第九章 压强
一、固体的压力和压强: 1、压力:
(1)定义:垂直压在物体表面上的力叫压力。不垂直的取垂直部分
(2)压力并不都是由重力引起的,通常把物体放在桌面上时,如果物体不受其他力,则压力F=物体的重力G
(3)固体可以大小、方向不变地传递压力。
(4)重为G的物体在桌面上静止不动,指出下列各种情况下所受压力的大小。
2、影响压力作用效果因素的实验:
(1)课本甲、乙说明:受力面积相同时,压力越大压力作用效果越明显。乙、丙说明压力大小相同时、受力面积越小压力作用效果越明显。概括这两次实验结论是:压力的作用效果与压力和受力面积有关。
本实验研究问题时,采用了控制变量法(对比法归纳法)
3、压强:
(1)定义:压力大小与受力面积的幽会叫压强。数值上等于物体在单位面积上受到的压力。
(2)物理意义:压强是表示压力效果的物理量
(3)公式p=F/S 其中各量的单位分别是:帕斯卡(Pa);F:牛顿(N)S:米(m)。 A、使用该公式计算压强时,关键是找准压力F(一般F=G=mg)和受力面积S (受力面积要注意两物体的接触部分)。
B、特例:对于放在水平桌面上的均匀直柱体(如:圆柱体、正方体、长方体等)
对桌面的压强p=?gh
(4)压强单位的认识:一张报纸下平放时对桌子的压力约0.5 Pa。成人站立时对地面的压强约为:1.5×10 Pa 。它表示:人站立时,其脚下每平方米面积上,受到脚的压力为1.5×10N
(5)应用:当压力不变时,可通过增大受力面积的方法来减小压强,如:铁路钢轨铺
枕木、坦克安装履带、书包带较宽等。也可通过减小受力面积的方法来增大压强,如:缝衣针头做得很尖、菜刀刀口很薄
一、容器盛有液体放在水平桌面上,求压力压强问题;
容器:把盛放液体的容器看成一个整体,先确定压力(水平面受的压力
F=G容+G液),后确定压强(一般常用公式p=F/S)。
(6)液体压强的产生:液体(受重力有流动性)气体(分子间的碰撞)。 二、液体的压强:
1、液体内部产生压强的原因:液体受重力且具有流动性。
4
4
2
2
2、大小:压强计 用途:反映液体内部的压强。 原理:通过U形管两液面的高度差反映探头橡皮膜的压强。使用前将两液面调到相平(方法是先放好液体,待其静止后按顺序安装软管和探头,不可加减液体) 3、液体压强的规律:
(1)液体对容器底和侧壁都有压强(对外),液体内部向各个方向都有压强; (2)在同一深度,液体向各个方向的压强都相等(同种液体); (3)同种液体的压强随深度的增加而增大; (4)不同液体的压强与液体的密度有关。
4、液体压强公式:
(1)推导压强公式使用了建立理想模型法,光线的概念也利用了建立理想模型法。 (2)推导过程:(结合课本)
液柱体积V=Sh ;质量m=p Sh 液片受到的压力:F=G=mg=p Shg 液片受到的压强;p=F/S=p gh (3)液体压强公式p=p gh说明: A、公式适用的条件为:液体
B、公式中物理量的单位为 p:Pa ; g: N/kg; h: m ;计算时单位要统一 C、从公式中看出:液体的压强只与液体的密度和液体的深度有关,而与液体的质量、体积、重力、容器的底面积、容器开关均无关。著名的帕斯卡裂桶实验充分说明这一点。
D、液体压强与深度关系图象:右右图
5、液体对容器底的压力与液重关系:右图 6、计算液体对容器底的压力和压强问题:
一般方法:(一)首先确定压强p=p gh; (二)其次确定压力F=pS
特殊情况:压强:对直柱形容器可先求F 用p=F/S 压力:①作图法 ②对直柱形容器 F=G 三、连通器:
(1)定义:上端开口,下部连通的容器
(2)原理:连通器里只有一种液体且液体不流动时,各容器的液面保持相平
(3)应用:茶壶、锅炉水位计、乳牛自动喂水器、船闸等都是根据连通器的原理来工作的。
2、帕斯卡原理:密闭液体上的压强,能够大小不变地向各个方向传递。 应用:汽车液压千斤顶、汽车液压刹车系统、水压机、船闸闸门的开合。 四、大气压强:
1、概念:大气对浸在它里面的物体的压强叫做大气压强,简称大气压一般用p0表示。 说明:“大气压”与“气压”是有区别的,如高压锅内的气压――指部分气体压强。高压锅外称大气压。
2、产生原因:因为空气受重力并且具有流动性。 3、大气压的存在――实验证明:
历史上著名的实验――马德堡半球实验。 小实验――覆杯实验、瓶吞鸡蛋实验、
皮碗模拟马德堡半球实验。
4、大气压的实验测定:托里拆利实验。
(1)实验过程:在长约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放开堵管口的手指后,管内水银面下降一些就不在下降,这时管内外水银面的高度差约为760mm.
(2)原理分析:在管内,与管外液面相平的地方取一液片,因为液体不动故液片受到上下的压强平衡。即向上的大气压=水银柱产生的压强。
(3)结论:大气压p0=760Hg=1.01×10 Pa(其值随着大气压的变化而变化) (4)说明:
A、实验前玻璃管里水银灌满的目的是:使玻璃管倒置后,水银上方为真空,液柱的压强与外界大气压平衡;若未灌满结果偏小。 B、本实验若把水银改成水则需要玻璃管的长度约为10.3m,改成酒精大约需12.9米。 C、将玻璃管稍上提或下压,管内外的高度差不变;将玻璃管倾斜,高度差不变,液柱长度变长。
D、若外界大气压为H cmHg 试写出下列各种情况下,被密封气体的压强(管中液体为水银)。
5
E、标准大气压:支持76cm水银柱的大气压叫标准大气压。 1标准大气压=760cmHg=1.01×10Pa ,可支持水柱高约10.3m 5、大气压的特点:
(1)特点: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。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。
(2)大气压变化规律研究:在海拔3000米以内,每上升10米,大气压大约降低100Pa
5
6、测量工具:
定义:测定大气压的仪器叫气压计。 分类:水银气压计和无液气压计
说明:若水银气压计挂斜,则测量结果变大。 在无液气压计刻度盘上标的刻度改成
高度,该无液气压计就成了登高计。
7、应用:活塞式抽水机和离心水泵。
8、沸点与压强:一切液体的沸点,都是气压减小时降低,气压增大时升高。 应用:高压锅、除糖汁中水分。
9、体积与压强:内容: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。
应用:解释人的呼吸,打气筒原理,风箱原理。 *列举出你日常生活中应用大气压知识的几个事例? 答:①用塑料吸管从瓶中吸饮料②钢笔吸墨水③使用带吸盘的挂衣钩④人做吸气运动⑤注射器吸药液
第十章 流体的力现象
一、把具有流动性的液体和气体统称液体。
伯努利原理:流体(侧面)在流速大的地方压强小,在流速小的地方压强大。 飞机升力产生的原因:空气对飞机机翼上下表面产生向上的压力差。
飞机升力产生的过程:机翼形状上凸下平,使上方空气流速大,压强小,下方空气流速小,压强大,因此在机翼上下表面形成了压强差,从而形成压力差,这样就形成了升力。
飞机升空的原因:当飞机所受升力大于飞机重力时,飞机才会升空。 二、浮力
1、浮力的定义:一切浸入液体(气体)的物体都受到液体(气体)对它竖直向上的力叫浮力。
2、浮力方向:竖直向上 施力物体:液(气)体 3、浮力产生的原因(实质):液(气)体对物体向上的压力大于向下的压力,向上、向下的压力差即浮力。 4、物体的浮沉条件:
(1)前提条件:物体浸没在液体中,且只受浮力和重力。 (2)熟记下图各种状态与相应的力和密度关系。
(3)说明:
①密度均匀的物体悬浮(或漂浮)在某液体中,若把物体切成大小不等的两块,则大块、小块都悬浮(或漂浮)。 ②一物体漂浮在密度为?的液体中,若露出体积为物体总体积的1/3,则物体密度为(2/3)?
分析:F浮=G 则:?液V排g=?物Vg
·?液=2/3?液 ?物 =(V排/V)
③悬浮与漂浮比较: 相同:F浮=G
不同:悬浮时?液=?物 ;V排=V物 漂浮时?液<?物 ;V排<V物
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