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第七章壓強 第七章壓強 壓力 垂直作用在物體表面上的力 壓強 定義 物體所受的壓力與受力面積之比 它等于物體單位面積上受到的壓力 增大壓強和減小壓強的方法 產(chǎn)生原因 液體受重力并具有流動性 公式 p gh 連通器 定義 原理 連通器里裝同種液體且不流動時 各容器的液面保持相平 1 壓力大小 2 受力面積大小 壓力作用效果影響因素 規(guī)律 1 液體對容器底和容器壁有壓強 2 液體內(nèi)部向各個方向都有壓強 3 同一深度 液體向各個方向壓強都相等 3 液體的壓強隨深度的增加而增大 4 不同液體的壓強還與密度有關(guān) 物理意義 它表示壓力的作用效果 1 大小 2 方向 3 作用點 定義 公式 p F S 適用于所有情況 但多考察于固體的壓力和壓強 液體壓強 實驗探究 應(yīng)用 茶壺 鍋爐水位計 乳牛自動喂水器 船閘 大氣壓強 產(chǎn)生原因 大氣受重力并具有流動性 證明大氣壓存在的實驗 著名的馬德堡半球?qū)嶒?覆杯實驗 瓶吞雞蛋實驗等 大氣壓的測量 精確測 托里拆利實驗 粗略測 彈簧測力計法 變化規(guī)律 大氣壓隨高度的增加而減小 實驗探究 流體壓強 與壓強的關(guān)系 在流體中流速越大的位置壓強越小 應(yīng)用 飛機機翼 汽車尾翼 噴壺 鼴鼠洞通風(fēng)等 會畫壓力的示意圖 上端開口 下部相連通的容器 重為G的物體在承面上靜止不動 指出下列各種情況下所受壓力的大小 壓力的大小 G G F G G F F G F 畫出物體A所受的重力和它對斜面壓力的示意圖 注意 大小 方向 作用點 畫出物體A所受的重力和它對斜面壓力的示意圖 注意 大小 方向 作用點 答案 實驗探究影響壓力作用效果的因素 1 實驗時通過觀察泡沫塑料 顯示壓力的作用效果 2 比較甲 乙 說明 3 比較乙 丙 說明 4 在此主要應(yīng)用了 法 還有法 5 為了表示壓力的作用效果引入了 這個物理量 凹陷程度 控制變量 壓強 轉(zhuǎn)換法 當(dāng)受力面積一定時 壓力越大 壓力的作用效果越明顯 當(dāng)壓力一定時 受力面積越小 壓力的作用效果越明顯 小明同學(xué)在探究 壓力的作用效果與什么因素有關(guān) 的實驗中 利用A B兩物體 砝碼 泡沫等器材進(jìn)行實驗 如圖10所示 1 實驗中小明是通過觀察來比較壓力作用效果的 這種研究問題的方法叫做法 2 比較甲 乙兩圖所示實驗 能夠得到的結(jié)論是 3 若要探究 壓力的作用效果與受力面積大小的關(guān)系 應(yīng)通過比較圖所示實驗 結(jié)論是 本實驗還用到的一種常用的科學(xué)研究方法是 4 比較圖甲和丙得到的結(jié)論是 5 小明同學(xué)實驗時將物體B沿豎直方向切成大小不同的兩塊 如圖ll所示 他發(fā)現(xiàn)它們對泡沫的壓力作用效果相同 由此他得出的結(jié)論是 壓力作用效果與受力面積無關(guān) 你認(rèn)為他在探究過程中存在的問是 6 如果把A圖中的泡沫換成木板 我們會發(fā)現(xiàn)泡沫和木板發(fā)生形變的程度 填 相同 或 不同 泡沫和木板受到的壓強 填 相同 或 不同 因此根據(jù)壓力的作用效果比較壓強的大小還需要滿足的條件是 規(guī)律1 計算固體壓力壓強時 關(guān)鍵是找出壓力F 一般水平面上受到的壓力的大小數(shù)值上等于受力面以上所有物體重力之和 和受力面積S 一定是施壓和受壓物體接觸的面積 再根據(jù)公式p F S求壓強 如圖正方體A B 已知GA 20N GB 10N G杯和水 30N LA 10cm LB 100cm 求 圖a中 1 A對B的壓強 2 B對地面的壓強 圖b中 3 B對A的壓強 4 A對地面的壓強 規(guī)律1的應(yīng)用 規(guī)律2 對于放在水平面上的密度均勻的柱狀固體 如 圓柱體 長方體 三棱柱等 對桌面的壓強p gh 高度相同的實心圓柱體A 正方體B和長方體C鐵塊如圖放在水平桌面上 已知正方體鐵塊最重 長方體鐵塊底面積最小 針對 三鐵塊對桌面的壓強哪一塊最大 的問題 以圖中的長方體C為研究對象 推導(dǎo)它對桌面的壓強大小的表達(dá)式 設(shè)鐵的密度為 長方體鐵塊的高度為h 底面積為S 應(yīng)用 p F S G S Sgh S gh所以壓強一樣大 減少壓強的方法 當(dāng)壓力F一定時 可增加受力面積 當(dāng)受力面積S一定時 可減小壓力 條件允許時 可同時減小壓力F和增大受力面積S 增大壓強的方法 當(dāng)壓力F一定時 可減小受力面積 當(dāng)受力面積S一定時 可增大壓力 條件允許時 可同時增大壓力F和減小受力面積S 下面所述各事例中 為了減小壓強的有 為了增大壓強的有 ACEFH BD A 鏟土機的寬履帶 B 鋒利的剪刀刃 C 駱駝寬大的腳掌 D 很細(xì)的釘尖 E 鋼軌鋪在枕木上 F 寬大的房基 G 履帶突起的楞 H 書包帶做得寬 液體壓強的規(guī)律 液體對容器底和測壁都有壓強 液體內(nèi)部向各個方向都有壓強 在同一深度 液體向各個方向的壓強都相等 液體的壓強隨深度的增加而增大 不同液體的壓強與液體的密度有關(guān) 同一深度處 液體的密度越大 壓強越大 如圖所示 是用壓強計探究內(nèi)部壓強的情境 1 把探頭放入水中 通過觀察U型管兩邊液面的高度差來判斷探頭處水的壓強的大小 高度差越大 水的壓強 選填 越大 或 越小 2 比較甲圖 乙圖和丙圖 可以得到 在同一深度 液體內(nèi)部向各個方向的壓強 3 在乙圖中把探頭慢慢下移 可以觀察到U型管兩邊液體的高度差增大 從而得到 在同一種液體里 液體的壓強隨 的增加而增大 4 在乙圖中 若只將燒杯中的水換成鹽水 其他條件不變 則可以觀察到U型管兩邊液體的 探究液體壓強特點的實驗 規(guī)律3 容器底受到的壓力屬于液體的壓力 一般情況我們要先求出壓強p 液gh 再根據(jù)F Ps 液ghS求出壓力 容器底受到液體的壓力等于以容器底為底 以液體的高為高的一個液柱的重力 如圖陰影部分的重力 而與液體的重力無關(guān) 只有柱狀容器容器底受到的壓力才等于里面所裝液體的重力 例 比較三個容器底收到水的壓力F與容器中水的重力G的大小關(guān)系 F G F G F G 規(guī)律4 這種固體 液體壓強壓力綜合題 一般解題思路是先確定所求的是液體產(chǎn)生的還是固體產(chǎn)生的 如果是求固體的壓力壓強 一般先根據(jù)F G求壓力 再根據(jù)p F S求壓強 如果是求液體壓力和壓強 一般根據(jù)先根據(jù)p 液gh求壓強 再根據(jù)F ps 液ghs求壓力 有些比較壓力壓強的題也是這種思路 例 如圖甲所示 有一密閉的圓臺形容器 裝有一定質(zhì)量水 水未裝滿 放在水平桌面上 則比較下列大小關(guān)系 1 容器對桌面的壓力F甲F乙 2 容器對桌面的壓強P甲P乙 3 水對容器底的壓力F甲1F乙1 4 水對容器底的壓壓強P甲1P乙1 如圖5 2 6所示 將豎直放置的試管傾斜 那么隨著試管的傾斜 試管中的液體對底面的壓強將 A 增大B 減小C 不變D 無法確定 圖5 2 6 B 例 右圖是某同學(xué)在探究液體內(nèi)部壓強規(guī)律時 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的液體壓強隨深度變化的甲 乙兩種液體的圖象 則 甲 乙 甲 乙 甲 乙 無法確定 P pa h cm 甲 乙 如圖兩個完全相同的量筒里分別盛有質(zhì)量相同的水和酒精M N兩點到量筒底部的距離相等則這兩點液體的壓強pM pN的大小關(guān)系是 液體壓力壓強特例 此題需要特殊分析 先判斷量筒底受到的液體壓強的關(guān)系 因為是柱狀容器 所以底部受到的壓力等于液體的重力 所以壓力相等 壓強也相等 再分析底部的壓強等于上下兩部分壓強之和 下部分的深度h相等 壓強就取決于密度 M點以下的壓強大 所以M點的壓強小 此題往往很容易蒙對了 覺得h大的壓強就大 和正確答案一致 但不是正確做法 各種連通器 還有自來水塔 乳牛自動喂水器等都是利用連通器的原理制成的 粗略測量大氣壓的方法 脫離 剛剛拉動 有刻度 直徑D 容積V 小 摩擦 空氣未排盡 較精確測量大氣壓的方法 托里拆利實驗 托里拆利實驗中 大氣壓支持的是水銀柱的豎直高度 而不是水銀柱的長度 實驗中容易出現(xiàn)的問題 1 當(dāng)玻璃管傾斜時 玻璃管中的水銀柱的長度會 但豎直高度 當(dāng)玻璃管傾斜到豎直高度小于等于此時大氣壓能支持的高度時 水銀會 2 當(dāng)玻璃管混入少量空氣時 測量的大氣壓的值會 此時無論怎樣傾斜玻璃管 水銀 填會不會 充滿全管 3 若玻璃管粗細(xì)改變 或玻璃管上提一點或下按一點 只要管口不離開槽中水銀面 水銀柱的高度 4 若上面的玻璃管底破裂 水銀柱會 5 若玻璃管中混入了空氣 再向上提玻璃管 只要管口沒離開液面 水銀柱高度會 若下按 水銀柱會 注意 變大 不變 充滿全管 偏小 不會 不變 落回槽內(nèi) 變大 變小 此圖說明了 大氣壓隨高度增加而減小 利用大氣壓工作的例子 用塑料吸管從瓶中吸飲料 給鋼筆打水 使用帶吸盤的掛衣勾 人做吸氣運動 例 若外界大氣壓為HcmHg試寫出下列各種情況下 被密封氣體的壓強 管中液體為水銀 HcmHg H h cmHg H h cmHg H h cmHg H h cmHg H h cmHg H h cmHg 流體壓強和流速的關(guān)系 流體 小 大 較大 較小 較小 較大 噴壺噴灑藥液 龍卷風(fēng) 汽車尾翼 太陽傘固定在地面上 一陣大風(fēng)吹來 傘面被 吸 嚴(yán)重變形 從漏斗口向下用力吹氣乒乓球不掉落 在兩張紙片之間向下吹氣 紙片向中間靠攏 鼴鼠洞通風(fēng)原理 列車站臺上要在安全線外候車的原因 還有 例 觀察如圖所示的汽車外形 若車在水平路面上急速行駛 由于車上下表面空氣流動速度不同 車對地面的壓力會 從而使車與地面之間的摩擦力 車容易失控 均選填 變大 變小 或 不變 變小 變小 1 如下圖所示的事例中 屬于減小壓強的是 2 如圖所示 兩手指用力捏住鉛筆 使它保持靜止 下列說法正確的是 A 兩手指受到的壓力相同 左邊手指受到的壓強較大B 兩手指受到的壓強相同 左邊手指受到的壓力較大C 兩手指受到的壓力相同 右邊手指受到的壓強較大D 兩手指受到的壓強相同 右邊手指受到的壓力較大 檢測題 3 一封閉容器裝滿水后 靜止放在水平面桌面上 如圖甲所示 對桌面產(chǎn)生的壓力與壓強分別為F1 P1 當(dāng)把容器倒放在桌面上如圖乙所示 靜止時對桌面產(chǎn)生的壓力與壓強分別為F2 P2 則 P pah cm甲乙A F1 F2 P1 P2B F1 F2 P1F2 P1 P2D F1 F2 P1 P2 4 如圖1所示的實例中 不屬于利用大氣壓的是 圖1 A水壩上窄下寬B瓶吞雞蛋C吸塵器D拔火罐 5 王靜全家 五一 去旅游 在賓館見到一支旅行用的牙膏 如圖1所示 根據(jù)你的觀察和生活經(jīng)驗 你認(rèn)為下列說法錯誤的是 A 擠壓牙膏時可反映出力能使物體發(fā)生形變B 牙膏蓋上的條紋是為了增大摩擦C 新買的整支牙膏受到的重力是0 03ND 牙膏蓋子中間的尖銳物是為了增大壓強 圖1 6 如右圖所示 物體A在水平推力F的作用下 從甲圖位置勻速運動到乙圖位置 在此過程中 A對桌面的壓力將 A對桌面的壓強將 A受到的摩擦力將 填 變大 變小 或 不變 7 為了方便盲人行走 在馬路兩旁的人行道上鋪設(shè)了有凸棱的盲道 如圖所示 李剛在盲道上行走 感覺到腳有些不舒服 從物理學(xué)角度分析 這是因為 走在盲道上 腳與地面的 減小了 從而增大了 8 甲 乙兩支完全相同的試管 管內(nèi)裝有同種液體 甲管豎直放置 乙管傾斜放置 兩管液面相平 如圖所示 設(shè)液體對兩試管底的壓強分別為p甲和p乙 則p甲 選填 大于 等于 或 小于 p乙 9 一未裝滿橙汁的密閉杯子 先正立放在桌面上 如圖A所示 然后反過來倒立在桌面上 如圖B所示 那么兩次放置橙汁對杯底的壓強pApB 橙汁對杯底的壓力分別是FAFB 橙汁對桌面的壓強pApB 橙汁對桌面的壓力分別是FAFB 10 船閘 等都是利用原理來工作的 11 做馬德堡半球?qū)嶒灂r 只有抽出球內(nèi)的空氣 兩半球才不易被拉開 這是因為 12 一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓等于Pa 大氣壓隨高度的增大而 填 變大 不變 或 變小 茶壺 地漏U形彎頭 連通器 球外強大的大氣壓作用在球面上 內(nèi)部沒有與之平衡的氣壓 變小 1 013 105 13 磨刀不誤砍柴工 磨刀的通過減小來壓強 歇后語 馬尾提豆腐 提不起來 原因是在壓力大小一定時 如果受力面積越 則壓強就越 選填 大 或 小 14 小紅同學(xué)在喝完學(xué)生牛奶后 又用力吸了一下 她發(fā)現(xiàn)奶盒變癟了 這個現(xiàn)象說明力可以改變物體的 還可以證明 是存在的 15 若大氣壓為1 01 105Pa 水平屋頂面積為100m2 則大氣壓對水平屋頂上表面的壓力為 N 16 如圖所示是甲 乙兩種物質(zhì)的質(zhì)量和體積的關(guān)系圖象 若用質(zhì)量相等的甲 乙兩種物質(zhì)分別制成實心正方體A B 把它們平放在水平地面上 則兩正方體A B對水平地面的壓強之比為 4 1 17 小明同學(xué)為探究壓力的作用效果與哪些因素有關(guān)時 用了完全相同的四塊磚和完全相同的三塊海綿 做了如圖所示的三個實驗 該探究實驗用到的實驗方法有和 比較甲圖和乙圖所示實驗 說明 比較甲圖和丙圖所示實驗 說明 18 小明同學(xué)利用洗手間的肥皂及海綿探究 壓力的作用效果與哪些因素有關(guān) 實驗探究過程如圖所示 甲 乙 丁 丙 1 分析比較甲 乙兩圖中的實驗現(xiàn)象 得到的結(jié)論是什么 2 圖乙和圖丙探究的問題是什么 3 小明將肥皂沿豎直方向切成大小不同的兩塊 如圖丁所示 由實驗現(xiàn)象 他經(jīng)過分析 論證得到的結(jié)論是 壓力的作用效果與受力面積無關(guān) 分析評估他的實驗結(jié)論 19 在探究 影響液體內(nèi)部壓強大小的因素 實驗中 1 如圖甲所示 用手按壓強計的橡皮膜 U形管內(nèi)水面出現(xiàn)高度差 將橡皮膜放入酒精中 U形管內(nèi)水面也出現(xiàn)高度差 這說明 這種研究問題的方法是 法 液體內(nèi)部有壓強 轉(zhuǎn)換 2 若在使用壓強計前 發(fā)現(xiàn)U形管內(nèi)水面已有高度差 通過 方法可以進(jìn)行調(diào)節(jié) 從U形管內(nèi)向外倒出適量水 拆除軟管重新安裝 向U形管內(nèi)加適量水 3 比較乙 丙實驗可知 液體內(nèi)部壓強與液體的 有關(guān) 比較丙 丁實驗可知 液體內(nèi)部壓強與液體的 有關(guān) 密度 深度 20 你有這樣的體會么 睡在 席夢思 軟床上比睡在硬板床上舒服得多 一個質(zhì)量60kg的人 仰躺在硬板床上和 席夢思 軟床上 身體與床的接觸面積分別約為0 1m2和0 4m2 請你通過計算壓強來比較一下為什么睡在 席夢思 軟床上更舒服 g 10N kg 21 右圖中平底茶壺的質(zhì)量是0 4kg 壺底面積是4 103m2 內(nèi)盛0 6kg的開水 水面高度在圖中已標(biāo)出 放置在面積為lm2的水平桌面中央 試求 7分 1 由于水的重力而使水對茶壺底部產(chǎn)生的壓力 2 茶壺對桌面的壓強 g 10N kg