《压强和浮力》复习提纲
一、固体的压力和压强
? 1.压力:
? ⑴定义:垂直压在物体表面上的力叫压力。
? ⑵压力并不都是由重力引起的,通常把物体放在桌面上时,如果物体不受其他力,则压力F=物体的重力G。
? ⑶固体可以大小方向不变地传递压力。
? ⑷重为G的物体在承面上静止不动。指出下列各种情况下所受压力的大小。
?
G ????????G? ??????F+G ????G – F ???????F-G ??????F
2.研究影响压力作用效果因素的实验:
? ⑴课本甲、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,采用了控制变量法和对比法。
3.压强:
? ⑴定义:物体单位面积上受到的压力叫压强。
? ⑵物理意义:压强是表示压力作用效果的物理量。
⑶公式P=F/S其中各量的单位分别是:P:帕斯卡(Pa);F:牛顿(N)S;米2(m2)。
A、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(受力面积要注意两物体的接触部分)。
? B、特例:对于放在桌子上的直柱体(如:圆柱体、正方体、长放体等)对桌面的压强P=ρgh。
? ⑷压强单位Pa的认识:一张报纸平放时对桌子的压力约0.5Pa。成人站立时对地面的压强约为:1.5×104Pa。它表示:人站立时,其脚下每平方米面积上,受到脚的压力为:1.5×104N。
? ⑸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
? 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(水平面受的压力F=G容+G液),后确定压强(一般常用公式P=F/S)。
? 二、液体的压强
? 1.液体内部产生压强的原因:液体受重力且具有流动性。
2.测量:压强计? 用途:测量液体内部的压强。
3.液体压强的规律:
⑴液体对容器底和测壁都有压强,液体内部向各个方向都有压强。
? ⑵在同一深度,液体向各个方向的压强都相等。
? ⑶液体的压强随深度的增加而增大。
? ⑷ 不同液体的压强与液体的密度有关。
? 4.压强公式:
? ⑴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,这个方法今后还会用到,请认真体会。
⑵推导过程:(结合课本)
液柱体积V=Sh ;质量m=ρV=ρSh。
? 液片受到的压力:F=G=mg=ρShg。
? 液片受到的压强:p=F/S=ρgh。
? ⑶液体压强公式p=ρgh说明:
A、公式适用的条件为:液体。
B、公式中物理量的单位为:P:Pa;g:N/kg;h: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,而与液体的质量、体积、重力、容器的底面积、容器形状均无关。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:
? 5.
F=G??? FG
?
6.计算液体对容器底的压力和压强问题:
? 一般方法:㈠首先确定压强P=ρgh;㈡其次确定压力F=PS。
? 特殊情况:压强:对直柱形容器可先求F 用p=F/S
压力:①作图法;②对直柱形容器 F=G。
? 7.连通器:⑴定义:上端开口,下部相连通的容器。
⑵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。
⑶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.概念:大气对浸在它里面的物体的压强叫做大气压强,简称大气压,一般有p0表示。说明:“大气压”与“气压”(或部分气体压强)是有区别的,如高压锅内的气压──指部分气体压强。高压锅外称大气压。
2.产生原因:因为空气受重力并且具有流动性。
? 3.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。
? 4.大气压的实验测定: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=1.01×105Pa(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10.3m。
? C、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、若外界大气压为H cmHg,试写出下列各种情况下,被密封气体的压强(管中液体为水银)。
H cmHg? (H+h)cmHg? (H-h)cmHg? (H-h)cmHg? (H+h)cmHg? (H-h)cmHg? (H-h)cmHg
? E、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=76cmHg=1.01×105Pa
2标准大气压=2.02×105Pa,可支持水柱高约20.6m
5.大气压的特点
? (1)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。大气压随高度增加而减小,且大气压的值与地点、天气、季节、的变化有关。一般来说,晴天大气压比阴天高,冬天比夏天高。
? (2)大气压变化规律研究: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:
定义: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: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。
? 7.应用:活塞式抽水机和离心水泵。
? 8.沸点与压强:内容:一切液体的沸点,都是气压减小时降低,气压增大时升高。
应用:高压锅、除糖汁中水分。
? 9.体积与压强:内容:质量一定的气体,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,风箱原理。
☆列举出你日常生活中应用大气压知识的几个事例?
? 答:①用塑料吸管从瓶中吸饮料;②给钢笔打水;③使用带吸盘的挂衣勾;④人做吸气运动。
三、浮力
1.浮力的定义:一切浸入液体(气体)的物体都受到液体(气体)对它竖直向上的力叫浮力。
2.浮力方向:竖直向上,施力物体:液(气)体。
3.浮力产生的原因(实质):液(气)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。
4.物体的浮沉条件:
(1)前提条件:物体浸没在液体中,且只受浮力和重力。
(2)请根据示意图完成下空。
??????
下沉?????? ?悬浮????? 上浮?????? 漂浮
F浮? < G ??????????F浮? = G?????? ?F浮? > G??????? ?F浮? = G
ρ液<ρ物??? ρ液 =ρ物? ρ液 >ρ物? ρ液 >ρ物
(3)说明:
①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)。
②一物体漂浮在密度为ρ的液体中,若露出体积为物体总体积的1/3,则物体密度为ρ。
分析:F浮? =G 则:ρ液V排g =ρ物Vg
? ρ物=(V排/V)·ρ液=ρ液
③悬浮与漂浮的比较
? 相同:F浮? =G
? 不同:悬浮ρ液=ρ物 ;V排=V物
漂浮ρ液<ρ物;V排 ④判断物体浮沉(状态)有两种方法:比较F浮? 与G或比较ρ液与ρ物。
? ⑤物体吊在测力计上,在空中重力为G,浸在密度为ρ的液体中,示数为F则物体密度为:ρ物=Gρ/(G-F)。
⑥冰或冰中含有木块、蜡块、等密度小于水的物体,冰化为水后液面不变,冰中含有铁块、石块等密大于水的物体,冰化为水后液面下降。
5.阿基米德原理:
? (1)内容: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。
(2)公式表示:F浮? =G排=ρ液V排g,从公式中可以看出:液体对物体的浮力与液体的密度和物体排开液体的体积有关,而与物体的质量、体积、重力、形状、浸没的深度等均无关。
? (3)适用条件:液体(或气体)
6.漂浮问题“五规律”:(历年中考频率较高)
规律一:物体漂浮在液体中,所受的浮力等于它受的重力;
规律二:同一物体在不同液体里,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:将漂浮物体全部浸入液体里,需加的竖直向下的外力等于液体对物体增大的浮力。
7.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。单位t,由排水量m可计算出:排开液体的体积V排=;排开液体的重力G排=m;轮船受到的浮力F浮? =mg,轮船和货物共重G=mg。
(2)潜水艇:
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:
? 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。
? (4)密度计:
? 原理:利用物体的漂浮条件来进行工作。
构造:下面的铝粒能使密度计直立在液体中。
刻度:刻度线从上到下,对应的液体密度越来越大。
8.浮力计算题方法总结:
(1)确定研究对象,认准要研究的物体。
(2)分析物体受力情况画出受力示意图,判断物体在液体中所处的状态(看是否静止或做匀速直线运动)。
? (3)、选择合适的方法列出等式(一般考虑平衡条件)。
? 计算浮力方法:
? ①称量法:F浮=G-F(用弹簧测力计测浮力)。
? ②压力差法:F浮=F向上? -F向下(用浮力产生的原因求浮力)。
③漂浮、悬浮时,F浮=G(二力平衡求浮力)。
④F浮=G排或F浮=ρ液V排g (阿基米德原理求浮力,知道物体排开液体的质量或体积时常用)。
⑤根据浮沉条件比较浮力(知道物体质量时常用)。
漂浮的物体
用阿基米德原理测固体的密度
第七章 压强与浮力练习
一、压强
1、压力概念:______________________________,作用点:_____________,方向:___________________,压力的作用效果主要是使物体发生________,与压力的________和物体的__________有关,压力越____,受力面积越____,压力的作用效果(即______)就越明显。压力与重力_______(填“有”或“没有”)直接的联系,只有当物体被放置于水平支持面上时,压力与重力才在数值上________。
2、下图是探究压力作用效果与哪些因素有关的实验:该实验用到了哪种科学方法:____________,压力作用效果的大小转换为看:________________________。结论:①由甲乙得:_________________________________________
②由乙丙得:_________________________________。既影响压力作用效果的因素有两个:________、____________。
3、压力的作用效果用________来量度,前面所说的压力的效果明显,对应的就是______比较大。压强的定义是:______________________________,定义公式是:_______,该公式反映出压强(p)与压力(F)和受力面积(S)之间的关系。压强的单位是_______。每一个物体能够承受的压_____都是有一定限度的,超过这个限度,物体表面将被破坏,表现为路面垮塌、表面破洞、产生痛楚感等。有些时候,我们希望突破这个限度(举例:____________、___________、给病人打针等),即要增大压强,则可以采取在压力保持不变时,减小受力面积、___________________________或________________________
___________的措施。当然有时候我们要减小压强,思考日常生活中在哪些方面要减小压强及减小压强的措施。
二、液体压强
1、液体由于受到_______作用,并且具有________,所以对___________和____________都有压强。
2、液体内部压强特点:①液体内部向_____方向都有压强;②在同一深度,液体向各个方向的压强_____;③随着深度的
增加,液体的压强_______;④液体压强还与__________有关系。
3、液体压强计算公式:___________,从这个公式可以看出,g=9.8N/kg是一个常数,所以液体压强(P)只与液体的密度( )和液体深度( )有关。而跟液体受到的重力、容器的形状、底面积都______。到此,我们学习了两个压强公式,分别是:________、 ___________。如何灵活运用这两个公式非常重要。具体技巧是:分析液体产生的压力和压强时,一般先分析压强,再分析压力。因为液体产生的压强只与液体的密度和深度有关,大小比较容易得到,即先用______求出压强,再用_______求出压力;若容器是柱形容器时,液体对容器底部压力等于液体重力,可以先求压力 后求压强。分析固体的压力和压强时,一般先分析压力,再分析压强。因为固体的压力大小比较容易通过运动和力的知识得到,然后由公式________求压强。
例题1:如图所示,放在水平桌面上容器内装有质量为1 kg的水 ,若水深h=18 cm,容器底面积S=50 cm2.容器的质量为0.5kg. 求: (1)离容器底8 cm处有一个A点,A点处受到水的压强;
(2)水对容器底的压力和压强;
(3)容器对桌面的压力和压强.
4、上端_______,底部______的容器叫连通器,连通器各液面保持相平的条件是:______________、______________。请同学们结合课本43页的“交流讨论”部分,然后利用平衡力和液体压强的知识解释连通器的这个特征。连通器的应用有_________________、___________________、_______________________、__________________________等。
三、大气压强
1、大气由于也受到________作用,并且具有__________,所以在其内部存在着压强。但是我们人类一直生活在大气层中,为什么感觉不到呢,原来要使是大气压强显现,则必须出项压强差。例如:用大号注射器抽出易拉罐中的空气,则易拉罐変瘪了。这是因为罐内空气被抽出后,压强变小,小于外界大气压强,所以外界大气压强把易拉罐压瘪了。还有著名的马德堡半球实验:把两个半球紧紧压在一起,抽出里面的空气,结果16匹马都难以拉开,该实验不但证明了大气压强的存在,还证明了大气压强非常______。那么大气压强到底有多大呢,我们从覆杯实验得到启示,利用大气压与液体压强相平衡的原理,看大气压强到底能支撑多高的水柱,通过实验发现大气压强可以支撑10米高的水柱,也就是说大气压强等于10米高水柱产生的压强。水柱太高,实验不方便,把水换成密度大的_________,意大利科学家___________最早测出了大气压强的值,1标准大气压=__________水银柱产生的压强=______________Pa。特别请同学们理解托里拆利实验的过程和方法,知道水银柱的高度h与玻璃管的粗细、水银槽内水银多少,玻璃管倾斜及玻璃上提、下压(管口不离开水银面)等都________。
例题2:在托里拆利实验中,以下哪一种情况会对测量结果产生影响( )
A.往水银柱槽内多加一些水银 B.将玻璃管往上提起一些,但管口仍未离开水银面
C.将玻璃管倾斜 D.换内径较粗的玻璃管做实验 E.实验时,在玻璃管中混进了空气
2、托里拆利实验测大气压强比较精确,还有一种粗略测定大气压的方法:给你一个塑料吸盘、弹簧测力计、刻度尺等器材,设计一个粗略测定大气压的实验.要 求写出实验步骤并列出大气压的实验表达式:____________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。.
3、大气压与高度有关,一般随高度升高而______,同一地区的大气压大小还与天气有关,晴天比阴天气压高,冬天比夏天气压高。气压压强与体积关系:在温度不变时,一定质量的气体体积越小,压强越___,体积越大,压强越____。通过前面的学习我们还知道:液体沸点与气压有关,气压减小时,液体沸点_____,气压增大时,液体沸点______。
4、大气压强的应用举例:________________、__________________、___________________、_______________________。
四、飞机为什么能上天
1、流体压强和流速的关系:流体流动时,流速快的地方压强______,流速慢的地方压强______。
例如右图:向两页纸中间吹气,两页纸反而靠拢了,这是因为两页纸中间部分空气流速
____,压强___;两页纸外侧空气流速____压强______,大于两纸内侧的压强,把两纸
压在一起的缘故。现在你能明白为什么火车站台上都有一条安全线,火车行驶时严禁
人们进入安全线以内的区域了吗?
2、飞机为什么能上天呢?原来也用到了流体压强与流速关系的知识。
原来飞机的机翼通常都是_____________的形状,在相同时间内,机翼上方气流走过的路程比下方长,所以机翼上方气流速度____,压强____;机翼下方气流速度______,压强_____。机翼上下表面的压力差就是飞机上天的升力。你还能举出日常生活中利用流体压强和流速关系的事例吗?_______________________________________________。
五、浮力
1、浮力概念:_____________________________________________,施力物体:_________,方向_______________。
为什么会产生浮力呢?如右图所示:原来,浸在液体里的物体会受到液体对它的
压力作用,而物体在水平方向因为液体深度相同,所以在水平方向受到平衡力的
作用,合力为零。而在竖直方向,因为下表面比上表面深,所以下表面受到的压力
大于上表面受到的压力,合力的方向竖直向上。所以浸在液体中的物体所受液体
压力的合力便表现为浮力。一个漂浮在液面的物体,我们说它受到______力和浮力
的作用,不再提及它受到液体的压力作用,就是因为浮力是液体对物体所有压力的
合力的缘故。
2、浮力的大小:(也就是我们计算浮力大小的方法)
①压力差法:物体在液体中上、下表面受到的压力差
②称重法:F浮=G-F拉= 0.5N
③ 阿基米德原理法:
F浮= G排液 = ρ液V排g
④ 平衡法:
F浮=G (物体悬浮或漂浮时)
上面计算浮力的三种方法中,最重要的是阿基米德原理法,你能说出阿基米德的内容吗_________________________
___________________________________________________。从公式:F浮= ρ液V排g可以看出,浮力的大小与液体的_______和_______________有关,而与物体浸入的深度、物体是静止还是运动、物体的质量及形状均________。
例3:有一个金属球,在空气中称时,弹簧秤的读数为14.7N,浸没在水中称时,弹簧秤的读数为4.9N,求(1)该球受到的浮力多大? (2)球的密度多大?
六、物体的浮沉条件:
1、由右图可知:浸在液体中的物体只受到_______和________。 所以物体的浮沉
由这两个力来决定:(请同学们总结)
F浮F浮=G _________ ρ物_____ρ液
F浮>G _________ ρ物_____ρ液
上浮的最终结果是______,此时F浮____G ρ物_____ρ液
2、物体浮沉条件的应用:① 铁的密度大于水的密度,所以铁块在水中会下沉,那么钢铁制成的轮船却能漂浮在水面上呢?原来通过把轮船做成______的,以使它能排开更多的水。② 潜水艇是通过改变____________来实现上浮和下沉的.③ 气球和飞艇是利用________浮力升空的。④ 密度计是利用漂浮条件工作的,密度计露出液面的部分越多,说明液体的密度越______。
练习:
1.下列说法中正确的是( )
A.物体受到的重力越大,产生的压力越大 B.在受压面积相同时,重力大的物体产生的压强一定大
C.压力大的物体产生的压强不一定大 D.压力相同时,底面积大的物体受到的压强一定小
2.一只底面积为S的箱子,当放在面积为2S的水平桌面中央时,箱子对桌面的压强为P;当放在面积为S / 2的水平凳面上时(凳面被箱子全部盖住) ,箱子对凳面的压强是P′,则P′与P的关系为( )
A. P′=4P B. P′=2P
C. P′=P D. P′=P / 2
3.有一图钉,钉帽的面积为0.5 cm2,钉尖面积为0.05 cm2,现用20 N的力按图钉帽 ,则图钉帽受到的压强为_______ Pa,钉尖对墙壁的压强为________Pa.
4.已知砖的三条棱长之比为1∶2∶4,将砖平放、侧放和竖放时,对地面的压力和压强之比分别是( )
A.F平∶F侧∶F竖=1∶1∶1,P平∶P侧∶P 竖=4∶2∶1
B.F平∶F侧∶F竖=1∶1∶1,P平∶P侧∶P 竖=1∶2∶4
C.F平∶F侧∶F竖=1∶2∶4,P平∶P侧∶P 竖=1∶1∶1
D.F平∶F侧∶F竖=4∶2∶1,P平∶P侧∶P 竖=1∶1∶1
5、轮船在水深10 m的河里航行.船底距河底6 m,若船底破了一个4 cm 2的小洞,用塞子塞住洞口,水对塞子的压力为多大?
6、如图所示,在两支相同的试管内,装有质量相等的不同液体 ,a管竖直放置,b管倾斜放置,此时两管内液面处于同一水平位置,则管底受到液体的压强 关系是( )
A.压强一样大 B. a管底压强大
C. b管底压强大 D.无法判断
7.放在桌面上的一个瓶子,内部剩有部分饮料,瓶塞塞紧倒置过来时,液体对瓶塞的压强比对瓶底的压强____,其原因是________________________________;瓶子对桌面的压强也增大,其原因是_______________________________________.
8.下列现象中不属于应用大气压的是( )
A.塑料挂衣钩能贴在墙上挂衣服 B.用纸片能托住倒过来的一满杯水而不洒
C.用吸管吸起敞口瓶中的饮料 D.用注射器把药液注进肌肉里
9.把一只空玻璃杯口朝下,竖直按入水中.在杯子被按入水中的过程中,下面说法正确的 是( )
A.杯中将逐渐充满水 B.水不会进入杯中
C.杯中会进入一部分水,杯上部的空气压强保持不变 D.杯中会进入一部分水,杯上部的空气压强逐渐增
10.在做托里拆利实验时,玻璃管内水银面上方的空间是_____,当大气压为76 cm高水银柱产生的压强时,做实验的同学不慎漏进了一些空气,此时测得水银柱高73 cm,则管内空气产生的压强为_______Pa.
11.将重2 N的金属块用线悬挂,使其全部浸入盛满酒精的容器内,测得溢出的酒精重为0.32 N,则金属块受到的浮力为_____ N,金属块的体积为_______m3.(g=10 N/kg)
12.一个边长为10 cm的正方体浸没在水中,下表面距水面20 cm,物体上、下表面所受的压 强差是_____ Pa,物体受到的压力差是_____ N,物体受到的浮力为_____ N.
13.三个体积相同、由不同材料制成的实心球体,放入同一种液体中,最后静止时,如图所示.则
(1)它们所受浮力的大小关系是( )
A. F甲=F乙=F丙 B. F甲<F乙<F丙 C. F甲<F乙<F丙 D. F甲=F乙<F丙
(2)它们自重大小关系是( )
A. G甲=G乙=G丙 B. G甲<G乙<G丙 C. G甲<G乙=G丙 D. G甲=G乙<G丙
(3)它们的密度跟液体密度大小的关系是( )
A. ρ甲<ρ乙<ρ丙<ρ液 B. ρ甲<ρ乙=ρ液<ρ丙
C. ρ甲=ρ液<ρ乙<ρ丙 D. ρ甲=ρ乙=ρ丙=ρ液
14.船从河里开到海里,船所受的浮力大小将会_____,排开液体的体积将会 _____(填“变大”“变小”或“不变”).
15.一物体在空气中用弹簧测力计称,示数为5 N,将此物体浸没在某种液体中称时 ,弹簧测力计示数为0,则此物体受到的浮力是___ N,此时物体处于______________状态,液体的密度是 ______________(ρ物 =1.2×103 kg/m3).
16.如图所示,一平底玻璃杯放在水平桌面上,内装150 g的水,杯子与桌面的 接触面积是10 cm2(g=10 N/kg).
(1)求水对杯底的压强;(2)若桌面所受玻璃杯的压强是2.7×103 Pa,求玻璃杯的质量.
17、 水雷重为4400N,体积为500dm3,把它浸没在水中时受到的浮力多大?当它静止时浮力多大?