一、知识点梳理 (一)压强 1、压力 (1)定义:物理学中把垂直压在物体表面的力叫作压力。 (2)方向:垂直于物体的受力面且指向被压物体内部。压力的方向不一定是竖直向下的。 (3)大小:压力的大小与物体所受的重力、物体的运动状态等无必然联系。在不同的情况下,压力的大小并不相同。 2、压强 (1)定义:物体所受压力的大小与受力面积之比叫作压强。 (2)物理意义:反映压力的作用效果的物理量。 (3)公式: ,p表示压强,F表示压力,S表示受力面积。 3、增大和减小压强的方法 (1)增大压强的方法: ①当受力面积一定时,增大压力; ②当压力一定时,减小受力面积; ③在增大压力的同时,减小受力面积。 (2)减小压强的方法: ①当受力面积一定时,减小压力; ②当压力一定时,增大受力面积; ③在减小压力的同时,增大受力面积。 (二)液体的压强 1、液体的压强 (1)产生的原因:由于液体的重力作用,液体对容器底部产生压强;又由于液体具有流动性,液体对容器壁也有压强。 (2)液体内部压强的特点如下: ①液体内部朝各个方向都有压强;在同一深度,液体向各个方向的压强相等; ②液体的压强随深度的增加而增大; ③液体的压强还与液体的密度有关,在深度相同时,液体密度越大,压强越大。 2、液体压强的大小 公式: 。式中:p表示液体压强,单位为帕[斯卡](Pa); 表示液体密度,单位为 千克/米3(kg/m3);h表示液体深度,单位为米(m);g取9.8N/kg。运用公式时应统一单位:的单位用 kg/m3、h的单位用m,压强的单位是Pa。 3、连通器 (1)定义:上端开口、底部连通的容器叫作连通器。 (2)原理:如果连通器里只有一种液体,当液体不流动时,连通器各部分中的液面高度相同。 (3)应用:水壶的壶身与壶嘴、锅炉的炉身与外面的水位计组成的都是连通器,这类设备正是利用连通器的特点来设计制造的。目前,世界上最大的人造连通器是我国的三峡船闸。 (三)大气压强 1、大气压强 (1)大气压强:包围在地球周围的空气层叫作大气层,大气对浸在其中的物体的压强叫作大气压强,简称大气压。 (2)单位及换算。国际单位:帕斯卡。常用单位:厘米水银柱、毫米水银柱和标准大气压等;通常把760毫米水银柱的大气压叫作标准大气压。1标准大气压=760毫米水银柱=1.01325×105帕。 2、大气压的存在 (1)气体有重力,所以气体有压强。气体有流动性,所以气体内部朝各个方向都有压强。 (2)气体压强受质量和温度等因素的影响。当气体质量一定时,温度越高,气体压强越大;当温度一定时,气体质量越大,气体压强越大。 (3)证明大气压存在的著名实验:马德堡半球实验。 3、大气压的测量 (1)托里拆利实验:在长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,缓慢放开堵管口的手指,待管内水银静止不流动时,管内外水银面的高度差约760mm。管内水银面上方是真空,管外水银面上受到大气压强,正是大气压强支持着玻璃管内760mm高的水银柱。 (2)气压计:用来测定大气压的仪器叫作气压计。气压计有水银气压计和金属盒气压计,金属盒气压计也叫作无液气压计,若无液气压计的刻度盘上标的是对应大气压值的高度值,就成了登山用的高度计。 (3)大气压的变化规律: ①大气压随高度升高而减小。因为离地面越高的地方,空气越稀薄,所以大气压强也越小。 ②同一地点的大气压还随季节、气候、天气情况而变化,但变化范围不大。 (4)大气压跟液体沸点的关系:一切液体的沸点,都是气压减小时降低,气压增大时升高。因此,同一种液体的沸点并不是固定不变的。通常说水的沸点是100℃,是指在1个标准大气压下的沸点。 4、大气压的应用 活塞式抽水机、离心式水泵、圆珠笔、中性笔、吸管、拔火罐等都是利用大气压的原理来工作的。 (四)流体压强与流速的关系 1、流体 物理学中把具有流动性的液体和气体统称为流体,处于流动时的液体和气体的内部的压强与不流动时的压强不相同,并且流速越大的位置,压强越小。 2、流体压强与流速的关系 液体压强与流速的关系和气体压强与流速的关系统称为流体压强与流速的关系。流体的流速越大,压强越小。 3、飞机的升力 迎面吹来的风被机翼分成两部分,如图9-1所示。由于机翼横截面的形状上、下不对称,在相同的时间内,机翼上方气流通过的路程较长,因而速度较大,空气对机翼的压强较小;下方气流通过的路程较短,因而速度较小,空气对机翼的压强较大。因此,在机翼的上、下表面就产生了压强差,这就是向上的升力。 图9-1 二、主要考点梳理 1、压力 要求知道压力的概念、方向,知道压力和重力的关系; 2、压强 要求理解压强的概念,会用控制变量法研究影响压力作用效果的因素,能用压强公式 进行简单计算,知道增大和减小压强的方法及相关实例; 3、液体压强 要求会用控制变量法研究影响液体压强大小的因素,了解液体压强的应用实例,知道连通器的特点及生活中应用连通器的实例,会用 进行简单计算; 4、大气压强 要求知道证明大气存在的实例,了解大气压产生的原因,了解大气压的测量方法,知道大气压随高度的增加而降低; 5、流体压强 要求知道液体压强和流速的关系,能解释生活中的相关现象。 三、经典题型解析 题1:如图9-2所示,放在水平地面上的物体A、B高度相等,A对地面的压力小于B对地面的压力。若在两物体上部沿水平方向切去相同的厚度,则切去部分的质量mA′、mB′的关系是( )。 A.mA′一定大于mB′ B. mA′可能大于mB′ C. mA′一定小于mB′ D. mA′可能等于mB′ 图9-2 解答: 设物体A、B原来的高度为h,A的横截面积为SA,B的横截面积为SB;A的密度为 ,B的密度为 ; A对地面的压力为 ,B对地面的压力为 。 因为FA<FB,即: ,所以 , 在两物体上部沿水平方向切去相同的厚度h', , , 因 ,所以,mA'< mB'。故选C。 技巧提示: 本题考查了学生对重力公式、密度公式、压强公式的掌握和运用,根据已知条件推导出两物体 的大小关系是本题的关键。 知道物体A、B高度相等,和A对地面的压力小于B对地面的压力,利用F=G=mg= ,可以推导出两物体 的大小关系,进而推导出切去部分的质量mA'、mB'的关系。 题2:如图9-3所示,两个盛有等高液体的圆柱形容器A和B,底面积不同(SA<SB),液体对容器底部的压强相等。现将甲球浸没在A容器的液体中,乙球浸没在B容器的液体中,容器中均无液体溢出,若此时液体对各自容器底部的压力相等,则一定是( )。 图9-3 A.甲球的质量小于乙球的质量 B.甲球的质量大于乙球的质量 C.甲球的体积小于乙球的体积 D.甲球的体积大于乙球的体积 解答: 已知hA=hB,pA=pB,所以液体密度相等: ,而 。已知未放入小球时,液体对A容器底的压力小于液体对B容器底的压力;现在将小球浸没于水中后,液体对A容器底的压力等于液体对B容器底的压力,所以要求A排开液体重力比B排开液体重力大,即甲球的体积大于乙球的体积。故选D。 技巧提示: 本题的关键是放入两个小球以后,由于甲、乙两个小球都是浸没在液体中的,因此它们对容器底部增加的压力就等于液体对它们的浮力。 题3:如图9-4所示,一个边长为a,密度为的均匀正方体置于水平地面上,则它对地面的压强等于a,为了改变正方体对地面的压强,小明和小华设想沿竖直方向切去任意厚度A,如图甲所示,并将其分别置于剩余部分的下面或上面,如图乙、丙所示。小明认为图乙的放法可使压强增大,小华认为图丙的放法可使压强减小。 请判断,小明的设想是 的,小华的设想是 的(均选填“正确”或 “错误”)。 图9-4 解答:错误,错误 根据压强公式 ,按照图乙的方式放置,根据压强公式 ,压力的大小不变,受力面积也不变,所以压强不变,小明的设想是错误的;按照图丙的方式放置,压力的大小不变,但是受力面积减小,所以压强增大,小华的设想也是错误的。 技巧提示: 认真仔细地理解压强公式 。注意其中任意两个物理量变化时的关系,以及对变量的控制。 题4:小明同学做“研究物体对支持面的压力大小与支持面的倾斜程度的关系”实验,他用双面胶将一个200克的砝码固定在1米长的塑料直尺中间,将直尺的左端放在水平桌面上,用手提右端,如图9-5甲所示。然后缓缓抬高右端,观察到的实验情况如图9-5乙、丙所示。请根据实验现象及相关条件,归纳得出初步结论。 图9-5 ① 比较图甲和图乙(或图甲和图丙)可知: ; ② 比较图乙和图丙可知: 。 解答: ①将同一物体置于支持面上时,物体对倾斜支持面的压力比水平支持面的压力小; ②将同一物体置于倾斜放置的支持面上时,支持面的倾斜程度较大,它对支持面的压力较小。 技巧提示: 根据压力的作用效果结合图示的形变,我们可以比较容易地写出结论,但要注意结论的严密性。 题5:如图9-6所示是甲、乙两种物质的m-V图像。若用质量相等的甲、乙两种物质分别制成实心正方体A、B,把它们平放在水平地面上,则两正方体A、B对水平地面的压强之比为( )。 A.8:1 B.4:3 C.1:2 D.4:1 图9-6 解答: 根据甲、乙两种物质的m-V图像我们很容易得出甲、乙两种的密度之比为 ,根据密度公式得 ,甲、乙两种物质的质量相等,则它们的体积之比为VA:VB=1:8,因为它们是正方体,所以它们的边长之比为LA:LB=1:2,它们对水平地面的压强 。所以A对地面的压强为 ,同理B对地面的压强为 , ,选择D。 技巧提示: 灵活利用图像和密度、压强公式以及数学里面的比值法是本题的关键。 题6:在长约1米、一端封闭的玻璃管里灌满水银,用手指将管口堵住,然后倒插在水银槽中,放开手指,管内水银面下降到一定高度时就不再下降,如图9-7所示。 (1)为了测得大气压的值,这时必须测量 。如果将此装置拿到比地面低得多的矿井底部,则观察到的现象是 。 (2)某同学也利用此装置,把水银换成水,将玻璃管灌满水后倒插在水槽内时,管中的水柱 下降,如果这时在管顶开一个小孔,水柱 向上喷出(均选填“会”或“不会”)。 图9-7 解答: (1)管内外水银面高度差,管内水银柱高度变高。 (2)不会,不会。 技巧提示: 本题主要考查了托里拆利实验以及大气压与高度的关系。对实验的过程分析以及可能出现的问题要求学生进行深入和细致的思考。 托里拆利实验是大气压里面一个十分重要的物理实验,它选择密度很大的水银来做实验,就是为了让我们操作方便。如果用水来做的话,液柱高度会达约10.3m,不容易操作,因此不适合在教室和实验室演示。 在该实验中,首先在1米左右的玻璃管中小心地灌满水银,注意不要混入空气泡,然后用食指堵住管口倒插到水银槽中,松开手指,等水银柱稳定后,管的上方是真空,在大气压的作用下,最后水银柱不再下降。 根据平衡力的知识可以知道,这个时候管外的大气压和管内一定深度的水银柱的压强刚好平衡,利用等效替代法就可以计算出大气压的具体数值。如果换用水来做实验,一个标准大气压至少要支持10m的水柱,一般管长只有1m,所以水柱不会下降。 大气压与高度有关,在海平面以上,随高度的增加而减小;在海平面以下,随深度的增加而增大。做该实验时,如果管顶开孔后,内外大气相通,管内的水银或者水在自身重力下回落回到槽内,不会向上喷射出去。 题7:如图9-8所示,以下四个关于“气体压强与流速的关系”的现象中,压强P1、P2大小关系正确的是( )。 图9-8 解答:选A。 本题考查流体压强。流体压强的特点是:流速大的地方压强小。A中下方气体流速大于上方气体的流速,所以P1>P2,正确;B、C中P1=P2,所以这两个选项都错;D中上方管中气体流速大,所以P1小,P1<P2。 技巧提示: 流体的压强与流速的关系虽然简单,但是容易记错,在答题时一定要记牢固,不要混淆了。 |
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