第八章 压 强
第一节 压力的作用效果
第一课时 压力的作用效果 压强
【新课导思】
雪地行走,脚容易陷入积雪,有了
宽宽的滑雪板,人不仅不会陷进雪里,
而且还能在雪地上滑行,这是为什么?
【目标导学】
1.会设计实验探究影响压力作用效果的因素。
2.知道压力作用效果跟什么因素有关。
3.知道压强的物理意义,知道压强的定义。
4.能熟练写出压强的公式和单位,会运用压强公式进行简单计算。
【自主预习】
1.压力:_____作用在物体_____上的力。如滑雪板对雪
地的压力。
2.影响压力作用效果的因素:
(1)实验器材:大小、形状、材料相同的两块砖、海
绵状泡沫塑料。
垂直
表面
(2)实验设计:
①研究压力的作用效果与压力大小的关系:控制_____
_____不变,改变___________。
②研究压力的作用效果与受力面积的关系:控制_____
_____不变,改变_________。
受力
面积
压力的大小
压力
大小
受力面积
(3)实验结论
①压力:_________相同时,压力越___,压力的作用效果
越明显。
②受力面积:_____相同时,受力面积越___,压力的作用
效果越明显。
受力面积
大
压力
小
3.压强:
(1)意义:表示压力作用效果的物理量。压力的作用
效果越明显,压强_____。
(2)定义:物理学上,物体所受的_____与_________的比。
越大
压力
受力面积
(3)计算公式:_______。p——压强(Pa),
F——压力(N),S——受力面积(m2)。
(4)单位:_______,简称___,符号___。1 Pa=__N/m2。
(5)1 Pa的含义:1 m2的面积上的压力是____。
帕斯卡
帕
Pa
1
1 N
知识点一 压力
1.在甲、乙两图中,分析并作出木块对水平桌面的压力、木块对斜面的压力的示意图。
参考答案:
2.请在甲、乙两图中作出木块的重力的示意图。
参考答案:
3.重力和压力的比较:
=
≠
方向 作用点 大小关系
水平面上静止的物体 斜面上静止的物体
重力 竖直向下 物体的重心 F__G F___G
压力 垂直于受力物体表面指向受力物体 被压物体表面
【示范题1】(咸宁中考)如图所示,请画出所受的重力G和球对墙面的压力F的示意图。
【精讲精析】解答本题应抓住以下两点:
(1)球受到重力、支持力和拉力的作用,支持力、拉力和重力的作用点在球的重心上,支持力垂直于墙面向外,拉力沿绳子向上,重力方向竖直向下。
(2)墙面受到的压力垂直墙面向里,作用点在墙面上。
答案:如图所示
【易错易混警示】重力可以产生压力,但是压力并不都是由重力产生的,压力方向也不一定与重力方向相同。如图所示,在甲、乙、丙三种情况下,水平地面、竖直墙、水平天花板所受压力大小分别是G、F、F-G。
知识点二 压力的作用效果与哪些因素有关
1.猜想与假设:压力的作用效果可能跟________、________有关。
参考答案:压力大小 受力面积大小
2.实验步骤:
(1)如图甲、乙,分别在海绵状泡沫塑料上平放一块砖、两块砖,观察砖对泡沫塑料的作用效果。
(2)如图丙,将另一块砖竖放在海绵状泡沫塑料上。
3.得出结论:
(1)分析甲、乙知,当受力面积相同时,________越大,压力的作用效果越明显。
(2)分析甲、丙知,当压力相同时,________越小,压力的作用效果越明显。
提示:分析图中的实验先找到相同的现象,再找不同的
现象进行比较。甲、乙图中,受力面积都是砖平放的底
面积,受力面积相同,压力分别等于一块砖的重力和两
块砖的重力,乙图效果明显。说明当受力面积相同时,
压力越大,压力的作用效果越明显。甲、丙图中,受力
面积分别是砖平放的底面积、砖竖放的底面积,受力面
积不相同,压力都等于一块砖的重力,丙图效果明显。
说明当压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
参考答案:(1)压力 (2)受力面积
4.交流讨论:
(1)实验中如何显示压力的作用效果?
(2)实验中能否用木板代替海绵状泡沫塑料?为什么?
(3)能不能用图中的乙和丙进行比较分析,为什么?
参考答案:(1)压力的作用效果不容易测量,用海绵状泡沫塑料的凹陷程度表示压力的作用效果。
(2)不能,木板的硬度较大,受到压力时发生的形变不显著,不易于区分压力的作用效果;海绵状泡沫塑料的硬度较小,受到压力时发生的形变较显著,易于区分压力的作用效果。
(3)不能。因为两图中压力大小、受力面积均不同,没有控制单一变量,无法进行比较。
【示范题2】(湘潭中考)利用小桌、海绵、砝码等探究影响压力作用效果的因素,如图甲至图丙所示。
(1)图中压力的作用效果是通过海绵发生______(选填“形变”或“运动状态改变”)来体现的,我们______(选填“可以”或“不可以”)用沙子代替海绵来完成实验。
(2)通过比较图甲和图乙,说明受力面积一定时,压力______(选填“越大”或“越小”),压力的作用效果越明显,通过比较图______(选填“甲”或“乙”)和图丙,说明压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(3)实验中主要采用的研究方法是______(选填“控制变量法”或“理想实验法”)。
【精讲精析】本题考查压力作用效果的探究实验。(1)
实验中,海绵的凹陷程度越大,压力作用效果越明显,即
压力的作用效果是通过比较海绵的凹陷程度来反映的;
我们一般选择海绵、泡沫塑料、沙子等较易形变的材
料,如果用沙子代替海绵做此实验,则仍然可以完成本
次实验。(2)由图甲和图乙可知,受力面积相同,而压力
不同,压力越大,海绵的凹陷程度越大,压力的作用效果
越明显,故可得到的结论是:受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显;由图乙和图丙可知,压力相同而受力面积不同,受力面积越小,海绵凹陷程度越大,压力的作用效果越明显,由此可知:压力相同,受力面积越小,压力的作用效果越明显。(3)甲、乙两图比较,受力面积相同,压力不同;乙、丙两图比较,压力相同,受力面积不同,用到的科学研究方法是控制变量法。
答案:(1)形变 可以 (2)越大 乙 (3)控制变量法
知识点三 压强及其计算
利用公式p= 计算压强的基本思路 确定压力
F的大小 物体放在水平面上时F=G物
物体放置在竖直面上时,压力大小等于外界对物体的推力
确定受力
面积S S是施力物体挤压受力物体时,二者相互接触的面积,而不是其他的面积,单位是m2
【示范题3】(岳阳中考改编)2017年5月13日,小明参加了我市“环南湖健步行”活动,小明的质量为50 kg,双脚与地面的总接触面积为0.04 m2,g取10 N/kg。求:
(1)小明所受的重力大小。
(2)小明双脚站立在水平地面上时对地面的压强。
【解题关键】(1)计算重力:G=mg。
(2)计算压强:p= 。
【精讲精析】(1)小明所受的重力:
G=mg=50 kg×10 N/kg=500 N。
(2)因水平地面上物体对地面的压力和自身的重力相等,所以,小明站立在水平地面上时对地面的压强:
p= 1.25×104Pa。
答案:(1)500 N (2)1.25×104Pa
【易错易混警示】(1)受力面积是两个物体相互接触的面积,不是受力物体的表面积。
(2)利用压强公式进行计算时,受力面积的单位是m2。
(3)涉及车轮或脚与地面接触的情况时,要注意是几个轮子着地或是单脚还是双脚着地。
【教材图片·考点阐释】
命题点 压力与重力的比较
杯子对桌面的压力F,施力物体是杯子,受力物
体是________,方向与桌面垂直向下;杯子的
重力G,施力物体是地球,受力物体是
________,方向总是竖直向下。当桌面水平时,F________G;当桌面不水平时,F________G。
答案:桌面 杯子 = ≠
命题点 压强大小的计算
小孩站在水平地面上,每只脚与地面的
接触面积约为0.008 m2,估算他站立时
对水平地面的压强为______Pa;当他行
走时对水平地面的压强为______Pa。
答案:9 375 18 750
第二课时 压强的增大和减小
【新课导思】
推土机是一种工程车辆,前方装有
金属推土刀,推土刀做得很锋利,这是
为什么呢?推土机的履带做得很宽大,又是为什么呢?
【目标导学】
1.知道增大和减小压强的方法。
2.能解释与压强有关的现象。
【自主预习】
1.增大压强的方法:
(1)受力面积一定时,_____压力。
(2)压力一定时,_____受力面积。
2.减小压强的方法:
(1)受力面积一定时,_____压力。
(2)压力一定时,_____受力面积。
增大
减小
减小
增大
知识点一 增大和减小压强的方法
1.增大压强的方法:压路机的碾子是通过________的方法来________(选填“增大”或“减小”)压强的;破窗锤很容易砸碎玻璃,篆刻刀刀刃很锋利是通过________的方法来________(选填“增大”或“减小”)压强的。
参考答案:增大压力 增大 减小受力面积 增大
2.减小压强的方法:交通的限重标志是通过________的方法来______(选填“增大”或“减小”)压强的;铁轨铺在枕木上是通过________的方法来________(选填“增大”或“减小”)压强的。
参考答案:减小压力 减小 增大受力面积 减小
【微点拨】
(1)任何物体能承受的压强都有一定的限度,超过这个限度,物体就会被压坏。
(2)改变压强的方法受实际生活的限制:如重型拖拉机重不能减小,只能增大受力面积减小压强。
【示范题】(德州中考)如图所示的四个实例中,属于增大压强的是 ( )
【精讲精析】解答本题需要明确以下两点:
(1)增大压强的方法:在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强;在受力面积一定时,通过增大压力来增大压强。D是通过减小受力面积来增大压强。
(2)减小压强的方法:在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强;在受力面积一定时,通过减小压力来减小压强。A、B、C均是通过增大受力面积来减小压强的。
答案:D
【方法点拨】增大和减小压强方法的应用
(1)由实际需要选择增大和减小压强的方法。
根据实际情况改变物体的受力面积或压力,或同时改变这两个因素来达到增大或减小压强的目的。
(2)由实例判断采用的方法。
分析实例中变化的因素(例如刀刃、针尖磨得锋利,是通过减小受力面积来增大压强的),然后确定改变压强的方法。
【教材图片·考点阐释】
命题点 增大压强的方法与应用
人们切割物品时,刀刃越锋利,受力面积越________,压强越________,越便于切割。
答案:小 大
命题点 减小压强的方法与应用
华表下的基座,扩大了与地面的接触面积,以此________(选填“增大”或“减小”)华表对地基的压强,防止地基下沉。
答案:减小
第二节 科学探究:液体的压强
第一课时 科学探究:液体的压强
【新课导思】
“蛟龙号”载人潜水器在西太
平洋的马里亚纳海沟海试成功到达
7020米海底,创造了作业类载人潜
水器新的世界纪录。载人潜水器的下潜深度越大对潜水器的技术要求越高,这是为什么呢?
【目标导学】
1.知道液体压强的特点。
2.知道液体压强的产生原因。
3.知道液体压强公式。
4.会利用液体压强公式进行简单的计算。
【自主预习】
1.液体压强的特点:
(1)液体内部向_________都有压强。
(2)同种液体,在同一深度,液体向各个方向的压强大
小_____。
(3)同种液体产生的压强随_________的增加而增大。
(4)同一深度,_________越大,液体压强越大。
各个方向
相等
液体深度
液体密度
2.液体压强计算公式:_______。
p=ρgh
知识点一 科学探究:液体压强
1.认识U形管压强计:
(1)如图,用手按压U形管压强计的橡皮膜,在橡皮膜上产生压强,两管水面出现__________,压强越大,两管水面出现__________越大。
(2)把金属盒放入水中,两管水面出现高度差,说明液体内部有______________。高度差越大说明液体内部压强越________,根据U形管压强计的两管水面的________来比较液体内部的压强。
参考答案:(1)高度差 高度差 (2)压强 大 高度差
2.探究实验:
(1)猜想:液体内部压强大小可能与________因素有关呢?
参考答案:深度、方向、液体密度
(2)设计实验与制订计划:
①探究液体压强与液体深度的关系:选用________液体,改变________,观察并测出U形管中两端液面的高度差。
参考答案:相同 深度
②探究液体压强与方向的关系:控制液体的________相同,改变橡皮膜的________,观察并测出U形管中两端液面的高度差。
参考答案:深度 方向
③探究液体压强与液体密度的关系:控制液体的________相同,改变________,观察并测出U形管中两端液面的高度差。
参考答案:深度 液体密度
(3)进行实验与收集证据:
根据以上思路,按照下面表格设计的实验顺序进行实验,并把测得的实验数据填入表格内。
序号 液体 深度/cm 橡皮膜方向 压强计两管
高度差/mm
1 水 3 向上
2 6 向上
3 9 向上
4 9 向侧面
5 9 向下
6 酒精 9 向下
(4)分析与论证:
①比较第1、2、3次的实验数据,可以得到的结论是?__
_____________________________________。
提示:由表中数据可知,金属盒的深度不同,液体的密度相同,深度越大压强计两管中高度差越大,由此得出液体的压强与深度有关,同种液体产生的压强随液体深度的增加而增大。
参考答案:同种液体产生的压强随液体深度的增加而增大
②比较第3、4、5次的实验数据,可以得到的结论是__
_________________________________。
提示:由表中数据可知,金属盒的深度相同,液体的密度相同,橡皮膜的方向不同,压强计两管中高度差相同,由此得出同种液体,在同一深度液体向各个方向的压强大小相等。
参考答案:同种液体,在同一深度液体向各个方向的压强大小相等
③比较第5、6次的实验数据,可以得到的结论是_____
_________________________________。
提示:由表中数据可知,金属盒的深度相同,液体的密度不同,压强计两管中高度差不同,由此得出液体的压强与液体密度有关,同一深度,液体密度越大,液体压强越大。
参考答案:同一深度,液体密度越大,液体压强越大
(5)交流讨论:
①使用前,U形管压强计两边管内液面不相平应如何调节?
提示:如果使用前压强计两边管内液面高度不同,说明U形管左端液面上方的气体压强与大气压不相等;只要取下软管,让U形管左端液面和大气相通,这样U形管两端的液面就会相平。
参考答案:取下软管,让U形管左端液面和大气相通。
②使用时,U形管压强计两边管内液面不变化,如何进行调节?
提示:若压强计的气密性不好,橡皮膜或与橡皮膜连接的软管出现漏气,软管中的气体和大气相通,等于大气压强,橡皮膜受到压强时,软管内的气体压强不会发生变化,U形管中的液面就不会出现高度差。
参考答案:更换橡皮膜或重新连接和橡皮膜连接的软管。
③液体压强与容器的形状有关系吗?如何设计实验来探究?
提示:控制液体密度和液体深度不变,改变容器的形状,观察U形管两侧的液面高度差。
参考答案:取盛有水的长方体容器和正方体容器各一个,放在同一水平面上且水面深度相同,把U形管压强计分别放在这两个容器水中的同一深度,比较U形管两侧的液面高度差。如果高度差不变,说明液体压强与容器形状无关,如果高度差改变,说明液体压强与容器形状有关。
【示范题1】(大连中考)小明在探究“液体压强的大小与液体深度和液体密度的关系”实验中,所用的器材有:U形管压强计、烧杯、刻度尺,足量的酒精、水和盐水,已知ρ酒精<ρ水<ρ盐水。
(1)如图1是U形管压强计。实验前,为了检查探头与U形管之间是否漏气,小明用手轻压探头的橡皮膜,同时观察U形管两侧液面________。
(2)在探究“液体压强的大小与液体深度的关系”时,记录的部分实验信息如表:
实验
次数 液体
密度 液体深度
h/cm U形管两侧液面
的高度差Δh/cm 液体压强
的大小
1 相同 3 2.7 a
2 6 5.8 b
3 9 8.9 c
①请将表格中a、b、c三处空缺的信息补充完整:
a、________;b、________;c、________。
②根据表中信息可得出的探究结论是_____________。
(3)在探究“液体压强的大小与液体密度的关系”时,三次实验现象如图2所示。三个烧杯中的液面相平,U形管两侧液面的高度差相同,探头在液体中的深度不同。
小明根据三次实验现象,并结合(2)中②的结论,得出了该探究结论。请你简要说明他分析实验信息得出该探究结论的过程?__________________________________
_______________________________。
【精讲精析】本题考查探究液体压强的特点实验。
(1)实验前先检查U形管压强计左右两液柱是否等高,然后用手轻轻按压橡皮膜,同时观察U形管两侧液面是否出现高度差。
(2)根据液体压强的计算公式p=ρ液gh,因为ha
(3)探头在酒精、水、盐水三种液体中受到的压强相同,
由图知,h酒精>h水>h盐水,如果控制h水不变,减小h酒精和增
大h盐水,使h酒精=h水=h盐水,根据(2)中②的结论“液体密
度一定,液体深度越大,液体压强越大”可知,此时探头
在酒精、水、盐水三种液体中受到的压强,p盐水>p水>
p酒精,故可以推出当深度相同时密度越大压强越大。
答案:(1)是否出现高度差 (2)①小 中 大 ②液体密度一定,液体深度越大,液体压强越大 (3)在密度不同的液体中,压强相同时,密度越大,液体深度越小,由此可推出:深度相同时,密度越大,压强越大
【备选例题】
(2016·遂宁中考)小聪学习了固体压强后,爱动脑筋的他想探究液体内部是否有压强,液体内部压强究竟有哪些特点,小聪进行了大胆猜想:
猜想1:液体内部可能有压强
猜想2:液体内部的压强大小可能与方向有关
猜想3:液体内部的压强大小可能与液体深度有关
猜想4:液体内部的压强大小可能与液体的密度有关
……
为了验证以上猜想是否正确,小聪在老师的帮助下找来了一些实验器材,设计并完成了实验探究。请你完成下列问题:
(1)实验前,要通过调试,使压强计U形
管两边的液面________,小聪在调试时
发现,用手指不论是轻压还是重压探头
的橡皮膜时,U形管两边液面几乎没有变
化,如图所示,说明该压强计________(选填“漏气”或“不漏气”)。
(2)为了验证猜想1,小聪把探头放入水中,再观察压强计U形管两边液面是否有______来判断探头处是否受到水的压强。
(3)在验证其余猜想的过程中,小聪收集到如下表中的数据,根据表中的数据:
序号 液体 深度
h(mm) 压强计
橡皮膜方向 液面高度差(mm)
1 水 20.0 朝上 18.5
2 朝下 18.5
3 朝左 18.5
4 朝右 18.5
5 40.0 朝上 36.8
6 60.0 朝上 54.6
7 酒精 60.0 朝上 48.5
①比较序号1、2、3、4的数据,可得出的结论是?_____
_____________________________________________。
②为了验证猜想3,小聪完成的实验操作应该是表中序号为________的实验。
③比较序号6、7两组数据,可得出液体的压强与液体______有关。
(4)小聪在实验中主要用到的研究方法有转换法和______法。
【精讲精析】本题考查探究液体压强的特点。(1)实验前要正确安装压强计,调节好的压强计放在空气中时,橡皮膜不受液体的压强,因此U形管两边的液面应该相平;若压强计的气密性很差,用手指不论轻压还是重压橡皮膜时,就会有漏气现象,因此U形管两边液柱的高度差变化小。
(2)把压强计的金属盒浸入液体中,U形管两边出现高度差,说明液体内部有压强,因此小聪通过观察压强计U形管两边液面是否有高度差来判断探头处是否受到水的压强。
(3)①同种液体、深度相同,不同的是方向,液面差相等即压强相等,说明在同一深度,液体向各个方向的压强相等。
②根据猜想3:液体内部的压强大小可能与液体深度有关,可知控制液体种类相同,深度不同,即小聪完成的实验操作应该是表中序号为1(或2、3)5、6的实验。
③比较序号6、7两组数据可知,液体种类不同,深度相同,液体的压强不同,由此可得:液体的压强与液体种类有关。
(4)由实验过程可知,小聪在实验中主要用到的研究方法有转换法和控制变量法。
答案:(1)相平 漏气 (2)高度差
(3)①在同一深度,液体向各个方向的压强相等 ②1(或2、3)、5、6 ③种类
(4)控制变量
【微点拨】
(1)记住“3个关键点”:
①实验方法:控制变量法、转换法(U形管两管内液面高度差反映液体压强大小)。
②操作要点:实验前检查压强计的气密性,观察两管液柱是否等高,如果两管液柱不等高,则拔下金属盒重装。
③影响因素:液体的深度和密度。
(2)答题技巧:
①由数据分析得出结论时,必须是“……一定(相同)
时,……越……,压强越……”,缺少条件不给分。
②由结论找数据时,探究因素是数据中唯一变化的量,
其他量控制不变,依此找到相关数据。例如,液体的压
强随深度增加,探究因素是深度,故只有深度变化,其他
量控制不变。
③液体的压强与液体的密度有关,只说“与密度有关”,
漏“液体”,不得分。
④深度≠高度:深度指从液面到液体中某处的竖直距离,
即深度是由上往下量的;高度是指从物体底部竖直向上
量得的距离,即高度是由下往上量的。
知识点二 液体压强的计算
1.结合图形分析液体在深度h处产生的压强公式的推导:
(1)底面积为S的平面受到的压力F=______________。
(2)底面积为S的平面受到的压强为p=_____________。
(3)由此推出液体产生的压强公式_______________。
提示:底面积为S的平面受到的压力与它正上方水的重力大小相等,F=G=ρgV=ρgSh。
参考答案:(1)ρgSh (2)ρgh (3)p=ρgh
2.公式的使用:
(1)适用范围:只适用于静止的液体。
(2)h指液体内部某点到自由液面的竖直距离,不是到容器底的距离。(如图)
(3)公式中各物理量的单位:ρ-kg/m3,h-m,p-Pa。
3.p= 和p=ρgh的区别:
(1)p= :适用于计算固体、液体、气体产生的压强。
(2)p=ρgh:只适用于静止的液体。
4.液体对容器面的压力:p=ρgh→F=pS。
【示范题2】(云南中考改编)目前,世界上能够制造潜水深度6 000米潜水器的国家仅有中国、美国、日本、法国和俄罗斯,我国研制的“蛟龙号”潜水器曾经载人深潜7 062米,创造了世界同类作业型潜水器最大下潜深度记录,取ρ海水=1.0×103kg/m3,g取10 N/kg,求:
(1)在7 000 m的深度,潜水器受到的海水压强为多少?
(2)若“蛟龙号”上有一个50 cm2的观察窗,在7 000 m深度时观察窗受到的海水压力为多大?
【解题关键】(1)液体压强公式:p=ρgh。
(2)压力计算公式:F=pS。
【精讲精析】(1)潜水器受到的海水压强为
p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10 N/kg×7 000 m
=7×107Pa。
(2)观察窗的面积S=50 cm2=5×10-3m2,
在7 000 m深度处的压强p=7×107Pa,
由p= 可知,观察窗在7 000 m深度时,
受到的海水压力为
F=pS=7×107Pa×5×10-3m2=3.5×105N。
答案:(1)7×107Pa (2)3.5×105N
【教材图片·考点阐释】
命题点 液体的压强的特点及其计算
水坝的形状为上窄下宽,是因为水越深,压强越________。干旱期间大坝开闸放水,水位降到125 m时,此时坝底所受水的压强是________Pa。(g取10 N/kg)
答案:大 1.25×106
命题点 液体的压强的特点
1648年,帕斯卡曾经做了一个著名的实验。在一个密闭的装满水的木桶的桶盖上,插入一根细长的管,并从楼房的阳台上向细管里灌水,结果只用了几杯水,竟把木桶压裂了,桶里的水从裂缝中流了出来。该实验表明,液体的压强与液体的________有关。
答案:深度
第二课时 液体压强的应用及传递
【新课导思】
三峡双线五级船闸,规模举世无
双,是世界上最大的船闸。它全长
6.4公里,其中船闸主体部分1.6公
里,引航道4.8公里。船闸的水位落差之大,堪称世界之最。你知道它的工作原理吗?
【目标导学】
1.知道液体压强在生活中的应用。
2.知道连通器的原理和应用。
【自主预习】
1.连通器:
(1)定义:上端_____,底部_________的容器。
(2)特点:_____在连通器内的同一种液体,各部分直接
与大气接触的液面保持_____________。
(3)应用:_____、_____、_____等。
开口
互相连通
静止
在同一水平面
茶壶
水塔
船闸
2.帕斯卡定律:
(1)内容:加在_________上的压强,能够大小不变地被
液体向_________传递。
(2)应用:_________、_______。
(3)液压机的工作原理:施加于小活塞的压强被液体
_________地传递给大活塞,大活塞产生一个与其表面
面积成_____的力。
密闭液体
各个方向
液压系统
千斤顶
大小不变
正比
知识点一 连通器及其应用
结合图示,分析连通器的原理。
1.液体静止时,在底部任取一液片,如
图所示,液片AB左右两边受到的压力
分别是F1和F2,根据液片的状态可知,
F1________(选填“>”“<”或“=”)F2。
提示:因为液片处于静止状态,所以受到平衡力作用,液片AB左右两边受到的压力F1和F2是一对平衡力,大小相等,方向相反。
参考答案:=
2.液片AB左右两边受到的压强分别是p1和p2,根据压强
公式p= 可知,p1________(选填“>”“<”或
“=”)p2。
提示:液片AB左右两边的面积都是S,有F1=F2,
即p1S=p2S,即p1=p2。
参考答案:=
3.液片AB左右两边液柱的高度分别是h1和h2,根据压强
公式p=ρgh可知,h1________(选填“>”“<”或
“=”)h2。
提示:根据上面的推导,有p1=p2,即ρ液gh1=ρ液gh2,即
h1=h2。液体静止时,液片AB左右两边液柱的高度相等,
说明连通器的特点是液体不流动时,各容器中的液面高
度总是相同的。
参考答案:=
4.由上可知,连通器的特点是___________________。
参考答案:液体不流动时,各容器中的液面高度总是相同的
【示范题1】
(2017·山西中考)小明给妈妈的透明
茶壶添水后,放在桌子上,如图所
示。妈妈看到后问:“怎么才加
了半壶水?”小明说:“我担心再多加一点,水就从细细
的壶嘴溢出来了。”妈妈说:“你试试加点水看看。”
于是小明反复加了几次水后明白了:茶壶的壶嘴和壶身
组成________,壶嘴和壶身中的水面具有________的特点,所以不必担心再加少许水会溢出来。
【精讲精析】解答本题应抓住以下两点:
(1)连通器:上端开口,底部连通的容器。茶壶的壶嘴和壶身构成了一个连通器。
(2)连通器的特点:连通器中装同种液体,液体静止时液面总是相平的。当壶嘴和壶身中的水不流动时,壶嘴的水面和壶身的水面保持相平。
答案:连通器 保持在同一水平面
【备选例题】
(2015·凉山州中考)在下列底部相通的容器中装有同种液体,当静止时液面位置正确的是 ( )
【精讲精析】解答本题应抓住以下两点:
(1)连通器的特点:连通器中装同种液体静止时,各容器中液面高度总是相同的。故B、C、D错误。
(2)连通器液面与容器放置的位置关系:连通器液面是否相同,与容器放置的位置无关,无论怎么放置,装同种液体静止时,液面高度总是相同的。故A正确。
答案:A
【微点拨】(1)连通器的液面高低与容器形状无关。
(2)只有在液体不流动时,连通器内各容器中的液面才保持相平。
知识点二 帕斯卡定律
1.理解帕斯卡定律。如图A在两个活塞上加相同的砝码,
在小活塞上产生的压强p1= ,压强p1被大小不变的向
各个方向传递,通过水传递给大活塞产生的力为
F2=p1S2= S2,S2>S1,所以F2>G,大活塞向上运动。由此
可见通过液体可以使力的大小发生变化;虽然力发生了
变化,压强始终相等,所以有 。
2.帕斯卡定律公式: 。
【示范题2】(昆明中考改编)如图所示,物体的重力为200 N。大小活塞的面积之比是5∶1,不计摩擦及活塞的重力,则匀速举起重物时压力F=________N。
【精讲精析】设左边活塞的面积为S1,右边活塞的面
积为S2,
因为两边压强相等,p= ;所以 ,
可得F= =200 N× =40 N,即F=40 N。
答案:40
【教材图片·考点阐释】
命题点 连通器
饮茶是我国的传统文化,一把装有水的茶壶,壶嘴与
壶身构成________,壶嘴和壶身中的水面具有
________的特点;如果此时茶壶的底部受到水产生的
压强为1 000 Pa,则茶壶中水的深度是________m。
(g取10 N/kg)
答案:连通器 保持在同一水平面上 0.1
命题点 帕斯卡定律及其应用
汽车司机用来将汽车顶起来的液压千斤顶,其小活塞与
杠杆相连,司机只要对杠杆施加一个较小的作用力,就
可以在大活塞上产生一个较大的作用力,把汽车顶起
来。它的工作原理是______。已知小活塞与大活塞的
面积之比为1∶20,如果在小活塞上加50 N的力,则在大
活塞上可以产生的力为________N。
答案:帕斯卡定律 1 000
第三节
空气的“力量”
【新课导思】
将熟鸡蛋剥去壳,放到广口瓶上,鸡蛋
被瓶口卡住了。将点燃的白纸投进广口瓶
里,再迅速把鸡蛋放在广口瓶上。只见鸡蛋
慢慢向瓶子里滑。为什么会发生这种情况呢?
【目标导学】
1.知道大气压的存在。
2.知道大气压的值及大气压大小的影响因素。
3.会利用大气压解释生活中一些现象和应用、会利用大气压为我们服务。
【自主预习】
1.大气压强:
(1)产生原因:空气有_____且具有_______。
(2)定义:空气内部向_________都存在的压强,简称
_______。
(3)第一个证明大气压强存在的实验:___________
实验。
质量
流动性
各个方向
大气压
马德堡半球
2.大气压强的测量:
(1)第一个测量实验:_________实验。
(2)大小:大气压跟____mm汞柱产生的压强相等。
托里拆利
760
3.大气压强的变化:
(1)1个标准大气压的规定:____mm汞柱产生的压强。
(2)1个标准大气压=__________Pa。
(3)与高度的关系:离地面越高,空气越稀薄,大气压
强越___。
760
1.013×105
小
知识点一 大气压的测量
托里拆利实验:
1.实验设计。
(1)将玻璃管中灌满汞的目的是_________________。
(2)使玻璃管倒立放入汞液槽后,其上方形成_______。
提示:将玻璃管中灌满汞,可以排出玻璃管中的空气,这样可以使玻璃管倒立放入汞液槽后,其上方形成真空。
参考答案:(1)排出其中的空气 (2)真空
2.实验现象及分析。
(1)如图丙,当管内的汞面下降到一定高度时,汞面高度差________________。
(2)管内汞柱产生的压强与大气压强有什么关系?
(3)根据汞面高度差,推导大气压的值。
(4)如图丁,若玻璃管倾斜,汞柱的长度变化吗?竖直高度变化吗?为什么?
参考答案:(1)保持760 mm不变。
(2)可以假想在汞液槽液面与玻璃管中汞液相平处放置
一“平面”,因为汞柱是静止的,所以这个“平面”也
处于静止状态,所以“平面”受到平衡力,因此“平
面”上方和下方受到的压强相等,又因为“平面”在汞
液槽内的深度为零,所以不受汞液槽内汞的压强,“平
面”上方受到汞柱的压强只能与大气压平衡,所以大气
压强等于汞柱产生的压强。
(3)汞面上方是真空,不能对管内汞面产生压强,而管外
汞面受到大气压强,正是大气压强支持着玻璃管内
760 mm高的汞柱,也就是大气压强跟760 mm高的汞柱产
生的压强相等。故p0=ρgh=13.6×103kg/m3×9.8N/kg
×0.76 m=1.013×105Pa。
(4)汞柱的长度变长 汞柱的竖直高度不变 因为管内
汞柱产生的压强和外界大气压相等,只要外界大气压不
变化,管内汞柱的竖直高度就不会改变。
3.交流讨论:
(1)能不能用水代替汞液做托里拆利实验?为什么?
参考答案:不能。本实验若把汞液改为水,水柱的高度约为10.3 m,则所用玻璃管的长度应在10.3 m以上,非常不方便。
(2)大气压的值能否用公式p=ρgh计算?为什么?
参考答案:不能 因为大气密度不均匀,且高度无法确定,所以不能直接利用气体的密度和高度代入公式p=ρgh计算大气压的值。
【示范题】(锦州中考)关于托里拆利实验,下面说法中正确的是 ( )
A.玻璃管内径越大,管内和管外水银面高度差越小
B.往水银槽内多倒些水银,管内和管外水银面高度差增大
C.玻璃管倾斜,管内和管外水银面高度差不变
D.玻璃管内水银柱上方进入一些空气,管内和管外水银面高度差不变
【精讲精析】解答本题需明确两个问题:
(1)在托里拆利实验中,水银柱的高度是由外界大气压的大小决定的,在玻璃管顶端真空的情况下,只要外界大气压不变,管内外水银柱的高度差就不会改变。玻璃管内径的大小不会影响水银柱的高度,故A错误;往水银槽内多倒水银,也不会影响水银柱的最终高度,故B错误;水银柱的高度是指垂直高度,倾斜会使长度增加,但高度不变,故C正确。
(2)玻璃管内顶部进入空气,产生一定的压强,会使水银柱的高度减小,故D错误。
答案:C
【备选例题】
(2015·滨州中考)如图所示是托里拆利实验的规范操作过程,关于托里拆利实验,下面说法错误的是 ( )
A.实验中玻璃管内汞面的上方有少量空气
B.是大气压支持玻璃管内的汞柱不会下落
C.大气压的数值等于这段汞柱产生的压强
D.玻璃管倾斜不影响实验测量结果
【精讲精析】解答本题需明确几个问题:
(1)玻璃管内汞面的上方为真空:玻璃管内装满汞时,空气被排出,倒置后玻璃管口密封,所以汞柱上方空间是真空。
(2)大气压支持玻璃管内汞柱:是大气压支持管内的汞柱不会下落,大气压的数值等于这段汞柱产生的压强。
(3)玻璃管倾斜时,玻璃管的竖直高度不变,故不影响实验测量结果。
答案:A
【教材图片·考点阐释】
命题点 大气压的存在
拿一铁皮罐,放少许水,罐口打开,放在火上将水烧开。把罐口堵住,然后浇上冷水,铁皮罐被压扁。该现象证明了________的存在;铁桶被压扁表明力可以改变物体的________。
答案:大气压 形状
命题点 大气压的存在
1654年5月8日,在德国的马德堡市广场上做过一个著名的实验,将两铜质的半球合在一起,抽出里面的空气,用16匹马分别向相反方向拉两个半球,结果16匹马费了很大的劲才拉开两个半球,这就是著名的马德堡半球实验。该实验证明了________的存在。
答案:大气压
第四节
流体压强与流速的关系
【新课导思】
2017年5月5日下午14点,备受世
人瞩目的C919从上海浦东国际机场
第四跑道成功起飞,进行了各项测
验,并于15点19分安全返场降落。你知道飞机起飞的升力是怎样产生的吗?
【目标导学】
1.知道流体压强与流速的关系。
2.能利用流体压强与流速的关系解释飞机升力产生的原因。
3.能利用流体压强与流速的关系解释生活中的现象。
【自主预习】
1.流体压强与流速的关系:
(1)流体:_____和_____的统称。
(2)关系:流体在流速___的地方压强___,流速___的地方
压强___。
液体
气体
大
小
小
大
2.飞机升力的产生:
(1)机翼形状:上表面_____、下表面_____。
(2)升空原理: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、下的
_______形成向上的升力。
凸起
平直
大
小
小
大
压力差
知识点 流体压强与流速的关系
1.观察如图,并实际操作,回答以下问题:
(1)向两乒乓球中间吹气时,两乒乓球
的运动情况是_______________。
(2)图中两乒乓球的运动状态说明乒乓球的外侧受力________内侧受力,则乒乓球的外侧压强________内侧压强。(均选填“大于”“小于”或“等于”)
(3)两乒乓球之间的压强变小是因为人吹气引起的,说明气体流速大的地方,压强________。
提示:吹气时,发现两乒乓球向中间靠拢,说明两乒乓球外侧的空气压力大于两乒乓球之间的气体压力,两乒乓球之间的气体压强小于外侧的气体压强,而吹气时,两乒乓球之间的空气流速比两乒乓球外侧的空气流速大,由此知气体流速大的地方压强小。
参考答案:(1)向中间靠拢 (2)大于 大于 (3)小
2.如图,在水面上放两只小纸船,用水管向船中间的水域冲水,回答问题:
(1)向两船之间喷水时,两船的运动情况是__________。
(2)两个船的运动状态说明两个船外侧受力________内侧受力,即船的外侧压强________内侧压强。(均选填“大于”“小于”或“等于”)
(3)向两船之间喷水,两船之间水的流速变________,而此时两船之间的压强变小,说明液体中流速大的地方,压强________。
提示:喷水时,发现两个船向中间靠拢,说明两个船外侧的液体压力大于两船之间的液体压力,所以两个船之间的液体压强小于外侧的液体压强,而喷水时,两个船之间的液体流速比两个船外侧的液体流速大,所以液体流速大的地方压强小。
参考答案:(1)向中间靠拢 (2)大于 大于 (3)大 小
3.飞机的升力:观察飞机机翼
的形状,分析飞机获得升力的原因:
(1)飞机机翼的形状是上
表面______,下表面________。
(2)飞机向前飞行时,气流向后流过机翼,被机翼分成
上、下两部分,两部分气流流过飞机机翼的时间
________,因为机翼上方的路程______机翼下方的路程,
所以机翼上方的气流流速________机翼下方的气流流速。所以机翼上方的压强______机翼下方的压强,机翼受到方向向________的压强差,这就是飞机升力的产生原因。
参考答案:(1)凸起 平直 (2)相同 大于 大于 小于 上
【示范题】
(黄石中考)手握两张大小相同、彼
此正对且自然下垂的纸张,如图所示。如果
从两张纸的中间上端向下吹气,那么,这两
张纸将会出现________的运动(选填“互相靠拢”或“彼此远离”),此实验表明:在气体中,流速越大的位置,________。
【精讲精析】本题考查流体压强与流速的关系。当向中间吹气时,中间的空气流动速度增大,压强减小。纸外侧的压强不变,纸受到向内的压强大于向外的压强,受到向内的压力大于向外的压力,纸在压力差的作用下互相靠拢。大量实验表明,在气体或液体中,流速越大的地方,压强越小。
答案:互相靠拢 压强越小
【知识拓展】水翼船:水翼船在船的下部也有类似飞机机翼的水翼,上面弯曲的程度比下面弯曲的程度大,当船运动的速度达到一定值时,水对水翼产生足够的举力,使船处于水面之上,从而减小船受到的阻力,使船得以高速行驶。
【教材图片·考点阐释】
命题点 流体压强与流速的关系
将一根吸管弯成直角,在弯折处剪开一个
口,插入水中,用力向管内吹气,可以看到
竖直管中的水面________(选填“上升”
或“下降”)。这是因为竖直管上端口附近空气压强变________(选填“大”或“小”)。
答案:上升 小
命题点 飞机的升力
机翼上方的形状为曲线,下方形状近似于
直线,则在相同时间内,机翼上方的气流
通过的路程比下方气流通过的路程________,因而,机
翼上方空气流动速度比下方流速________,机翼上方受
到大气的压强比机翼下方受到的压强________,形成的
压强差使飞机获得竖直向________的升力。
答案:大 大 小 上
