第九章 压强 总结提升
一、压强
1.定义:在物理学中,物体所受 的大小与 之比叫作压强。用 表示压强、
表示压力、 表示物体的受力面积,则压强的定义式是 。
2.单位、符号:在国际单位制中,压强的单位是 ,简称 ,符号是 。
3.增大压强的方法:一是增大 ,二是减小 。
减小压强的方法:一是减小 ,二是增大 。
二、液体的压强
1.由于液体具有 ,所以液体内向各个方向都有压强。
2.液体压强计:测量液体内部压强的仪器。如果 存在压强,放在液体里的橡皮膜就会发生形变,U形管左右两侧液面就会产生 ,高度差的大小反映了橡皮膜所受压强的大小。
3.特点:在液体内部的同一深度,向各个方向的压强 。深度越深,压强 。液体内部压强的大小还跟液体的 有关,在深度相同时,液体的 越大,压强越大。
4.计算公式:液体压强的公式为 ,其中ρ表示液体的 ,单位是 ;h表示液体的 ,单位是 ;g为常数; 表示压强,单位是 。
5.连通器:上端 、下端 的容器叫作连通器。
6.连通器的原理:连通器里装有 的液体,当液体 时,连通器各部分容器中液面的高度总是相同的。
三、大气压强、活塞式抽水机
1.实验证明,大气压强确实是存在的。大气压强简称为 或气压。
2.大气压是由于空气受 的作用而产生的,又由于空气具有 ,所以向 方向都有压强。
3.标准大气压:最早测出大气压数值的实验叫 实验。标准大气压相当于 mm高的水银柱产生的压强,合 Pa。
4.大气压与高度:大气压并不是固定不变的,随着高度的增加,大气压会逐渐 。在海拔3 000 m以内,每升高10 m,大气压大约减小 Pa。
5.沸点与气压:水的沸点在标准大气压下是 ℃,随着大气压的减小,水的沸点会 。
6.活塞式抽水机是利用 工作的。
四、流体压强与流速的关系
1.物理学中把具有 的液体和气体统称为流体。
2.在气体和液体中,流速越大的位置,压强越 。
3.飞机之所以受到升力,是由飞机机翼的 决定的。飞机飞行时,机翼上方气流通过的速度 ,压强小;下方气流通过的速度较小,相对上方的 就大。这样,上、下表面就存在着压强差,因而有 差。
人教八下图9.1-1 命题点:压强 1.运动员滑雪时为了不陷进雪里,要求 的作用效果不要太明显,不穿雪橇的运动员陷进雪里,表明 大;滑雪时脚上穿了很宽的雪橇,是利用增大 的方法来 压强的。
甲 乙 丙 人教八下图9.1-3 命题点:探究影响压力作用效果的因素 2.在探究“影响压力作用效果的因素”的实验中,是通过海绵的 来显示压力的作用效果的,这种研究方法叫 法。比较甲、乙得出的结论是 相同时,压力越 ,压力的作用效果越 。
推土机 篆刻刀 破窗锤 火车轨道 人教八下图9.1-4 命题点:减小或增大压强 3.铁轨铺在枕木上、推土机安装履带是为了 压强,篆刻刀刀刃锋利、破窗锤顶端尖锐是为了 压强。
人教八下图9.2-1 命题点:液体压强 4.有一个塑料瓶,在侧壁上用锥子戳了个小洞,向容器中倒入水后,水从小洞中喷出。水越深,喷出的距离越 ,表明液体压强随深度的增加而 。
人教八下图9.2-7甲 命题点:连通器及其应用 5.上端开口、下端连通的容器叫作 ,茶壶就是连通器的应用。壶盖上小孔的作用是 。
人教八下图9.3-1乙 命题点:大气压强的存在 6.覆杯实验表明 的存在,是大气压产生的竖直向上的压力克服了水的 ,也说明大气压向 都有压强。
人教八下图9.5-1 命题点:流体压强与流速的关系 7.如图所示,在两张纸的中间用力向下吹气,纸会向中间靠拢。上述现象所揭示的科学道理的是 。
压力和受力面积对海绵形变的影响
1.实验准备
(1)如何显示压力的作用效果
。
(2)如何改变压力
。
(3)如何改变受力面积
。
2.实验方法: 和 。
3.实验过程:根据实验现象整理归纳压力的作用效果与压力的大小和受力面积的关系。小组内同学密切配合,完成实验探究。
甲 乙 丙
4.实验结论:压力的作用效果不仅跟 有关,而且跟 有关。
(1)当受力面积相同时, 越大,压力的作用效果越明显。
(2)当压力的大小相同时, 越小,压力的作用效果越明显。
探究液体压强与哪些因素有关
1.实验思路:用微小压强计来探究液体的压强,改变探头的 就能探究液体向各个方向的压强;改变探头的深度或把探头放入其他液体中,可以探究液体压强与液体 、 的关系。
2.实验原理:压强计的原理:当探头上的橡皮膜受到压力时,U形管两边液面出现高度差,两边液面的 表示压强的大小;压强越大,两边液面的高度差也就越 。
3.实验方法: 、 。
4.实验过程
(1)分别把U形管压强计的金属盒放入深度为3 cm的 和 中,使橡皮膜分别朝上、朝下、朝侧面,记录U形管中液面的 。
(2)使压强计的橡皮膜始终朝上,由浅到深放入水中,分别记录当橡皮膜处于水面以下3 cm、6 cm、9 cm时U形管中液面的 。
(3)使压强计的橡皮膜始终朝上,把压强计的金属盒分别放在深度相同的 和 中,分别记录当橡皮膜处于深度为3 cm、6 cm、9 cm的水和盐水中时,U形管中液面的 。
进行实验,将测量数据填入表格中。
深度/cm 橡皮膜朝向 压强计液面高度差/cm
水 盐水
3 朝上
3 朝下
3 朝侧面
6 朝上
9 朝上
5.实验结论
(1)液体对容器 和 都有压强,液体内部向各个方向都有 。
(2)在同一深度,液体向 方向的压强相等。
(3)液体的压强随深度的 而增大。
(4)液体的压强还与 有关,在深度相同时,液体密度越大,压强越 。
生产生活中的压强
1.(2024兴安盟中考)物理知识与人们的生活息息相关。以下说法正确的是 ( )
A.拔火罐时在重力作用下玻璃罐“吸”在皮肤上
B.水壶的壶嘴与壶身组成了连通器
C.用高压锅煮食物时,锅内液面上方气压低,液体沸点高
D.风沿着窗外的墙面吹过时,窗口悬挂的窗帘会飘向窗内
固体压强计算
2.(2024北京中考)近年来在东北林区发现了越来越多野生东北虎的足迹。生物学家为了估算某只野生东北虎的质量,在松软、平坦且足够深的雪地上,选取该东北虎四脚着地停留时的脚印,其中的一个脚印如图甲所示。在方格纸上描绘出脚印的轮廓,如图乙所示,图中每个小方格的面积均为
9 cm2,数出脚印轮廓所围小方格的个数(凡大于半格的都算一个格,小于半格的都不算),用数出的小方格的个数乘一个小方格的面积,就大致得出了脚印的面积。测出脚印的深度,在脚印旁边相同的雪地上放一底面积为100 cm2的平底容器,在容器中缓缓放入适当的物体,当容器下陷的深度与脚印的深度相同时,测出容器及内部物体的总质量为30 kg。忽略脚趾和脚掌之间空隙的面积,g取10 N/kg,求:
甲 乙
(1)该东北虎一只脚印的面积。
(2)该东北虎的质量。
液体压强
3.(2024安徽中考)小亮同学用图甲所示的装置探究液体压强与哪些因素有关,容器中间用隔板分成左、右两部分,隔板下部用橡皮膜封闭一个圆孔,橡皮膜两侧压强不同时橡皮膜的形状发生改变。
甲 乙 丙 丁
(1)将同种液体倒入容器左、右两边,右侧液面高于左侧,观察到橡皮膜的形状如图乙所示。将A、B两种不同的液体(ρA<ρB)分别倒入容器左、右两边,使左、右两侧的液面相平,观察到橡皮膜的形状如图丙所示。
①由图乙可初步得出结论:同种液体中,深度越大,压强越大。
②由图丙可初步得出结论:深度相同时,液体的密度越大,压强越 。
(2)若将C、D两种不同的液体分别倒入容器左、右两边,倒入液体的深度如图丁所示,发现橡皮膜的形状几乎没有变化。由此可知,两种液体的密度大小关系为ρC (选填“>”“=”或“<”)ρD。
压强的综合应用
4.(2024山西中考)在消防安全教育中,消防员在讲解如图所示的警示图片时强调:落水汽车车门所处深度平均按1 m算,车门很难被打开。正确的方法是立即解开安全带,用安全锤等尖锐物品破窗进行自救。有的同学很疑惑:落水汽车车门离水面仅有1 m深,为什么很难打开呢 请你用学过的物理知识解释车门很难打开的原因。(提示:用数据解释更有说服力,g取10 N/kg)
5.(2024江西中考改编)如图所示,水平桌面上的平底薄壁容器(重力忽略不计)的底面积为0.01 m2,容器内盛有质量为4 kg的水。一实心木块漂浮在水面上,木块的质量为0.6 kg,体积为1×10-3 m3,此时水深为0.39 m。g取10 N/kg,求:
(1)木块的密度。
(2)木块受到的重力。
(3)此时容器对水平桌面的压强。
(4)此时水对容器底产生的压强。
【详解答案】
教材要点梳理
一、压强
1.压力 受力面积 p F S p=
2.帕斯卡 帕 Pa
3.压力 受力面积 压力 受力面积
二、液体的压强
1.流动性
2.液体内部 高度差
3.都相等 越大 密度 密度
4.p=ρgh 密度 kg/m3 深度 m p
Pa
5.开口 连通
6.相同 不流动
三、大气压强、活塞式抽水机
1.大气压
2.重力 流动性 各个
3.托里拆利 760 1.013×105
4.减小 100
5.100 降低
6.大气压
四、流体压强与流速的关系
1.流动性 2.小
3.形状 大 压强 压力
教材图片专练
1.压力 压强 受力面积 减小
2.形变情况 转换 受力面积 大 明显
3.减小 增大
4.远 增大
5.连通器 让壶内气体与外界大气连通
6.大气压强 重力 各个方向
7.气体流速越大的位置,压强越小
教材实验突破
实验1
1.(1)用海绵的形变情况显示压力的作用效果
(2)通过在小桌上放钩码改变压力的大小
(3)通过小桌的正放和反放,改变海绵的受力面积
2.转化法 控制变量法
4.压力大小 受力面积 (1)压力 (2)受力面积
实验2
1.方向 深度 密度
2.高度差 大
3.转换法 控制变量法
4.(1)水 盐水 高度差
(2)高度差
(3)水 盐水 高度差
5.(1)底 侧壁 压强 (2)各个
(3)增大 (4)液体密度 大
高频考点过关
1.B 解析:拔火罐时,先用火在罐内烧一下,罐内空气受热排出,此时迅速把罐扣在皮肤上,罐内气体温度逐渐降低,等到罐内的空气冷却后压强降低,小于外面的大气压,外面的大气压就将罐紧紧地压在皮肤上,因此这是大气压强的作用,故A错误;水壶的壶嘴与壶身组成了连通器,因此壶身的水位总是与壶嘴的水位相平,故B正确;液体的沸点与气压有关,用高压锅煮食物容易煮熟,原因是锅内液面上方气压大,液体沸点高,故C错误;风沿着窗外的墙面吹过时,窗帘外侧的空气流速大、压强小,内侧的空气流速慢、压强大,窗帘受到向外的压强大于向内的压强,把窗帘压向窗户外面,故D错误。故选B。
2.解:(1)由图乙可知,脚印占用的小方格的数量为15,因此该东北虎一只脚印的面积:
S=15×9 cm2=135 cm2。
(2)容器及内部物体的总质量为30 kg时,平底容器对地面的压力:
F压=G=mg=30 kg×10 N/kg=300 N,
平底容器对地面的压强:
p===3×104 Pa,
容器下陷的深度与脚印的深度相同,则东北虎对地面的压强与容器对地面的压强相等,则东北虎对地面的压力即重力:
G虎=F虎压=pS虎=3×104 Pa×135×10-4 m2×4=1 620 N,
该东北虎的质量:
m虎===162 kg。
答:(1)该东北虎一只脚印的面积为135 cm2;
(2)该东北虎的质量为162 kg。
3.(1)大 (2)< 解析:(1)由图丙可知,A、B两种不同的液体倒入容器左、右两边,使左、右两侧的液面相平,此时橡皮膜向左凸出,说明橡皮膜右侧受到的液体压强较大,而橡皮膜右侧液体密度较大,说明深度相同时,液体的密度越大,压强越大。(2)由图丁可知,橡皮膜的形状几乎没有变化,说明橡皮膜左、右两侧的压强相等,左侧C液体的深度较深,由p=ρgh可知,隔板左侧的C液体的密度小于隔板右侧的D液体的密度,即ρC<ρD。
4.解:当落水汽车车门所处深度为1 m时,受到水的压强:
p=ρgh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1 m=1×104 Pa,
车门的面积约为0.8 m2,则车门受到水的压力:
F=pS=1×104 Pa×0.8 m2=8 000 N,
此时车门受到水的压力远大于人的推力,因此车门很难被打开。
5.解:(1)木块的密度:
ρ===0.6×103 kg/m3。
(2)木块受到的重力:
G=mg=0.6 kg×10 N/kg=6 N。
(3)此时容器对水平桌面的压强:
p=====4.6×103 Pa。
(4)此时水对容器底产生的压强:
p=ρ水gh=1×103 kg/m3×10 N/kg×0.39 m=3.9×103 Pa。
答:(1)木块的密度为0.6×103 kg/m3;
(2)木块受到的重力为6 N;
(3)此时容器对水平桌面的压强为4.6×103 Pa;
(4)此时水对容器底产生的压强为3.9×103 Pa。