模型受到的升力越大。(3)伞面被吹翻除了和空气流速有关外,还可能和伞的形状有关,伞的外形是上凸下平的,上表面凸起程度越大,风吹过时,上表面空气流速越大,压强越小,上下表面压强差越大,伞越容易被吹翻。三、易混易错分析易混易错点1易混易错点1受力面积S与压力F的确定。
【辨析】运用公式p=F/S进行计算时,受力面积S与压力F的确定是一个关键。1.确定研究对象:谁对谁的压强;2.确定受力面积:一般是两研究对象间的接触面积;3.确定压力:先方向后大小,压力的大小一般在与同方向上的其他力之间找关系。【例题1】质量为1kg底面积为20cm2的物体A放在水平地面上,将质量为0.5kg底面积为10cm2的物体B叠放在A上面,如图所示。求:(1)B对A的压力和压强分别为多大?(2)地面受到的压强为多大?(g=10N/kg)【答案】(1)5N,5000Pa;(2)7500Pa【详解】(1)B对A的压力B对A的压强(2)地面受到的压力地面受到的压强答:(1)B对A的压力是5N,B对A的压强是5000Pa;(2)地面受到的压强为7500Pa。易混易错易混易错点2液体深度h的判定
。
【辨析】在利用p=ρgh计算液体压强时,确定液体的深度h最为关键。“深度”不等于“长度”,深度是指从液面到液体内研究点的竖直距离,液面是指液体与大气接触的地方,而长度可以是竖直的,也可以是倾斜的。如图所示,液柱的长度是10cm,液体的深度是8cm,要注意区分。【例题2】如图所示,质量为500g的薄壁容器放在水平地面上,容器底面积为80cm2,内装1.5kg的水,求:(1)水对容器底部的压强;(2)水对容器底部的压力;【答案】(1)1×103Pa;(2)8N【详解】(1)由图可知水的深度为h=10cm=0.1m水对容器底部的压强p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1×103Pa(2)水对容器底部的压力为F=pS=1×103Pa×80×10﹣4m2=8N(3)水的重力G水=m水g=1.5kg×10N/kg=15N容器的重力为G容=m容g=500×10﹣3kg×10N/kg=5N容器对水平地面的压力F′=G总+G容=15N+5N=20N容器对水平地面的压强答:(1)水对容器底部的压强为1×103Pa;(2)水对容器底部的压力为8N;(3)容器对水平地面的压强为2.5×103Pa。对托里拆利实验的认识.对托里拆利实验的认识.
8
易混易错点3【辨析】1.水银柱高度:指管内外水银面的竖直高度差h,不是指倾斜时水银柱的长度L,实验中玻璃管倾斜后,管内水银柱长度虽然增加,但水银柱高度不变。2.实验中玻璃管的粗细、水银槽内水银的多少、玻璃管是否竖直及水银面与管顶的距离等都不会影响大气压的测量值,因为液体的压强只与液体密度、深度有关,与液体的重力、体积等均无关。3.实验中,玻璃管中插入水银槽里的深度对测量值没有影响,管口向上提,管内水银面上方真空部分体积增大,水银柱高度不变;管口向下按,管内水银面上方真空部分体积减小,水银柱高度不变。4.若玻璃管内进入空气,此时水银柱上方不再是真空,会使水银柱高度变小,使得测量值比实际大气压的值偏小。5.若在玻璃管上端或侧壁开个小孔,管内的水银会立即下降,最终与水银槽内的水银面相平。【例题3】小明想利用托里拆利实验测出较为准确的大气压强数值,在如图所示长约为1米,一端封闭的玻璃管内灌满水银,堵住管口,然后倒插在水银槽中,松开管口,管内水银面下降到一定高度就不再下降。①将玻璃管倾斜一点,管内水银面上方仍是真空,水银面的高度差将(选填“变大”“不变”或“变小”);②若玻璃管内不慎混入空气,水银面的高度差将(选填“变大”“不变”或“变小”);所测的大气压强会(选填“偏大”“偏小”或“不变”);③若小明在玻璃管顶部敲了一个孔,你认为会出现的现象是管内液面(选填“上升”“不变”或“下降”)。【答案】不变变小偏小下降【详解】①将玻璃管倾斜一点,且管内水银面上方仍是真空,管内水银柱变长,由于大气压的值不变,水银面的高度差将不变。②实验时管中不慎进入少量空气,则空气会产生一定的向下的压强,水银面的高度差变小;根据p=ρgh计算出的大气压强会偏小。③将玻璃管的顶部打破了一个小孔后,这个装置就相当于一个连通器,所以玻璃管中水银会下降到与管外水银相平为止。不能正确判定流体流速的大小。不能正确判定流体流速的大小。
易混易错点4【辨析】在应用流体压强与流速的关系解释有关现象时,常用的判定流速大小的方法有以下三种:1.流体在相同时间内通过的路程越长,流体的流速越大;2.在单位时间内通过管道横截面的流体的体积相同时,管道的横截面积越小,流体的流速越大;3.在高速运动的物体(如高速运动的列车)周围,离物体越近流体的流速越大。【例题4】如图,某创新实验小组设计的“研究液体压强与流速的关系”的装置,Y为上端开口的容器,储存液体,X1、X2为上端开口的细玻璃管,与矿泉水瓶、细塑料管等连通。M、N分别是X1、X2内液体中同一水平线上的两个点。下列判断正确的是()A.开关关闭时,X1内的液面高于X2内的液面B.开关打开时,X1内的液面低于X2内的液面C.开关关闭时,液体在M点的压强大于液体在N点的压强D.开关打开时,液体在M点的压强大于液体在N点的压强【
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