第10章 压强和浮力
苏科版
八年级下册
单元复习
第10章 压强和浮力
目录
压强
01
液体的压强
02
气体的压强
03
浮力
04
物体的浮与沉
05
1
思维导图
2.1.1
一、压强
1.压力
(1)压力:垂直作用在物体表面上的力叫做压力。
(2)压力产生的条件:压力是相互接触的物体因相互挤压使物体发生形变时在接触面之间产生的力。
(3)压力方向:压力的方向与受力物体的表面垂直且指向受压物体。
(4)压力作用点:压力的作用点在受压物体的表面上。
知识点回顾
2.1.1
(5)压力与重力的区别
知识点回顾
重力
压力
定义
由于地球的吸引而使物体受到的力
垂直作用在物体表面上的力
产生原因
由于地球的吸引而产生
由于物体对物体的挤压而产生
方向
总是竖直向下
垂直于受压面且指向被压物体
作用点
物体的重心
在受压物体的表面上
施力物体
地球
对受力物体产生挤压作用的物体
联系
在通常情况下,静止在水平地面上的物体,其重力等于物体对地面的压力
注意点
压力不一定是由于物体受到重力而引起的,物体由于受到重力的作用,可以产生压力,但压力的大小不一定等于物体的重力。
压力F=G
压力F<G
1.1
2.压强概念
(1)压强概念:压力的作用效果,数值上等于物体单位面积上受到的压力。
(2)压强公式: 。
(3)压强p的单位是帕斯卡(简称为帕),符号是Pa。
“1帕”的含义: 1米2的受力面积上受到的压力是1牛。(1pa =1N/m2)
知识点回顾
2.1.1
一张纸平放时对
桌面的压强约1Pa
成年大象对地面
压强约2?3×105 Pa
1.1
3.减小压强方法
(1)压力一定,增大受力面积。
(2)受力面积一定,减小压力。
(3)同时减小压力,增大受力面积。
知识点回顾
2.1.1
应用:①轨道铺设在枕木上 ②汽车限重 ③书包带做得较宽
1.1
4.增大压强方法
(1)压力一定,减小受力面积。
(2)受力面积一定,增大压力。
(3)同时增大压力,减小受力面积。
知识点回顾
2.1.1
应用:①地铁站台导盲带 ②车辆安全锤 ③速滑运动员的冰鞋装有冰刀
地铁站台导盲带
车辆安全锤
1.1
5.影响压力作用效果的因素
(1)压力的作用效果与压力的大小有关,在受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显。
(2)压力的作用效果与受力面积的大小有关,在压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
知识点回顾
2.1.1
典例一:(2023秋?垫江县校级期末)关于压力、压强,下列说法正确的是( )
A.压强越大,压力的作用效果越明显
B.压力的方向总是竖直向下的,并且和接触面是垂直的
C.物体自由静止放在水平地面上时,压力就是物体重力
D.物体的底面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显
A
典例精讲
2.1.2
典例二:(2023秋?宝山区期末)如图所示,甲、乙、丙三个实心正方体分别放在水平地面上,它们对水平地面的压强相等。甲、乙、丙对地面压力最大的是 ;密度最大的是 。如果在三个正方体上分别放一个质量相等的铜块,则三个正方体对水平地面的压强最大的是 。(均选填“甲”、“乙”或“丙”)
甲
典例精讲
2.1.2
丙
丙
典例三:(2023春?前郭县期末)静止在水平桌面上的玻璃杯,质量为0.2kg,对桌面的压强为100Pa。求:(g取10N/kg)
(1)玻璃杯受到的重力;
(2)玻璃杯与水平桌面的接触面积。
典例精讲
2.1.2
解:(1)玻璃杯受到的重力为:G=mg=0.2kg×10N/kg=2N;
(2)玻璃杯对水平桌面的压力:F=G杯=2N,
玻璃杯与水平桌面的接触面积为:S= = =0.02m2。
二、液体压强
1.液体压强的特点
(1)液体除了对容器底部产生压强外,还对“限制”它流动的侧壁产生压强,固体则只对其支承面产生压强,方向总是与支承面垂直。
(2)在液体内部向各个方向都有压强,在同一深度向各个方向的压强都相等,同种液体,深度越深,压强越大。
知识点回顾
2.2.1
2.液体压强的大小
理论推导: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
这个平面上方的液柱对平面的压力:F=G=mg=ρVg = ρgSh
平面S受到的压强:
因此,液面下深度为h处液体的压强为:p=ρgh
知识点回顾
2.2.1
3.液体压强的计算
(1)计算液体压强的公式是p=ρgh。
(2)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。
(3)运用液体压强的公式计算确定深度时,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”)。
知识点回顾
2.2.1
帕斯卡破桶实验
由于细管子的容积较小,几杯水灌进去,大大提高了水的深度h,能对水桶产生很大的压强。这个压强就对桶壁在各个方向产生很大的压力,把桶压裂了。
4.不同形状的容器装液体时对容器底产生的影响
知识点回顾
2.2.1
容器的种类
压力和液体重力的关系
容器底部受到液体的压力:F=pS=ρ液ghS=ρ液Shg
F>G液
F=G液
F容器对支持面的压力及压强
压力F′=G液+G容压强
5.连通器
(1)连通器:上端开口,下部相连通的容器。
(2)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。
知识点回顾
2.2.1
应用:茶壶 船闸 下水管道中的U形水管 地漏
典例一:(2023秋?宝山区期末)如图所示,圆柱形容器A、B,盛有体积相同的液体。若两容器底部受到的液体压强分别为pA、pB,液体的质量分别为mA、mB。则下列判断正确的是( )
A.若mA等于mB,则pA可能等于pB
B.若mA等于mB,则pA一定等于pB
C.若mA大于mB,则pA一定大于pB
D.若mA小于mB,则pA一定小于pB
D
典例精讲
2.2.2
典例二:(2023春?荥阳市期末)船闸是长江上常见的水利设施,船闸是利用 原理工作的。由于长江上游的植被受到破坏,造成水土严重流失,江水中的泥沙含量明显增加,在其他条件不变的情况下,江水对堤坝的压强 (选填增大、减小或不变)。潜水员在长江里下潜到水下4m处时,受到江水的压强约为 Pa(江水的密度约为1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。
典例精讲
2.2.2
连通器
增大
4×104
典例三:(2023春?前郭县期末)如图所示,在“研究液体内部压强特点”的实验中:
(1)把探头浸没在液体中,观察到U形管两侧液面产生高度差。表明 存在压强。
(2)图甲中,盐水对橡皮膜的压强为 Pa(g取10N/kg,ρ盐水=1.02×103kg/m3)。
(3)小明将探头先后浸入到两杯液体中,如图甲、乙所示,由此,小明得出“液体的密度越大,液体内部压强越大”的结论,你认为小明的结论 (选填“可靠”或“不可靠”),依据是 。
典例精讲
2.2.2
液体内部
816
不可靠
没有控制液体深度不变
三、气体的压强
1.大气压强的认识
(1)大气压强: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;大气压用p0表示。
(2)产生原因:因为空气受重力作用并且具有流动性。
(3)马德堡半球实验证明了:①大气压的存在②大气压很大。
知识点回顾
2.3.1
马德堡半球实验
2.托里拆利实验
(1)托里拆利实验过程
①在长度大约1米、一端封闭、一端开口的玻璃管中灌满水银,排出空气。
②一只手握住玻璃管中部,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。
知识点回顾
2.3.1
2.托里拆利实验
(2)托里拆利实验原理
因为是玻璃管外部的大气压强支持着水银柱,所以大气压强就等于管内水银柱的压强。
知识点回顾
2.3.1
P大气压=ρ水银gh
=13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m
=1.01×105 Pa
(3)实验结论:大气压p0=760mmHg=76cmHg=1.01×105Pa(其值随着外界大气压的变化而变化)(1标准大气压=1.01×105 Pa=760毫米水银柱)
3.大气压的特点
(1)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。
(2)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。
(3)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。
(4)沸点与压强:一切液体的沸点,都是随气压减小而降低(如在海拔高的山上煮饭,煮不熟);随气压增大而升高(如用高压锅煮饭快)。
(5)体积与压强: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。
知识点回顾
2.3.1
2.3.1
4.流体压强与流速的关系
(1)流体:流动的物体,指的是液体和气体。
(2)液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。
知识点回顾
发现两张纸不但不分开,反而会靠拢。
在火车站台边缘为什么要设一条安全线?因为当列车驶过时,列车周围的空气流速增大,压强减小。
此时如果人站在安全线以内,人身体前后有压强差,因而有压力差,这个压力差会把人压向列车,非常危险。所以人必须站在安全线以外的区域候车。
应用
1.1
5.飞机升力的产生原因
(1)飞机的升力的产生:飞机的机翼通常都做成上面凸起、下面平直的形状。
(2)当飞机在机场跑道上滑行时,流过机翼上方的空气速度快、压强小,流过机翼下方的空气速度慢、压强大。
(3)机翼上下方所受的压力差形成向上的升力。
知识点回顾
2.3.1
机翼截面图
飞机
ΔF=F2-F1
1.2
典例一:(2023秋?建湖县期末)兴趣小组同学做了如下两个实验,实验1:在试管内滴入少许酒精,在试管口紧套一个压瘪的气球(如图),把试管压入开水中,静置时间t,发现气球膨胀,直径约20cm;实验2:试管中不放酒精,压瘪气球并将其紧套在试管口,把试管压入开水中,静置相同时间,发现气球膨胀,直径约5cm,对于以上实验,下列说法不正确的是( )
A.只做实验1就可以说明酒精汽化使气球膨胀
B.只做实验2就可以说明空气遇热会膨胀
C.对比实验1和2可知,使气球膨胀的主要原因是酒精汽化
D.两次实验最后取出试管充分冷却,都可以发现气球变瘪
A
典例精讲
2.3.2
典例二:(2023春?公主岭市期末)紧闭车窗的汽车行驶在无风的雪天,如果打开一侧的车窗,汽车外面的雪 (选填“可能”或“不能”)飘进车里,这是因为汽车在行驶过程中,车窗外空气流速大于车内空气的流速,车窗外空气的压强
这车内空气的压强的缘故(选填“大”“等于”或“小于”)。汽车在冰面上行驶时,轮胎上经常缠上防滑链,这是采用增加 的办法来增大摩擦的。
不能
典例精讲
2.3.2
小于
接触面粗糙程度
2.4.1
四、浮力
1.浮力定义、产生的原因和方向
(1)浮力:浸在液体或气体里的物体受到液体或气体竖直向上的托力叫做浮力。
(2)浮力的产生原因:物体下表面受到向上的压力大于物体上表面受到的向下的压力。
(3)浮力方向:竖直向上,施力物体是液(气)体。
知识点回顾
2.影响浮力大小的因素
(1)浮力的大小跟物体浸在液体中的体积和液体的密度有关。
(2)物体浸在液体中的体积越大,液体的密度越大,浮力就越大。
1.1
要点诠释一:
浮力的产生:液体具有流动性,在重力作用下,向容器壁、容器底流动而产生压力。
由于力的作用是相互的,容器底和容器壁也对液体产生一个反作用力,作用力反作用力在液体之间相互作用,就产生了压强。
压强大小相等、方向相反,并与深度成正比;同一水平面上,液体向各个方向产生的压强相同。在没有任何外力的情况下,液体保持静止状态。
知识点回顾
2.4.1
1.1
要点诠释二:
因为液体具有压强,它们之间才会相互支持,相互联系而形成一个有机的整体。液体中任何一点液体压强的变化,都会形成压强差,从而产生浮力。浮力的方向竖直向上。
有人说一个位于容器底面上的物体,并和容器底面密切接触,那它就只能受到向下作用于物体表面的液体压力下,所以这个物体不受浮力作用。
这种说法并不是完全正确的,它成立需要两个条件:
1.物体的侧表面必须是竖直方向的,不能倾斜;
2.物体的下表面必须在技术上保证与容器底紧密接触,不能有液体渗入其间。
沉在水底的物体实际上是受到三个力的作用:受的水的浮力,容器对它的支持力,以及自身重力,这时受力情况:F浮+F支=G物。
知识点回顾
2.4.1
3.阿基米德原理的应用
(1) 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。
(2)公式表示: 。
(3)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。
(4)适用条件:液体(或气体)。
知识点回顾
2.4.1
4.浮力大小的计算
(1)两次称量求差法 F浮=F1-F2。
(2)二力平衡法 F浮=G物。
(3)阿基米德原理法 F浮=G排。
知识点回顾
2.4.1
要点诠释:
浮力的计算大都应用到阿基米德原理,所以阿基米德原理在本章也是也是最重要知识点和考点。阿基米德原理的应用主要有以下几个方面:
(1)计算物体所受浮力的大小。
(2)判断物体是空心还是实心的。
(3)计算物质的密度。
(4)判断液面的升降。
(5)求物体的空心部分的体积。
(6)计算物体中各成分的含量。
知识点回顾
2.4.1
典例一:(2023秋?昆明期末)如图所示,水平地面上有一个底面积为200cm2的盛水容器A,内有棱长为10cm的正方体物块B,由一根细线将B与容器底部相连,此时细线受到的拉力是6N。已知水的密度是1×103kg/m3,g取10N/kg,则下列说法中正确的是( )
①物块B受到的浮力是10N
②物块B的密度是0.6×103kg/m3
③剪断绳子,待物块B静止后受到的浮力为10N
④剪断绳子,待物块B静止后,容器底受到水的压强减小了300Pa
A.只有①③ B.只有②④ C.只有②③ D.只有①④
D
典例精讲
2.4.2
典例二:(2023春?东西湖区期末)2019年12月17日,我国首艘国产航母“山东舰”正式服役。“山东舰”满载排水量为6.5万吨,则满载时航母所受浮力为 N(g取10N/kg)。一架舰载机飞离航母后,航母所受浮力 ,航母的排开海水的质量 ,航母底部所受海水的压强
(以上三空均选填“变大”“变小”或“不变”)。
6.5×108
典例精讲
2.4.2
变小
变小
变小
五、物体的浮与沉
1.浮力的利用
(1)调节浮力的大小:采用“空心”增大体积,从而增大浮力,使物体能漂浮在液面上。
(2)轮船采用了把它做成空心的办法,使它能够排开更多的水,增大浮力,使轮船能漂浮在水面上。
(3)潜水艇:潜水艇的下潜和上浮是靠改变自身重来实现的。
(4)气球和气艇:气球和飞艇,体内充有密度小于空气的气体(氢气、氦气、热空气),从浮力与重力的大小关系来解释气球升空。
(5)密度计是利用物体浮在液面的条件来工作的。
(6)汤圆刚放入水中时,汤圆受到的浮力小于重力;汤圆煮熟时,它的体积增大,浮力也随之增大。
知识点回顾
2.5.1
2.物体的浮沉条件及其应用
(1)前提条件:物体浸没在液体中,且只受浮力和重力。
(2)物体在液体中的浮沉条件
上浮:F浮>G 悬浮:F浮=G 漂浮:F浮=G
下沉:F浮<G 沉底:F浮+FN=G
(3)如果被研究的物体的平均密度可以知道,则物体的浮沉条件可变成以下形式:①ρ物<ρ液,上浮 ②ρ物=ρ液,悬浮 ③ρ物>ρ液,下沉。
(4)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。
知识点回顾
2.5.1
3.漂浮问题的几个规律
规律1:物体漂浮在液体中,所受的浮力等于它受的重力。
规律2:同一物体在不同液体里漂浮,所受浮力相同。
规律3: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4: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5:将漂浮物体全部浸入液体里,需加的竖直向下的外力,外力等于液体对物体增大的浮力。
知识点回顾
2.5.1
4.密度计
密度计是利用物体浮在液面的条件来工作的,用密度计测量液体的密度时,它受到的浮力总等于它的重力,由于密度计制作好后它的重力就确定了,所以它在不同液体中漂浮时所受到的浮力都相同,根据可知:待测液体的密度越大,密度计浸入液体中的体积则越小,露出部分的体积就越大;反之待测液体密度越小,密度计浸入液体中的体积则越大,露出部分的体积就越小,所以密度计上的刻度值是“上小下大”。
知识点回顾
2.5.1
典例一:(2023秋?顺义区期末)甲、乙两个完全相同的圆柱形容器静止放在水平桌面上,装有两种不同的液体,将物体A分别放入两种液体中,静止时A浸入两种液体的情况如图所示,两容器中液面相平。两容器中的液体密度分别为ρ1和ρ2;两容器中的液体对A产生的浮力分别为F1和F2;两容器中液体对容器底部的压强分别为p1和p2;两容器对桌面的压力分别为F'1和F'2。则下列判断中正确的是( )
A.ρ1<ρ2 B.p1>p2 C.F1<F2 D.F'1=F'2
B
典例精讲
2.5.2
典例二 :(2023春?海港区期末)小华利用吸管、铁丝、石蜡等物品自制了一支密度计,将自制密度计放到水中的情景如图甲所示,测得浸入的长度为H,放到另一液体中的情景如图乙所示,浸入的长度为h,用ρ水、ρ液分别表示水和液体的密度,甲、乙两图中密度计所受浮力大小F甲 F乙(选填“>”、“<”或“=”),ρ液= (用ρ水、H、h表示)。
典例精讲
2.5.2
=
3
1、(2023春?遵化市期末)下列的四种措施中,为了增大压强的是( )
A.铁轨铺在枕木上
B.切蛋器装有很细的钢丝
C.书包带做得很宽
D.大型平板车装有很多车轮
B
课堂巩固提升训练
3
2、(2023春?中山市期末)如图所示,设水对容器底部的压强为p、压力F,瓶子对桌面的压强为p'。将瓶子从正放(如图甲)变为倒放(如图乙),则p和F及p'的变化情况( )
A.p变小,p'变小,F不变
B.p变大,p'变大,F变小
C.p变大,p'变大,F变大
D.p变小,p'变大,F不变
B
课堂巩固提升训练
3
3、(2023春?孟村县期末)如图所示,小红同学在硬币上方沿着与桌面平行的方向用力吹一口气,硬币就跳过了木块,下列事例与该现象原理不同的是( )
A.拦河坝建成上窄下宽的形状
B.高铁站台边设置黄色警示线保证乘客安全
C.两艘船并排高速行驶时容易发生相撞事故
D.飞机机翼设计成上部凸起的流线型获得升力
A
课堂巩固提升训练
3
4、(2023春?港北区期末)如图,体积相同的两物体A、B用不可伸长的细线系住,放入水中后,A有四分之一体积露出水面细线被拉直。已知A重4N,B受到的浮力为8N,A、B密度之比为2:5。那么( )
A.A、B所受的重力之比为5:2
B.A、B所受的浮力之比为1:2
C.细线对A的拉力大小为1N
D.B对容器底部的压力为零
D
课堂巩固提升训练
3
5、(2023春?乌鲁木齐期末)如图所示的情境中,下列说法中正确的是( )
A.甲:用吸管喝饮料利用了大气压强
B.乙:骑自行车捏手闸刹车,是通过使接触面变得更粗糙来增大摩擦力
C.丙:密度计位于上面的刻度大于位于下面的刻度
D.丁:此时船闸A两侧构成了连通器
A
课堂巩固提升训练
3
6、(2023春?阳谷县期末)将同一支密度计分别置于甲、乙两种液体中,静止后如图所示,由密度计在甲液体中受到的浮力 在乙液体中受到的浮力,可知甲液体密度 乙液体的密度(前两空均选填“小于“等于”或“大于”)。
等于
课堂巩固提升训练
大于
3
7、(2023春?古丈县期末)用手把体积为5×10﹣4m3的球浸没在水中,球受到的浮力是 N,若该球重为3N,放手后这个球将 (填“上浮”、“悬浮”或“下沉”)。(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
课堂巩固提升训练
5
上浮
3
8、(2023春?长春期末)在“探究影响浮力大小的因素”实验中,同学们根据生活经验,提出了浮力大小可能与下列因素有关的猜想:
①与物体浸入液体中的深度有关;②与物体排开液体的体积有关;③与液体的密度有关。
课堂巩固提升训练
3
(1)请你写出能够支持猜想③的一个生活现象: 。
(2)进行探究时,实验步骤和弹簧测力计的示数如图所示。其中实验b中物体P所受浮力大小为 N。
(3)分析a、c、d三次实验,可知浮力大小与物体浸没在液体中的深度
(选填“有关”或“无关”);分析 三次实验,可知浮力大小与物体排开液体的体积有关;分析a、d、e三次实验,可知在物体排开液体的体积一定时,液体密度越大,物体受到的浮力 (选填“越大”或“越小”)。
课堂巩固提升训练
人在水中下沉,而在死海中却能漂浮
1.4
无关
a、b、c
越大
3
9、(2023春?高唐县期末)在水平桌面上有一个盛有水的柱形容器,其底面积为200cm2,将一体积为1000cm3的木块用细线系住没入水中如图甲所示,此时容器中水深为30cm。将细线剪断,木块最终漂浮在水面上,且有 的体积露出水面,如图乙所示。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)图甲中木块受到水的浮力;
(2)图乙中木块受到的浮力;
(3)图乙中水对容器底部的压强。
课堂巩固提升训练
3
解:(1)甲图中,木块浸没在水中,则木块排开水的体积V排=V=1000cm3=1×10﹣3m3,
木块受到水的浮力F浮甲=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3=10N;
(2)图乙中,木块漂浮时排开水的体积V排′=(1﹣ )V= ×1000cm3=600cm3,
木块受到的浮力F浮乙=ρ水gV排′=1.0×103kg/m3×10N/kg×600×10﹣6m3=6N;
(3)木块排开水的体积变化量ΔV排=V排﹣V排′=1000cm3﹣600cm3=400cm3,
水面下降的高度Δh= = =2cm,
乙图中水的深度h′=h﹣Δh=30cm﹣2cm=28cm=0.28m,
乙图中水对容器底部的压强:p=ρ水gh′=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.28m=2.8×103Pa。
课堂巩固提升训练
谢谢观看