中考物理压强和浮力复习策略

1、第十四章压强和浮力一、复习要点(一、压强1、压力: 定义:垂直压在物体表面上的力叫压力。注意:压力并不都是由重力引起的,通常把物体放在水平面上时,如果物体不受其他力,则压力F = 物体的重力G方向:压力的方向总是垂直于支持面指向被压的物体。 固体可以大小方向不变地传递压力。2、研究影响压力作用效果因素的实验:课本P77图14.13中,甲、乙说明:受力面积相同时,压力越大压力作用效果越明显。乙、丙说明压力相同时、受力面积越小压力作用效果越明显。概括这两次实验结论是:压力的作用效果与压力和受力面积有关。本实验研究问题时,采用了控制变量法。3、压强:定义:物体单位面积上受到的压力叫压强。物理意义:压

2、强是表示压力作用效果的物理量。公式:p =SF使用该公式解题时,压力F的单位用牛顿(N,面积S的单位用米2,压强p的单位用帕斯卡(Pa。(4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(二、液体的压强1、液体压强的特点: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有关。2、液体压强的计算公式:p= gh使用该公式解题时,密度的单位用kg/m3,压强p的单位用帕

3、斯卡(Pa。3、连通器:定义:上端开口,下部相连通的容器原理:连通器里装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、船闸等都是根据连通器的原理来工作的。(三、大气压1、大气压的存在实验证明: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。2、大气压的测量:托里拆利实验。(1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。(2原理分析:在管内与管外液面相平的地方取一液片,因为液体不动故液片受到上下的

4、压强平衡。即向上的大气压=水银柱产生的压强。(3结论:大气压p0=760mmHg=76cmHg=1.01105Pa(其值随着外界大气压的变化而变化(4说明:A、实验前玻璃管里水银灌满的目的是: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,则需要玻璃管的长度为10.3 mC、将玻璃管稍上提或下压,管内外的高度差不变,将玻璃管倾斜,高度不变,长度变长。D、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=760mmHg=76cmH g=1.01105Pa3、大气压的特点:空气内部向各个方向都有压强,且空气中某点向各个方向的大气压强都相等。大气压

5、随高度增加而减小,在海拔3000米以内,每上升10米,大气压大约降低100 Pa,且大气压的值与天气的变化有关。一般来说,晴天大气压比阴天高,冬天比夏天高。4、大气压的测量工具:测量工具:气压计。分类:水银气压计和无液气压计说明:若水银气压计挂斜,则测量结果变大。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登高计。5、应用:活塞式抽水机和离心式抽水机。(四、流体压强与流速的关系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。飞机的升力:飞机机翼上、下表面产生的压强差,提供了飞机向上的升力。(五、浮力1、浮力方向:竖直向上,施力物体:液(气体称量法:F 浮= G

6、 -F(用弹簧测力计测浮力。2.浮力的大小 阿基米德原理法:F 浮=G 排=液gV 排平衡法(漂浮或悬浮:F 浮=G 物=物gV 物F 浮G 物,物体上浮,最后静止时漂浮比较 F 浮和G 物 F 浮=G 物,物体悬浮F 浮物,物体上浮 ,最后静止时漂浮比较液和物 液=物,物体悬浮液物,物体下沉(六、浮力的利用:(1、轮船:工作原理:要使密度大于水的材料制成能够漂浮在水面上的物体必须把它做成空心的,使它能够排开更多的水。排水量:轮船满载时排开水的质量。(2、潜水艇的工作原理:潜水艇的下潜和上浮是靠改变自身重力来实现的。(3、气球和飞艇的工作原理:气球是利用空气的浮力升空的。气球里充的是密度小于空

7、气的气体,如:氢气、氦气或热空气。为了能定向航行而不随风飘荡,人们把气球发展成为飞艇。二、重难点例题分析例1、如图14-1所示,正方体金属块重20 N ,F 恒为5 N ,当金属块静止不动时,则支承面所受到的压力分别是: F A =_, F B =_, F C =_, F D =_。3、物体的浮沉条(物体浸没在液体里解析:图A 中支持面是水平面,金属块静止在水平面上,F 的方向沿水平方向,因此金属块对支持面压力的大小等于金属块重力的大小,即:F A =G=20N 。 图B 中支持面是竖直面,F 的方向与竖直图14-1面相垂直,因此金属块对支持面压力的大小等于F 的大小,即:F B =F=5N

8、。图C 中支持面是水平面,金属块静止在水平面上,F 的方向与金属块重力的方向相反,因此金属块对支持面压力的大小等于金属块的重力G 与F 的差,即:F C =G-F=15N 。图D 中支持面是水平面,金属块静止在水平面上,F 的方向与金属块重力的方向相同,因此金属块对支持面压力的大小等于金属块的重力G 与F 的和,即: F D =G+F=25N 。例2、我们经常可以看到这种现象:汽车在马路上快速驶过以后,马路两边的树叶会随风飘动。如图14-2所示,马路两边的树叶会沿着A 、B 、C 哪一个方向飘动?请你猜想并说明理由.。 分析:本题提供的问题情景既是生活实际情景,又是教学过程中实验探究的情景迁移

9、。联想生活经验,汽车在马路上快速驶过,会带动周围空气快速向前运动;再对照物理知识“流体的流速越大,压强越小”就不难解答了。答案:猜想:马路两旁的树叶会沿着A 方向飘动。理由:因为汽车快速行驶时,马路中间的空气流速大,空气压强小,所以两边的气压就把树叶压向中间。例3、小明想用如下的方法测量大气压强:将一个面积为110-3m 2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14-3所示,然后计算大气压强。若大气压强为1.01105Pa,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:由公式F=pS 可估算出大气对吸盘的

10、压力F=1.01105Pa 110-3m 2 =101N ,因为弹簧测力计的量程5N 远小于101N ,所以不能用这个测力计完成测量。解答:(1由公式F=pS 可估算出大气对吸盘的压力F=1.01105Pa 110-3m 2 =101N 。(2因为所需测量的力大于弹簧测力计的量程. A B C D 图14-2图14-3说明;物理新教材要求同学们具有评估探究过程和探究结果的意识,能注意探究活动中未解决的矛盾,发现新的问题,从评估中吸取经验教训并尝试改进探究方案。例4:给你足够的水,量筒一只,怎样测定小瓷酒杯的密度(酒杯的直径小于量筒的直径请写出主要实验步骤及密度表达式。解析:测固体密度的方法有多

11、种,有直接的方法:用天平测质量、量筒(量杯测体积;有间接的方法:利用物体漂浮时排开液体的重力等于物体的重力,求出物体的质量,再利用排水法测物体的体积,算出物体的密度,本题应使用间接方法测小瓷杯的密度。解答:实验步骤:1、在量筒里倒入适量的水,记下水面到达的刻度V 1。2、把小酒杯漂浮在水面上,记下水面到达的刻度V 2。3、把小酒杯沉没在水中,记下水面到达的刻度V 3。密度表达式:杯=13水12V V V V (-密度表达式的推导过程:小酒杯漂浮在水面上时有:F 浮=G 排=水gV 排=水g (V 2-V 1=G 杯=m 杯g 。由上式得酒杯的质量:m 杯=水(V 2-V 1小酒杯的体积为:V

12、杯=V 3-V 1酒杯的密度:杯 = 杯杯V m = 1312水V V V (V -=13水12V V V (V - 例5、向墙壁上按图钉,已知图钉帽的面积是1cm 2,图钉尖的面积是0.05mm 2,手对图钉帽的压强是2105Pa ,求图钉尖对墙壁的压强。解析:使用图钉时,手对图钉帽的压力和图钉尖对墙壁的压力是相等的,已知图钉帽的面积和手对图钉帽的压强,根据p =S F 就可以求出压力F ,又知道图钉尖的面积,于是就可以求出图钉尖对墙壁的压强。解:图钉帽的面积:S 1=1cm 2=10-4m2 手对图钉帽的压强:p 1=2105Pa手对图钉帽的压F 1=p 1S 1=2105Pa 10-4m

13、 2=20N图钉尖对墙壁的压力: F 2=F 1=20N图钉尖的面积:S 2=0.05mm 2=510-8m 2图钉尖对墙壁的压强:p 2 =22S F = 28m 10520N - = 4108Pa 答:图钉尖对墙壁的压强是4108Pa 。例6、平底茶壶的质量是400g ,底面积是40cm 2,内盛0.6kg的开水,放置在面积为1m 2 的水平桌面中央,如图14-4所示。试求:水对茶壶底部的压力;茶壶对桌面的压强。 图14-4 解析:求水对茶壶底部的压力,应先根据液体压强的计算公式p=gh 算出水对茶壶底部的压强,再根据压强的定义式p =SF求出水对茶壶底部的压力。茶壶对桌面的压力等于水的重

14、力 与壶的重力之和,由p =SF就可以求出茶壶对桌面的压强。 解: 壶中水的深度:h=12cm=0.12m 水对壶底的压强;p 1=水gh=103kg/m 310N/kg 0.12m=1.2103pa壶底的面积:S=40cm 2=410-3m 2水对壶底的压力:F=pS=1.2103pa 410-3m 2=4.8N 壶的质量:m 1=400g=0.4kg 水的质量:m 2=0.6kg水和壶的总质量:m=m 1+m 2=0.4kg+0.6kg=1kg 水和壶总重:G=mg=1kg 10N/kg=10N 壶对地面的压力:F=G=10N 壶对地面的压强:p 2=S F =23m10410N -=2.

15、5103pa 例7、一个金属球,在空气中称时,弹簧测力计的读数为15N ;浸没在水中称时,弹簧测力计的读数为5N 。已知金属的密度为2.7103kg/m 3,问这球是实心的还是空心的?解析:本题主要考查综合运用称量法和阿基米德原理求解。解题关键是要明确: (1通过假定小球是实心的,计算它的密度与题目所给金属密度比较判定其是空心还是实心;(2通过假定球是实心的,其密度为已知的,计算出它应受到重力的大小,与题目所给重力比较,判定其是空心还是实心;(3通过假定球是实心的,计算出它在应有体积的大小,与它实际体积相比,判定其是空心还是实心。解答:解法一:金属球浸没在水中F 浮=G -F =15N -5N

16、 =10N 。 根据阿基米德原理F 浮=水V 排,得 V 排=gF 水浮=10N/kgkg/m 1010N 33=10-3m 3由于小球浸没在水中,所以金属球的体积V 球=10-3m 3,假设小球是实心的,它的密度应为: 球=球球V m =球gV G =33-m1010N/kg 15N =1.5103kg/m 3。 球G, 金属球是空心的。解法三:求金属球的体积如解法一,金属球的体积V 球=10-3m 3。 假定小球是实心的,球内金属的体积应为 V 金属=g G金属=10N/kgkg/m 102.715N 33=0.610-3m 3。 V 球V 金属,金属球是空心的。例8、“曹冲称象”是家喻户

17、晓的典故。某校兴趣小组模仿这一现象,制作了一把“浮力秤”。将厚底直筒形状的玻璃杯浸入水中,如图14-5所示。已知玻璃杯的质量为200g ,底面积为30cm 2,高度为15cm 。(g =10N/kg 。求:(1将杯子开口向上竖直放入水中时(注:水未进入杯内,杯子受到的浮力。 (2此时杯子浸入水中的深度(即为该浮力秤的零刻度位置。 (3此浮力秤的最大称量(即量程。解析:本题主要考查浮力的计算。杯子的质量已知,根据重力计算公式就可以求出杯子的重力,根据漂浮条件就可以知道浮力。 图14-5 再根据阿基米德原理,就可以计算出杯子排开水的体积,杯子的底面积知道,根据数学公式 V=Sh ,就可以计算出杯子

18、浸入水中的深度。杯子的高度知道,就可以计算出杯子所排开水的最大体积,在由阿基米德原理计算出杯子所受的最大浮力,最大浮力与杯子重力之差就是此浮力秤的最大称量。解:(1杯子的质量:m=200g=0.2kg 杯子的重力:G=mg=0.2kg 10N/kg=2N 杯子漂浮在水面上,有: F 浮=G=2N(2根据阿基米德原理得杯子排开水的体积: V 排=gF 水浮 =10N/kgkg/m 102N 33 = 210-4m 3杯子的底面积:S=30cm 2=310-3m 2杯子浸入水中的深度: S V h 排= = 2334m 103m 102- = 151m(3杯子的高度:h =15cm=0.15m杯子

19、所排开水的最大体积:V 排=Sh =310-3m 20.15m=4.510-4m 3杯子所受最大浮力为:F 浮=水gV 排=103kg/m 310N/kg 4.510-4m 3=4.5N 最大称量为:4.5N-2N=2.5N 三、综合练习1、坦克安装履带是为了_ ;刀刃磨得很薄是为了_ ;铁路的钢轨铺在枕木上是为了_ ;汽车轮胎上有花纹是为了_ 。2、如图14-6所示,物体A 在水平推力F 的作用下,从甲图位置匀速运动到乙图位置。在此过程中, A 对桌面的压力将_,A 对桌面的压强将 _ (填“变大”、“不 变” 或“变小” 图14-6 图14-73、在探究压力的作用效果与什么因素有关的实验中

20、,小明利用小桌、砝码、泡沫塑料等器材设计了如图14-7所示的甲、乙、丙三个实验。(1在实验中,小明同学是通过观察泡沫塑料的 来比较压力作用效果的。 (2图中 两个实验是用来研究压力的作用效果与受力面积是否有关的; 两个实验是用来研究压力的作用效果与压力是否有关的。(3在物理学中,用来比较压力的作用效果。4、把橡皮泥投入水中会下沉,把它捏成盆的形状就能浮在水面, 并能装载一些小“货物”,这是采用了_的方法增大了可以利用的_。5、小明学过了压强后,决定测算自己双脚站立时对地面的压强。他首先测出自己的质量为56kg,然后站在方格纸上并描出自己站立时一只脚的鞋印,如图14-8所示。已知方格纸每小格的面

21、积是5cm2,图14-8 据此可算出这只鞋印的面积约为 cm2 (计数时凡大于半格、不满一格的都算一格,小于半格的都不算,最后算出双脚站立时对地面的压强为 Pa。(g取10N /kg6、舰艇赴亚丁湾护航时的情景.护航编队一般采用前后护航形式,而不采用“并排”护航,这是因为流体流速大的地方小,当两船高速并排行驶时,容易发生事故。7、轮船满载时,船和货物总重105 N,则船在海洋航行所受浮力是_ N,轮船的排水量是_。同一艘轮船从河里驶进海洋,受到的重力大小_,受到的浮力_,排开水的体积_(填“不变”“变大”或“变小”,轮船要_些。(填“沉下”或“浮起”8、质量相等的正方体木块和铁块都放在水平地面

22、上,对地面压强较大的是_,用手把它们都放于水面下,松开手待它们静止后,受浮力较大的是 _。9、如果质量是50 kg的物体恰好在水中悬浮,此物体的体积约为_ m3。此物体在空气中所受浮力是_。(取g=10 N/kg,空气=1.3 kg/ m310、一块砖平放和竖放在地面时,受力面积之比为41,则平放和竖放时对地面的压强之比为_,压力之比为_。11、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_ 。12、为

23、了测山高,用气压计测得山脚下的大气压为标准大气压,山顶上的气压比山脚下低680 Pa,则此山高为_m。13、边长为10 cm的正方体浸没在水中,受到的浮力是_N;浸没在煤油中受到的浮力是_ N(煤油密度是0.8103 kg/ m3。14、有一泡沫块漂浮在水面上,它有34的体积露出水面,则它的密度为_千克/米3。当一质量为0.4千克的水鸟停在该泡沫块上时,泡沫块刚好完全浸没在水中,则该泡沫块的体积为_ 米315、在生活中,我们有时因为生病而需要打针输液.图14-9为输液示意图,药瓶瓶口插有两根管子。其中C 管的作用是利用_使药液从A 管中顺利流出;针头的表面做得 图14-9 图14-10 图14

24、-11 非常光滑,这是为了_ 以减轻病人的痛苦。若要提高输液速度,除了调节调节器外,还有一个简便的方法就是_ 。16、(09年威海市如图14-10所示,是我们常见的订书机。订书机在构造上有许多地方应用到我们所学过的物理知识,请你找出两处。示例:弹簧的弹性势能转化为动能使订书机及时复位。 (1 ; (2 。17、(09年咸宁市如图14-11是一项民族传统体育项目“独竹漂”的表演场景。若表演者脚下的楠竹的质量为12kg ,此时排开水的体积为0.06m 3,则楠竹受到的浮力为 N, 运动员和手中细竹竿共重 N (水=1.0103Kg m 3。18、如图14-12所示,一铅块用细线挂在一个充气的小气球

25、的下面,把它放入水中某处恰好处于静止状态,如果往池中缓慢注人一些水,则铅块及气球( A .仍能静止 B .向下运动C .向上运动D .静止、向上或向下运动都有可能 图14-1219、如图1413所示,物体重10 N ,它与竖直墙面的接触面积是0.5 dm 2,现用24 N压柄底座弹簧转轴图 14-16的水平力把物体按在墙上,墙面受到物体的压力和压强分别为 ( A.10 N ,2103Pa B.10 N ,4.8103 Pa C.24 N ,2103PaD.24 N ,4.8103 Pa 图14-13 20、实验桌上有两只大烧杯,其中一杯盛有纯净水,另一杯盛有盐水。老师告诉小敏盐水的密度大于纯净

26、水的密度,希望她用压强计将它们区别开。如图14-14所示,小敏将压强计的金属盒(探头先后浸没到甲、乙两杯液体中,分别记下压强计U 形管两侧的液柱高度差h 甲和h 乙。她发现h 甲小于h 乙,于是认为乙杯子中盛的是盐水。老师指出小敏的实验过程是不正确的。小敏认真思考 图14-14后发现自己在实验过程中没有控制变量,并提出了新的实验思路如下:将压强计的金属盒(探头先后浸没到甲、乙两杯液体中,压强计U 形管两侧的液柱高度差分别用h 甲和h 乙表示,使h 甲与h 乙 ,比较 , 则 的一定是盐水。请你将小敏的实验思路补充完整。21、(09年黔东南州某科学实验小组利用注射器、弹簧测力计、刻度尺等器材测量

27、大气压强的值,实验步骤如下:(1把注射器的活塞推至注射器筒的底端,然后用橡皮帽堵住注射器的小孔,这样做的目的是 。(2如图14-15所示,用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部,使绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢拉动注射器筒,当注射器中的活塞刚被拉动时,记下弹簧测力计的 图14-15 示数为29.9 N 。(3如图14-16所示,用刻度尺测出注射器全部刻度的长度为 cm ,计算出活塞的横截面积。(4计算得到大气压强的数值 为 Pa 。(5同学们发现实验误差较大,请分析,该实验过程中导致误差的因素有(请写出两条: ; 。22、给你弹簧测力计、水、细线、小石块,要求用这些器材测出植物油的

28、密度,写出实验步骤和求植物油密度的数学表达式。23、在弹簧测力计下挂一圆柱体,从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降,圆柱体浸没后继续下降,直到圆柱体底面与烧杯底部接触为止,如图14-17所示是圆柱体下降过程中弹簧测力计读数F 随圆柱体下降高度h 变化的图像。求: (1分析图像可知,圆柱体重力是_N ; (2圆柱体浸没在水中时,受到的浮力是_N ; (3圆柱体的体积是_m 3; (4圆柱体的密度是_kg/m 3;(5分析图像BC 段,可得结论:物体浸没液体 图14-17之前,浸入液体的深度越深,受到的浮力越_(选填“大”或“小”; (6分析图像CD 段,可得结论:_。 24、如图14-18所示为一粗

29、细均匀的圆桶,横截面积为0.2m 2,桶自身重为100N ,容器内壁的A 点距液面20cm ,A 点所受液体的压强为1800pa ,圆桶放在水平地面上,求: 液体对容器底部的压强。 圆桶对水平地面的压强。图14-1825、如图14-19所示,浮在水面上的木块,没入水中的部分是75 cm3, 露出水面的部分是25 cm3,根据已有的条件,你能求出那些物理量?并把它们解出来(至少计算出与木块有关的4个物理量。图14-19压强和浮力参考答案1、减小压强增大压强减小压强增大摩擦2、不变变小3、解析:甲乙两个图所示的是具有相同接触面积的情况下,压力越大,压力的作用效果越明显;乙丙两图所示的是具有相同压力的情况下,接触面积越大,压力的作用效果越不明显.答:被压下的深浅程度(或形变大小乙、丙甲、乙压强4、空心浮力5、140 2106 Pa6、压强相撞7、105N 104kg 不变不变变小浮起8、铁块木块 9、510-2 0.65N 10