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第九章压强第1节压强一、压力1.压力:物理学中,把垂直作用在物体表面上的力叫压压力的产生条件:只有相互接触且发生挤压的物体之间才有压力.力压力的产生条件:只有相互接触且发生挤压的物体之间才有压力.2.压力的方向:垂直于接触面,且指向受力物体内部.2.压力与重力的区别:重力压力施力物体地球施压物受力物体重物支撑面方向竖直向下与受力面垂直作用点重心受力面上大小当物体静止在水平面上时,压力与重力相等,但有时与重力毫无关系.木块所受重力示意图木块对斜面压力示意图3.压力的作用效果:压力一定时,受力面积越小,作用效果越明显.受力面积一定时,压力越大,作用效果越明显.示例:关于压力,下列说法正确的是()A.压力的大小一定等于重力B.压力的方向总是竖直向下C.压力就是重力D.压力总是垂直于接触面解析:(1)对于水平面上的物体,对地面的压力是由于重力产生的,压力大小等于重力大小;其它情况与物重不一定有直接关系,如压在竖直前面上的物体,压力与重力无关,故A、C错误;(2)压力是垂直作用在物体表面上的力,所以它的方向总是垂直于物体的表面、物体的受力面、接触面,故B错误、D正确.答案:D二、压强1.定义:在物理学中,物体所受压力的大小与受力面积的比叫做压强.压强用符号表示.2.单位:在国际制单位中,压强的单位是帕斯卡,简称帕,符号是Pa.3.计算公式:.注意:(1)压力不等于重力,只有当物体自由放置在水平面上时,压力才等于物体重力的大小;(2)受力面积是两个物体相互接触的面积,不一定是物体的表面积;(3)计算时要注意单位的统一;(4)计算时注意P与F和S的对应性;(5)在代入数据前公式不能漏,代入数据时,数据后要有单位P表示压强,单位是;表示压力,单位是;表示受力面积,单位是1Pa=1N/m2.注意:(1)压力不等于重力,只有当物体自由放置在水平面上时,压力才等于物体重力的大小;(2)受力面积是两个物体相互接触的面积,不一定是物体的表面积;(3)计算时要注意单位的统一;(4)计算时注意P与F和S的对应性;(5)在代入数据前公式不能漏,代入数据时,数据后要有单位1Pa=1N/m25.压强的意义:压强在数值上等于物体单位面积所受压力,压强越大,压力产生的效果越明显.示例1:关于压力、压强的概念,正确的是()A.压力是反映形变效果的物理量B.放在水平地面上的物体对水平地面的压力就是物体的重力C.压强是反映压力形变效果的物理量D.压强大小与物体形变程度无关解析:A、C压力是垂直作用在物体表面上的力,压强是反映压力作用效果的物理量,故A、C错误;B.将一物体放在水平桌面上,物体对桌面的压力大小等于物体的重力,但压力与重力的性质、施力物体和受力物体都不同,所以不能说“压力就是物体的重力”,故B错误;D.压强只与压力大小和受力面积大小有关,与形变程度无关.故D正确.答案:D方法总结:(1)压强是反映压力的作用效果的物理量;(2)物体对桌面的压力与物体的重力是两个不同的力;(3)压强只与压力大小和受力面积大小有关.掌握压强和压力的概念以及压力与重力的关系是解题关键;压力属于弹力的一种,不同于重力,这一点需要特别注意.示例2:一个物体放在水平地面上,为了使它的压强变为原来的,以下做法中可达到目的是()A.受力面积不变,压力减小B.压力不变,受力面积减小到原来的C.压力和受力面积同时减小到原来的D.压力减小,同时受力面积变为原来的2倍解析:A.受力面积不变,压力减小时,由可知,物体对水平地面的压强变为原来的,A错误;B.压力不变,受力面积减小到原来的,由可知,物体对水平地面的压强变为原来的,B错误;C.压力和受力面积同时减小到原来的,由可知,物体对水平地面的压强不变,C错误;D.压力减小,同时受力面积变为原来的2倍,物体对水平地面的压强变为原来的,D正确.答案:D二、增大和减小压强的方法1.增大压强的方法:(1)压力一定,减小受力面积;(2)受力面积一定,增大压力;(3)同时增大压力,减小受力面积.例如,例如,速滑运动员的冰鞋装有冰刀;投向靶盘的飞镖;用力刹车2.减小压强的方法:(1)压力一定,增大受力面积;
(2)受力面积一定,减小压力;
(3)同时减小压力,增大受力面积.例如,载重卡车装有许多的车轮;房屋建在较大的地基上;书包带做得较宽.
示例1:下列实例中,为了增大压强的是()例如,载重卡车装有许多的车轮;房屋建在较大的地基上;书包带做得较宽.A.铁轨下铺放枕木B.书包带做得较宽C.推土机装有宽大的履带D.篆刻刀的刀口做得锋利解析:A.铁轨下铺设枕木,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强.B.书包带较宽,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小书包对肩膀的压强.C.推土机用宽大的履带,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小对路基的压强.A、B、C都不符合题意.D.篆刻刀的刀口做得锋利,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强的,符合题意.答案:D示例2:生产上用螺丝固定工件时,常在螺丝帽下面垫一个较大的垫圈如图所示,使用该垫圈的直接作用是()A.增大螺帽对工件的压强B.减小螺帽对工件的压力C.减小螺帽对工件的压强D.装饰作用,使工件美观解析:螺帽垫一个面积较大的垫圈的目的是为了在压力一定时,增大受力面积减小螺帽对工件的压强,故C正确,ABD错误.答案:C第2节液体的压强一、液体压强的特点1.产生原因:由于液体受重力的作用,且具有流动性,所以液体对容器底和容器侧壁都有压强,液体内部处处都有压强.2.液体压强的特点:(1)液体对容器底和容器壁有压强.(2)液体内部向各个方向都有压强,同一深度,液体向各个方向的压强相等.(3)同种液体的压强随深度的增加而增大.(4)不同液体的压强还与密度有关,深度一定时,液体密度越大,压强越大.示例:如图所示,一盛水的试管由竖直方向逐渐倾斜,在水从试管流出前,水对管底的压强将()A.逐渐变大B.逐渐减小C.不发生变化D.先变大后变小解析:在试管倾斜时,水从试管流出前,水的总量不变,水的深度逐渐减小,根据公式p=ρgh可知,液体的压强与液体的密度和深度有关,水对试管底部的压强逐渐减小.答案:B二、液体压强的大小1.计算公式:.注意:(1)液体内部的压强只与液体的密度、液体的深度有关;注意:(1)液体内部的压强只与液体的密度、液体的深度有关;(2)公式中的h是指所研究的点到液体的自由面的竖直距离,而不是点到容器底的距离,注意区分高度与深度的不同;(3)利用公式计算压强时,注意单位要统一;(4)由于液体具有流动性,所以液体不但对容器底部有压强,而且对容器侧壁也有压强;(5)液体对容器底的压力大小不一定等于容器内液体重力的大小,只有粗细均匀的容器放在水平桌面上时,液体对容器底的压力才等于液体重力大小.2.各物理量的单位:ρ表示密度,单位为kg/m3,h表示液体的深度,单位为m,P表示压强,单位为Pa.示例1:如图所示,盛有水的杯子静止在水平桌面上.杯子重1N,高9cm,底面积30cm2;杯内水重2N,水深6cm,水的密度为1.0×103kg/m3.下列选项中正确的是()A.水对杯底的压强为900PaB.水对杯底的压力为2NC.水杯对桌面的压强为1000PaD.上述说法均不对解析:A.杯内水的深度:h=6cm=0.06m,水对杯底的压强p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.06m=600Pa,故A错误;B.根据可得,水对杯底的压力:F=pS=600Pa×30×10-4m2=1.8N;故B错误;CD.已知G水=2N,G杯=1N,在水平桌面上,杯对桌面的压力:F′=G水+G杯=2N+1N=3N,杯对桌面的压强==1000Pa,故C正确,D错误.答案:C示例2:如图所示,形状不同,底面积和重力相等的A、B、C三个容器放在水平桌面上,容器内分别装有质量相等的不同液体.下列分析正确的是()A.液体密度关系为:ρA<ρB<ρCB.液体对A容器底部的压强最小,对C容器底部的压强最大C.C容器对桌面的压强最大,A容器对桌面的压强最小D.三个容器对桌面的压强相等解析:根据可知,质量相等的不同物质,体积越大,密度越小,由图可知,,故故A错误;A、B、C三个容器中,A中液体对容器底部的压力大于自身的重力;B中液体对容器底部的压力等于自身的重力;C中液体对容器底部的压力小于自身的重力;根据公式可知,三个容器底面积相同,液体对A容器底部的压强最大,对B容器底部的压强次之,对C容器底部的压强最小;故B错误;三个容器的重力相等,液体的质量相等,则重力相等,容器放在水平桌面上对水平桌面的压力相同,又底面积相等,根据公式可知,三个容器对桌面的压强相等.故C错误,D正确.答案:D三、连通器1.定义:上端开口,下端连通的容器叫做连通器.2.连通器原理:若连通器内装入同种液体,当液体不流动时,连通器各部分中的液面高度总是相同的.注意:注意:只有容器内装有同一种液体时,连通器各个部分中的液面才是相平的.如果容器倾斜,则各部分中的液体开始流动,由液面高的一端向液面低的一端流动,直到各部分中的液面相平时,才停止流动.3.连通器的应用:水壶的壶嘴与壶身茶炉和外面的水位计排水管的U形“反水弯”组成连通器组成连通器是一个连通器示例:下图中,利用连通器的特点来实现自己的功能的是()A.①②③B.①③④C.①②④D.②③④解析:①茶壶的壶身和壶嘴上端都开口,底部相互连通,是连通器;②微小压强计的U形管一端开口,另一端是封闭的,不符合连通器的特点;③排水管的“反水弯”是上端开口,下部连通,故是连通器原理;④地漏的结构符合上端开口、底部连通的特点,是利用连通器的原理制成的.故①③④符合题意,②不符合题意.答案:B第3节大气压强一、大气压强的存在1.产生原因:空气受到重力作用,且具有流动性,所以空气朝各个方向都有压强.2.定义:大气对浸在它里面的物体的压强叫做大气压强,简称大气压或气压.3.大气压存在的证明注意:要证明大气压的存在必须有压强差,即出现压强不等现象.:马德堡半球实验、铁皮罐变瘪实验、瓶吞鸡蛋实验、覆杯实验等.注意:要证明大气压的存在必须有压强差,即出现压强不等现象.日常感觉不到大气压存在的原因:这是因为人体内外空气相通,身体各部位内外所受的压力相同,内外平衡,所以在压强不平衡时会表现出一些特殊的现象.A.甲:用吸管吸饮料B.乙:拦河坝“下宽上窄”C.丙:塑料吸盘“粘”在墙上D.丁:悬空塑料管里的水不会流出来解析:A、C、D用吸管吸饮料、塑料吸盘“粘”在墙上、悬空塑料管里的水不会流出来,三个实例都由于大气压作用的缘故,所以这些现象都与大气压有关.故ACD不符合题意;B.拦河坝“下宽上窄”利用液体压强随深度的增加而增大的原理,与大气压无关,故D符合题意.答案:B二、大气压的测量1.大气压强的大小:意大利科学家托里拆利最早测出大气压强的数值等于760mm水银柱产生的压强,通常这样大小的大气压叫做标准大气压,,在粗略计算中,标准大气压可以取.2.测量仪器:测量大气压的仪器叫做气压计,通常有水银气压计和金属盒气压计.3.影响大气压的因素(1)大气压强与高度的关系:海拔越高,大气压越小.(2)大气压与沸点的关系:水的沸点在标准大气压下是100℃,随着大气压的降低,水的沸点也会降低.大气压还跟天气气候有关大气压还跟天气气候有关:一般来说,冬天的气压比夏天的高,晴天的气压比阴雨天的高.大气越潮湿,气压越低夏季阴雨天与晴天相比感觉不舒服,冬天即使下雨也没有夏天那样难受.示例1:在用水银做测定大气压强的实验时,下面几种情况中能确定混入了空气的是()A.管内水银柱高度不等于760毫米B.使玻璃管倾斜时,水银柱的长度增加C.无论怎样倾斜玻璃管,水银都不能充满整个玻璃管D.往上提玻璃管,只要下端管口不离开水银面,水银柱的高度就不变解析:A.天气、环境、海拔等因素也可能使水银柱高度略小于760mm,所以不能确定就一定是混入了空气,A不符合题意;B.使管倾斜,管内的水银柱高度还须保持原来的垂直高度,所以长自然会增加,B不符合题意;C.当管倾斜到一定程度时,水银会逐步进入管中,将真空部分充满,但如果始终充不满,说明是有空气占据了这部分空间,C符合题意;D.管在水银槽内轻轻上提,只要管口不离开水银面,管内水银面也会随之略微下降,而高度不变,故D不符合题意.答案:C方法总结:托里拆利实验中,混入空气的确可以使水银面的高度偏小,但这却不是唯一的因素,天气、环境、海拔等因素也可能产生同样的结果;斜玻璃管,垂直高度不变,水银柱高度自然会增加,越倾斜长度越长直到充满全管,但如果怎么也充不满,我们就得打个问号了,是不是已经被什么给把空间“占领”了;只要管口在水银面下,上提和下按玻璃管都不会影响水银柱的高度.示例2:如图所示,实际上它是个测量________的仪表,表中指针所示的值是__________.答案:压强0.2MPa解析:由表盘Mpa可知单位为兆帕,故为压强表,根据指针位置可知压强为0.2MPa;第4节流体压强与流速的关系一、液体压强与流速的关系1.流体:具有流动性的液体和气体,统称为流体.液体内部的压强和大气压都是流体静止时的压强液体内部的压强和大气压都是流体静止时的压强.2.流体压强与流速的关系:在气体和液体中,流速越大的位置,压强越小.生活中跟流体的压强相关的现象生活中跟流体的压强相关的现象:
(1)窗外有风吹过,窗帘向窗外飘;
(2)汽车开过后,路面上方尘土飞扬;
(3)踢足球时的“香蕉球”;
(4)打乒乓球时发出的“旋转球”等.示例1:如图所示,在高铁站,离站台边缘一定距离的地方有一条黄色安全线,人必须站在安全线以外的区域候车.这是因为动车进站时车厢附近()A.空气流速快,压强小B.空气流速慢,压强小C.空气流速快,压强大D.空气流速慢,压强大解析:当列车驶进站台时,会带动车厢附近的空气流动速度加快,此时车厢远处的空气流动速度慢,根据流体压强与流速的关系可知:车厢远处空气流速慢压强大,而车厢附近流速快压强小,会产生一个向内侧的压强差,将人推向火车,易出现危险,所以人必须站在安全线以外的区域候车.答案:A示例2:李老师经常引导学生利用身边的生活用品做实验,通过动手动脑,学习物理知识,揭示物理规律.下图的实验中不是揭示流体压强与流速关系的是()A.B.纸片靠拢纸带被吹起C.D.向下吹气乒乓球不下落两个乒乓球靠近解析:A.没有吹气时,纸的中间和外侧的压强相等,纸在重力的作用下自由下垂.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,纸受到向内的压力大于向外的压力,纸在压力差的作用下向中间靠拢.A不符合题意;B.将一纸条放在嘴边,用力从纸条下方吹气,纸条被吹起,这是因为纸条受到向上力作用,不能揭示“流体压强与流速关系”,B符合题意;C.将一个乒乓球对着漏斗的细管处,对准漏斗细管口用力向下吹气,因为乒乓球上方的空气流速大,压强小,乒乓球下方的空气流速小,压强大,乒乓球受到一个竖直向上的压力差,所以乒乓球紧贴在漏斗上不下落,C不符合题
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