第七章壓強(qiáng) 第七章壓強(qiáng) 壓力 垂直作用在物體表面上的力 壓強(qiáng) 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(qiáng)和減小壓強(qiáng)的方法 產(chǎn)生原因 液體受重力并具有流動(dòng)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(dòng)時(shí) 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(duì)容器底和容器壁有壓強(qiáng) 2 液體內(nèi)部向各個(gè)方向都有壓強(qiáng) 3 同一深度 液體向各個(gè)方向壓強(qiáng)都相等 3 液體的壓強(qiáng)隨深度的增加而增大 4 不同液體的壓強(qiáng)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(diǎn) 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(qiáng) 液體壓強(qiáng) 實(shí)驗(yàn)探究 應(yīng)用 茶壺 鍋爐水位計(jì) 乳牛自動(dòng)喂水器 船閘 大氣壓強(qiáng) 產(chǎn)生原因 大氣受重力并具有流動(dòng)性 證明大氣壓存在的實(shí)驗(yàn) 著名的馬德堡半球?qū)嶒?yàn) 覆杯實(shí)驗(yàn) 瓶吞雞蛋實(shí)驗(yàn)等 大氣壓的測(cè)量 精確測(cè) 托里拆利實(shí)驗(yàn) 粗略測(cè) 彈簧測(cè)力計(jì)法 變化規(guī)律 大氣壓隨高度的增加而減小 實(shí)驗(yàn)探究 流體壓強(qiáng) 與壓強(qiáng)的關(guān)系 在流體中流速越大的位置壓強(qiáng)越小 應(yīng)用 飛機(jī)機(jī)翼 汽車(chē)尾翼 噴壺 鼴鼠洞通風(fēng)等 會(huì)畫(huà)壓力的示意圖 上端開(kāi)口 下部相連通的容器 重為G的物體在承面上靜止不動(dòng) 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(huà)出物體A所受的重力和它對(duì)斜面壓力的示意圖 注意 大小 方向 作用點(diǎn) 畫(huà)出物體A所受的重力和它對(duì)斜面壓力的示意圖 注意 大小 方向 作用點(diǎn) 答案 實(shí)驗(yàn)探究影響壓力作用效果的因素 1 實(shí)驗(yàn)時(shí)通過(guò)觀察泡沫塑料 顯示壓力的作用效果 2 比較甲 乙 說(shuō)明 3 比較乙 丙 說(shuō)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(gè)物理量 凹陷程度 控制變量 壓強(qiáng) 轉(zhuǎn)換法 當(dāng)受力面積一定時(shí) 壓力越大 壓力的作用效果越明顯 當(dāng)壓力一定時(shí) 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(shí)驗(yàn)中 利用A B兩物體 砝碼 泡沫等器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 如圖10所示 1 實(shí)驗(yàn)中小明是通過(guò)觀察來(lái)比較壓力作用效果的 這種研究問(wèn)題的方法叫做法 2 比較甲 乙兩圖所示實(shí)驗(yàn) 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(guò)比較圖所示實(shí)驗(yàn) 結(jié)論是 本實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)時(shí)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(duì)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(wú)關(guān) 你認(rèn)為他在探究過(guò)程中存在的問(wèn)是 6 如果把A圖中的泡沫換成木板 我們會(huì)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(qiáng) 填 相同 或 不同 因此根據(jù)壓力的作用效果比較壓強(qiáng)的大小還需要滿(mǎn)足的條件是 規(guī)律1 計(jì)算固體壓力壓強(qiáng)時(shí) 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(qiáng) 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(duì)B的壓強(qiáng) 2 B對(duì)地面的壓強(qiáng) 圖b中 3 B對(duì)A的壓強(qiáng) 4 A對(duì)地面的壓強(qiáng) 規(guī)律1的應(yīng)用 規(guī)律2 對(duì)于放在水平面上的密度均勻的柱狀固體 如 圓柱體 長(zhǎng)方體 三棱柱等 對(duì)桌面的壓強(qiáng)p gh 高度相同的實(shí)心圓柱體A 正方體B和長(zhǎng)方體C鐵塊如圖放在水平桌面上 已知正方體鐵塊最重 長(zhǎng)方體鐵塊底面積最小 針對(duì) 三鐵塊對(duì)桌面的壓強(qiáng)哪一塊最大 的問(wèn)題 以圖中的長(zhǎng)方體C為研究對(duì)象 推導(dǎo)它對(duì)桌面的壓強(qiáng)大小的表達(dá)式 設(shè)鐵的密度為 長(zhǎng)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(qiáng)一樣大 減少壓強(qiáng)的方法 當(dāng)壓力F一定時(shí) 可增加受力面積 當(dāng)受力面積S一定時(shí) 可減小壓力 條件允許時(shí) 可同時(shí)減小壓力F和增大受力面積S 增大壓強(qiáng)的方法 當(dāng)壓力F一定時(shí) 可減小受力面積 當(dāng)受力面積S一定時(shí) 可增大壓力 條件允許時(shí) 可同時(shí)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(qiáng)的有 為了增大壓強(qiáng)的有 ACEFH BD A 鏟土機(jī)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(shū)包帶做得寬 液體壓強(qiáng)的規(guī)律 液體對(duì)容器底和測(cè)壁都有壓強(qiáng) 液體內(nèi)部向各個(gè)方向都有壓強(qiáng) 在同一深度 液體向各個(gè)方向的壓強(qiáng)都相等 液體的壓強(qiáng)隨深度的增加而增大 不同液體的壓強(qiáng)與液體的密度有關(guān) 同一深度處 液體的密度越大 壓強(qiáng)越大 如圖所示 是用壓強(qiáng)計(jì)探究?jī)?nèi)部壓強(qiáng)的情境 1 把探頭放入水中 通過(guò)觀察U型管兩邊液面的高度差來(lái)判斷探頭處水的壓強(qiáng)的大小 高度差越大 水的壓強(qiáng) 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(gè)方向的壓強(qiáng) 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(qiáng)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(qiáng)特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn) 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(qiáng)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(gè)液柱的重力 如圖陰影部分的重力 而與液體的重力無(wú)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(gè)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(qiáng)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(qiáng) 一般先根據(jù)F G求壓力 再根據(jù)p F S求壓強(qiáng) 如果是求液體壓力和壓強(qiáng) 一般根據(jù)先根據(jù)p 液gh求壓強(qiáng) 再根據(jù)F ps 液ghs求壓力 有些比較壓力壓強(qiáng)的題也是這種思路 例 如圖甲所示 有一密閉的圓臺(tái)形容器 裝有一定質(zhì)量水 水未裝滿(mǎn) 放在水平桌面上 則比較下列大小關(guān)系 1 容器對(duì)桌面的壓力F甲F乙 2 容器對(duì)桌面的壓強(qiáng)P甲P乙 3 水對(duì)容器底的壓力F甲1F乙1 4 水對(duì)容器底的壓壓強(qiáng)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(duì)底面的壓強(qiáng)將 A 增大B 減小C 不變D 無(wú)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(qiáng)規(guī)律時(shí) 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出的液體壓強(qiáng)隨深度變化的甲 乙兩種液體的圖象 則 甲 乙 甲 乙 甲 乙 無(wú)法確定 P pa h cm 甲 乙 如圖兩個(gè)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(diǎn)到量筒底部的距離相等則這兩點(diǎn)液體的壓強(qiáng)pM pN的大小關(guān)系是 液體壓力壓強(qiáng)特例 此題需要特殊分析 先判斷量筒底受到的液體壓強(qiáng)的關(guān)系 因?yàn)槭侵鶢钊萜?所以底部受到的壓力等于液體的重力 所以壓力相等 壓強(qiáng)也相等 再分析底部的壓強(qiáng)等于上下兩部分壓強(qiáng)之和 下部分的深度h相等 壓強(qiáng)就取決于密度 M點(diǎn)以下的壓強(qiáng)大 所以M點(diǎn)的壓強(qiáng)小 此題往往很容易蒙對(duì)了 覺(jué)得h大的壓強(qiáng)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(lái)水塔 乳牛自動(dòng)喂水器等都是利用連通器的原理制成的 粗略測(cè)量大氣壓的方法 脫離 剛剛拉動(dòng) 有刻度 直徑D 容積V 小 摩擦 空氣未排盡 較精確測(cè)量大氣壓的方法 托里拆利實(shí)驗(yàn) 托里拆利實(shí)驗(yàn)中 大氣壓支持的是水銀柱的豎直高度 而不是水銀柱的長(zhǎng)度 實(shí)驗(yàn)中容易出現(xiàn)的問(wèn)題 1 當(dāng)玻璃管傾斜時(shí) 玻璃管中的水銀柱的長(zhǎng)度會(huì) 但豎直高度 當(dāng)玻璃管傾斜到豎直高度小于等于此時(shí)大氣壓能支持的高度時(shí) 水銀會(huì) 2 當(dāng)玻璃管混入少量空氣時(shí) 測(cè)量的大氣壓的值會(huì) 此時(shí)無(wú)論怎樣傾斜玻璃管 水銀 填會(huì)不會(huì) 充滿(mǎn)全管 3 若玻璃管粗細(xì)改變 或玻璃管上提一點(diǎn)或下按一點(diǎn) 只要管口不離開(kāi)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(huì) 5 若玻璃管中混入了空氣 再向上提玻璃管 只要管口沒(méi)離開(kāi)液面 水銀柱高度會(huì) 若下按 水銀柱會(huì) 注意 變大 不變 充滿(mǎn)全管 偏小 不會(huì) 不變 落回槽內(nèi) 變大 變小 此圖說(shuō)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(pán)的掛衣勾 人做吸氣運(yùn)動(dòng) 例 若外界大氣壓為HcmHg試寫(xiě)出下列各種情況下 被密封氣體的壓強(qiáng) 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(qiáng)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(chē)尾翼 太陽(yáng)傘固定在地面上 一陣大風(fēng)吹來(lái) 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(chē)站臺(tái)上要在安全線(xiàn)外候車(chē)的原因 還有 例 觀察如圖所示的汽車(chē)外形 若車(chē)在水平路面上急速行駛 由于車(chē)上下表面空氣流動(dòng)速度不同 車(chē)對(duì)地面的壓力會(huì) 從而使車(chē)與地面之間的摩擦力 車(chē)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(qiáng)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(shuō)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(qiáng)較大B 兩手指受到的壓強(qiáng)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(qiáng)較大D 兩手指受到的壓強(qiáng)相同 右邊手指受到的壓力較大 檢測(cè)題 3 一封閉容器裝滿(mǎn)水后 靜止放在水平面桌面上 如圖甲所示 對(duì)桌面產(chǎn)生的壓力與壓強(qiáng)分別為F1 P1 當(dāng)把容器倒放在桌面上如圖乙所示 靜止時(shí)對(duì)桌面產(chǎn)生的壓力與壓強(qiáng)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(shí)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(jiàn)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(yàn) 你認(rèn)為下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 A 擠壓牙膏時(shí)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(mǎi)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(qiáng) 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(yùn)動(dòng)到乙圖位置 在此過(guò)程中 A對(duì)桌面的壓力將 A對(duì)桌面的壓強(qiáng)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(jué)到腳有些不舒服 從物理學(xué)角度分析 這是因?yàn)?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(duì)兩試管底的壓強(qiáng)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(mǎn)橙汁的密閉杯子 先正立放在桌面上 如圖A所示 然后反過(guò)來(lái)倒立在桌面上 如圖B所示 那么兩次放置橙汁對(duì)杯底的壓強(qiáng)pApB 橙汁對(duì)杯底的壓力分別是FAFB 橙汁對(duì)桌面的壓強(qiáng)pApB 橙汁對(duì)桌面的壓力分別是FAFB 10 船閘 等都是利用原理來(lái)工作的 11 做馬德堡半球?qū)嶒?yàn)時(shí) 只有抽出球內(nèi)的空氣 兩半球才不易被拉開(kāi) 這是因?yàn)?12 一個(gè)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(qiáng)大的大氣壓作用在球面上 內(nèi)部沒(méi)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(guò)減小來(lái)壓強(qiáng) 歇后語(yǔ) 馬尾提豆腐 提不起來(lái) 原因是在壓力大小一定時(shí) 如果受力面積越 則壓強(qiáng)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(gè)現(xiàn)象說(shuō)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(duì)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(shí)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(duì)水平地面的壓強(qiáng)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(shí) 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(gè)實(shí)驗(yàn) 該探究實(shí)驗(yàn)用到的實(shí)驗(yàn)方法有和 比較甲圖和乙圖所示實(shí)驗(yàn) 說(shuō)明 比較甲圖和丙圖所示實(shí)驗(yàn) 說(shuō)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(shí)驗(yàn)探究過(guò)程如圖所示 甲 乙 丁 丙 1 分析比較甲 乙兩圖中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 得到的結(jié)論是什么 2 圖乙和圖丙探究的問(wèn)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 他經(jīng)過(guò)分析 論證得到的結(jié)論是 壓力的作用效果與受力面積無(wú)關(guān) 分析評(píng)估他的實(shí)驗(yàn)結(jié)論 19 在探究 影響液體內(nèi)部壓強(qiáng)大小的因素 實(shí)驗(yàn)中 1 如圖甲所示 用手按壓強(qiáng)計(jì)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(shuō)明 這種研究問(wèn)題的方法是 法 液體內(nèi)部有壓強(qiáng) 轉(zhuǎn)換 2 若在使用壓強(qiáng)計(jì)前 發(fā)現(xiàn)U形管內(nèi)水面已有高度差 通過(guò) 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(shí)驗(yàn)可知 液體內(nèi)部壓強(qiáng)與液體的 有關(guān) 比較丙 丁實(shí)驗(yàn)可知 液體內(nèi)部壓強(qiáng)與液體的 有關(guān) 密度 深度 20 你有這樣的體會(huì)么 睡在 席夢(mèng)思 軟床上比睡在硬板床上舒服得多 一個(gè)質(zhì)量60kg的人 仰躺在硬板床上和 席夢(mèng)思 軟床上 身體與床的接觸面積分別約為0 1m2和0 4m2 請(qǐng)你通過(guò)計(jì)算壓強(qiáng)來(lái)比較一下為什么睡在 席夢(mèng)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(kāi)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(duì)茶壺底部產(chǎn)生的壓力 2 茶壺對(duì)桌面的壓強(qiáng) g 10N kg