第2章 压力 压强 复习与训练
1. 作用在物体 上的力,叫压力。
2.压力 是由重力引起的。压力的方向跟受力面 ,指向 。
3.压力的作用效果不仅与 有关,而且与 有关。为了比较压力的作用效果,物理学中引入了 的概念。
4.压力和重力的区别
(1)压力的方向始终垂直受压面,指向被压物体;重力的方向总是竖直向下的。
(2)压力的作用点在受压物体的 上;重力的作用点在物体的 。
5.压强
(1)物体单位面积上受到的 叫压强。
(2)压强的单位:在国际单位制中,力的单位是 ,面积的单位是 ,压强的单位是 ,读作 ,它有一个专门的名称叫 ,简称 ,符号是 。
(3)压强的公式: 。
6.2 Pa表示 。
7.增大压强的方法
(1) 。
(2) 。
(3) 。
8.减小压强的方法
(1) 。
(2) 。
(3) 。
9.灵活运用压强公式进行计算
解题的思路:
(1)根据力的 和 求出压力F。
(2)确定受力面积S。
(3)根据公式p=,求出力对受力面的压强,要特别注意压力和 的区别。
10.液体压强:液体对容器 和容器 都有压强,液体内部向各个 都有压强。在同一深度处液体向各个方向的压强大小 。压强随 而增大,压强还跟 有关。
11.液体压强产生的原因:液体有 ,所以对容器底部有压强;液体跟固体不同,它具有 , 阻挡着它流动,所以它对 有压强。
12.测量液体压强的仪器是 ,U形管中液面出现 ,我们就知道橡皮膜上有压强, 越大,压强越大。
13.我们把 、 的容器叫连通器。连通器的特点是如果连通器内只装一种液体,且液体不流动,那么连通器各容器中的液面静止时总是 的。
14. 实验证明了大气中存在压强, 实验测出了大气压的准确数值。
15.大气对浸在其中的物体有压强,这种压强叫 ,简称 。地球周围的万物无不在大气层中,它们都受到 的作用。用吸管吸饮料、 、 等都是利用了 的作用。
16.1个标准大气压的值等于 Pa,即等于 mm高水银柱产生的压强。
17.大气压随高度的增加而 ,原因是高度越高,空气越 ,空气的密度也 。同一地点,大气压也不是一成不变的。一天当中,通常上午九至十时气压 ,下午三至四时气压 。一年四季的气压值也不相同:大陆上冬季 ,夏季 ;海洋和大陆正好相反,夏季 ,冬季 。
18.当流体(气体和液体)流动时,流速越大的位置压强 ,流速越小的位置压强 。飞机的机翼通常都做成上面凸起、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 、压强 ,流过机翼下方的空气速度 、压强 。机翼上下方所受的压力差形成 的升力。
强化训练
1 压力和压强大小比较
1.如图所示,水平桌面上放有底面积和质量都相同的甲、乙两平底容器,分别装有深度相同、质量相等的不同液体。下列说法中正确的是( )
①容器对桌面的压力:F甲>F乙
②液体的密度:ρ甲=ρ乙
③液体对容器底部的压强:p甲>p乙
④容器对桌面的压强:p甲'=p乙'
A.只有①和③ B.只有①和④
C.只有②和③ D.只有③和④
[易错点拨] 区别液体对底部的压力和液体的重力。如图所示:
①上宽下窄形容器:两侧壁对液体有上托的作用,因此杯底对液体的支持力小于液体自身的重力,F支②柱形容器:从受力分析可知,杯底对液体的支持力等于液体自身的重力,F支=G液,根据力的相互性可知,液体对杯底的压力等于液体自身的重力,即F压=G液。
③上窄下宽形容器:两侧壁对液体有下压的作用,因此杯底对液体的支持力大于液体自身的重力,F支>G液,根据力的相互性可知,液体对杯底的压力大于液体自身的重力。
易错点 2 大气压的测定
2.小明利用最大刻度值标有2.5 mL的一次性注射器等器材,对大气压的值进行测量,其实验步骤如下:
a.先让注射器吸入少量水,然后将活塞竖直向上推至注射器底端,当注射器的小孔充满水后,再用橡皮帽封住注射器的小孔。
b.用细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,然后水平向右慢慢地拉动注射器筒,如图所示。当注射器中的活塞刚开始滑动时,记下弹簧测力计的示数为7.5 N。
c.测出注射器带刻度部分的长度为4 cm。
d.根据测量数据,算出大气压的值。
(1)实验所用的器材:注射器、弹簧测力计、细绳、橡皮帽、水和 。
(2)步骤a中先让注射器吸入少量水,然后将活塞推至注射器底端的目的是 ,
此注射器活塞的横截面积是 cm2。根据实验数据计算出的大气压强是 Pa。
(3)小明发现,同学们在做此实验时测得的大气压值误差较大,对此小明与同学们找出了下列可能的原因:①橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体;②活塞与注射器筒壁间有摩擦;
③弹簧测力计的示数没有读准;④活塞与注射器筒壁不完全密封。上述原因一定会使测量值小于真实值的是 。
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
(4)小红对小明所做实验进行改进,在完成a、b步骤,活塞回到注射器底端后,添加了“取下封住注射器小孔的橡皮帽,再次水平向右慢慢匀速拉动注射器筒,记下弹簧测力计的示数为1.2 N”这一实验步骤,是为了 ,
则大气压强的值应为 Pa。
(5)小华也对实验进行了改进,采用了如图所示的装置,将注射器筒固定在水平桌面上,把活塞推至注射器筒底端,用橡皮帽封住注射器的小孔,活塞通过水平细线与烧杯相连,向烧杯中缓慢加水,当活塞刚开始向左滑动时,测得烧杯和水的总重为G1,然后向外缓慢抽水,当活塞刚开始向右滑动时,测得烧杯和水的总重为G2,活塞面积为S,滑轮轴间的摩擦和细线重不计,则所测大气压值的表达式为 (用题中字母表示)。
1.利用注射器测大气压的实验原理:p=。测出注射器带刻度部分的长度,可以求出活塞的横截面积S;测出活塞刚被拉动时的拉力F,代入公式就可求出大气压强的值。
2.对活塞进行受力分析时,应考虑注射器筒内有空气和活塞与注射器筒壁间的摩擦对实验的影响。
1.垂直 表面
2.不一定 垂直 被压物体
3.压力的大小 物体的受力面积 压强
4.(2)受力面 重心
5.(1)压力
(2)牛顿 平方米 N/m2 牛顿每平方米 帕斯卡 帕 Pa
(3)p=
6.每平方米的面积上受到的压力是2 N
7.(1)压力一定时,减小受力面积
(2)受力面积一定时,增大压力
(3)增大压力的同时减小受力面积
8.(1)压力一定时,增大受力面积
(2)受力面积一定时,减小压力
(3)减小压力的同时增大受力面积
9.(1)平衡条件 物体间相互作用规律
(3)重力
10.底部 侧壁 方向 相等 深度的增加 液体的密度
11.重力 流动性 容器壁 容器壁
12.压强计 高度差 高度差
13.上端开口 下部相连通 相平
14.马德堡半球 托里拆利
15.大气压强 大气压 大气压强 钢笔吸墨水 抽水机工作 大气压强
16.1.013×105 760
17.减小 稀薄 越小 最高 最低 气压高 气压低 气压高 气压低
18.越小 越大 大 小 小 大 向上
1.D [解析] 容器质量相等,容器内液体的质量也相等,所以总重力相等,即容器对桌面的压力相等,即F甲=F乙;液体的质量相等,由图可知,乙容器越往上,口径越大,所以乙中液体体积大,根据ρ=可知,乙的密度小,故ρ甲>ρ乙;因为ρ甲>ρ乙,且液面相平,根据p=ρgh可知,液体对容器底部的压强:p甲>p乙;总重力相等,容器的底面积相等,则容器对桌面的压强:p甲'=p乙'。
2.(1)刻度尺
(2)排尽注射器筒内的空气 0.625 1.2×105
(3)B (4)测出活塞与注射器筒壁间的摩擦力大小 1.008×105
(5)
[解析] (1)实验中要测出注射器带刻度部分的长度,因此除了注射器、弹簧测力计、细绳、橡皮帽、水外,还要有刻度尺。
(2)将活塞推至底部并用橡皮帽堵住小孔,这样做的目的是排尽注射器内的空气。注射器容积为2.5 mL,即2.5 cm3,注射器带刻度部分的长度为4 cm,则S注===0.625 cm2;实验时,弹簧测力计的示数F=7.5 N,这就是大气对活塞的压力,将其代入公式得p===1.2×105 Pa。
(3)①橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体,会使拉力变小,在面积不变的情况下,测得的大气压会偏小;②活塞与注射器筒壁间有摩擦会导致测量值大于真实值;③弹簧测力计的示数没有读准,拉力可能变大,也可能变小;④活塞与注射器筒壁不完全密封,会使拉力变小,在面积不变的情况下,测得的大气压会偏小。
(4)如果活塞与注射器筒壁间存在摩擦力,注射器在拉力F作用下平衡时,拉力F大于大气对活塞的压力,从而使测量值偏大。所以小红的这一实验步骤,是为了测出活塞与注射器筒壁间的摩擦力大小;p'===1.008×105 Pa。
(5)活塞受大气向右的压力,当活塞开始向左滑动时,此时摩擦力与所受的大气压力方向相同,G1=F1+f①;当活塞开始向右滑动时,此时摩擦力与所受的大气压力方向相反,G2+f=F1②,由①②式得2F1=G1+G2;活塞面积为S,滑轮轴间的摩擦和细线重不计,则所测大气压值的表达式:p===。