《压强》全章复习与巩固(基础)
【学习目标】
1.理解压力、压强的概念,知道压强的单位; 2.知道增大减小压强的方法及应用; 3.能运用压强公式解决有关问题; 4.理解液体内部压强的特点; 5.知道连通器的原理及应用;
6.知道大气压现象,知道马德堡半球实验、托里拆利实验; 7.知道流体压强和流速的关系,能简单解释生活中的现象。 【知识网络】
【要点梳理】 要点一、压力
1.定义:压力是指垂直作用在物体表面上的力。 2.产生原因:由于物体相互接触挤压而产生的力。 3.方向:垂直于受力面,指向被压物体。 要点诠释:
压力与重力的关系:压力的产生原因不一定是由于重力引起的,所以压力大小不一定等于重力图乙所示。只有当物体放置于水平地面上时压力才等于重力图甲所示。
要点二、压强
1.定义:物体所受压力的大小与受力面积之比叫做压强。 2.物理意义:压强是表示压力作用效果的一个物理量。
3.公式:P?F SP——表示压强,单位是帕斯卡;
F——表示压力,单位是牛顿;
S——表示受力面积,单位是平方米。
国际单位:帕斯卡,简称帕,符号是Pa。1Pa=lN/m2, 其物理意义是:lm2的面积上受到的压力是1N。 4.增大和减小压强的方法:
(1)增大压强的方法:①增大压力;②减小受力面积。 (2)减小压强的方法:①减小压力;②增大受力面积。 要点诠释:
1.形状规则密度均匀的物体,压强的大小只与密度和高度有关,与质量和受力面积无关,如长方体、正方体圆柱体。
2.密度均匀的长方体放在水平面上,如果沿红线切去黄色部分,物体对水平面的压力、压强的变化。 (1)甲图中沿竖直方向切,压力变小,压强不变; (2)乙图中沿斜线方向切,压力变小,压强变大; (3)丙图中沿斜线方向切,压力变小,压强变小。
要点三、液体压强
1.液体压强的特点:
(1)液体向各个方向都有压强。
(2)同种液体中在同一深度液体向各个方向的压强相等。 (3)同种液体中,深度越深,液体压强越大。 (4)在深度相同时,液体密度越大,液体压强越大。 2.液体压强的大小 :
(1)液体压强与液体密度和液体深度有关。 (2)公式:P??gh
P——表示液体压强单位帕斯卡(Pa); ρ——表示液体密度,单位是千克每立方米(kg/m3); h——表示液体深度,单位是米(m)。 3.液体压强的几个概念: (1)液体对容器底部的压强:(2)液体对容器底部的压力:(3)容器对水平桌面的压力:(4)容器对水平桌面的压强:
4.液体重力与液体对容器底部的压力的比较:
(1)敞口容器中图甲所示。根据液体压强公式P??gh求出液体对容器底部的压强;再根据压强公式的变形F?PS,求出液体对容器底部的压力。G液?F。
(2)形状规则的容器图乙所示,根据液体压强公式P??gh求出液体对容器底部的压强;再根据压强公式的变形F?PS,求出液体对容器底部的压力。G液?F。
(3)收口的容器图丙所示,根据液体压强公式P??gh求出液体对容器底部的压强;再根据压强公式的变形F?PS,求出液体对容器底部的压力。G液?F。
5.连通器——液体压强的实际应用:
(1)原理:连通器里装的是相同的液体,当液体不流动时,连通器各部分中的液面高度总是相同的。 (2)应用:水壶、锅炉水位计、水塔、船闸、下水道的弯管。 要点诠释:
1.液体压强公式适用范围:这个公式只适用于计算静止液体的压强,不适用于计算固体的压强,尽管有时固体产生压强恰好也等于压强:p=
=
=
,例如:将一密度均匀,高为h的柱状体放在水平桌面上,桌面受到的,但这只是一种特殊情况,不能由此认为固体对支持物产生压强都可以用
计算液体内某一深度的压强。
p=来计算。但对液体来说无论液体的形状如何,都可以用P=
2.公式p=中的“h”表示深度,不能理解为高。h是指从液面到所求压强处之间的竖直距离。液面
是指液体的自由表面,不一定是容器的上表面。如图所示,A、B、C三点的深度相同。
3.公式p=和p=的区别和联系,p=是压强的定义式,也是压强的计算公式,无论对固体、
结合液体的具体特点推导出来的,只适合于
液体、还是气体都是适用的。而p=计算液体的压强。 要点四、大气压强
是通过公式p=
1.大气压产生的原因:由于重力的作用,并且空气具有流动性,因此发生挤压而产生的。 2.证明大气压存在:马德堡半球实验,覆杯实验,瓶吞鸡蛋实验。 3.大气压的测量:
(1)托里拆利实验:在长约1m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,这时测出管内外水银面高度差约为76cm。 (2)气压计测量法:
①气压计:测量大气压的仪器叫做气压计。
②常见的气压计:水银气压计,金属盒气压计,水银气压计是在托里拆利实验中,玻璃管的旁边立一个与玻璃管平行的刻度尺,当外界大气压变化时,从刻度尺上直接读出管内水银柱的高度。 水银气压计的测量结果较准确,但携带不方便。
实际应用中经常使用金属盒气压计,也叫无液气压计,它的主要部分是一个被抽成真空的,表面是波纹状的金属盒,用弹性钢片向外拉着金属盒,弹性钢片与指针相连。当外界大气压发生变化时,金属盒的凸凹程度就发生变化,通过弹性钢片带动指针转动,指示大气压的数值。 金属盒气压计携带方便,但测量结果不够准确。 4.影响大气压的因素:
(1)大气压随高度的升高而降低。由于越向高空,空气越稀薄,空气的密度越小,所以大气压随高度的升高而减小,由于大气层密度变化是不均匀的,因此压强随高度的变化也是不均匀的。在海拔3000m以内,每升高10m,大气压约减小100Pa。
(2)天气、气候影响大气压:一般来说冬天的气压比夏天高,晴天的气压比阴雨天的高。温度升高、气压也升高,大气越潮湿,气压越低。 5.大气压的应用:抽水机、离心式水泵等。 要点诠释:
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1.计算大气压的数值:P0=P水银=ρgh=13.6×10kg/m×9.8N/kg×0.76m=1.013×10Pa。
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所以,标准大气压的数值为:P0=1.013×l0Pa=76cmHg=760mmHg。 2.以下操作对托里拆利实验没有影响:(1)玻璃管是否倾斜;(2)玻璃管的粗细;(3)在不离开水银槽面的前提下玻璃管口距水银面的位置。
3.若实验中玻璃管内不慎漏有少量空气,液体高度减小,则测量值要比真实值偏小。 4.这个实验利用了等效替换的思想和方法。
要点五、流体压强和流速
1.流体:气体和液体都具有流动性,统称为流体。 2.流体流速越大的位置压强越小:
3.机翼升力产生原因:上下表面的压强差。
4.小实验:
把乒乓球放在翻转的漏斗中,用嘴通过漏斗向下吹气,同时放开手,发现乒乓球没有掉下来。由物体的平衡条件可知,竖直方向除了受到重力以外,还由于乒乓球上表面的空气流速大从而使上方气压小于下方气压,这样空气就给了乒乓球一个向上的压力。使乒乓球不会掉下来。 同样道理,当对着两张纸的中间吹气,纸非但不会分开,反而靠的更近了。
5.生活生产中的应用:
等车的时候人要站在安全线以外;汽车的整体形状类似飞机机翼,有助于减小汽车对地面的压力;鼠洞的通风系统;乒乓球的上旋和下旋等。
又如航海规定两艘轮船不能同向航行时靠得太近,否则容易造成事故。
【典型例题】
类型一、压力、压强
1.已知木块重力为G,所受作用力F,问在图中支持面MN所受压力各为多大?
【答案与解析】在图a中,MN所受的压力Fa=G;b中MN所受的压力Fb=F+G;c中MN所受的压力Fc=F 【总结升华】压力与重力有根本的区别,压力与引起接触面挤压的外力有直接关系,在b中不要在力的合成上犯错误,c中压力与G也没有必然的联系。 举一反三:
【变式】如图所示,墙面或地面所受的压力分别为FA N;FB N;FC N;FD N。