物理八年级下册9.1 压强导学案
展开【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——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——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。根据液体压强公式求出液体对容器底部的压强;再根据压强公式的变形,求出液体对容器底部的压力。。
(2)形状规则的容器图乙所示,根据液体压强公式求出液体对容器底部的压强;再根据压强公式的变形,求出液体对容器底部的压力。。
(3)收口的容器图丙所示,根据液体压强公式求出液体对容器底部的压强;再根据压强公式的变形,求出液体对容器底部的压力。。
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,例如:将一密度均匀,高为h的柱状体放在水平桌面上,桌面受到的压强:p===,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p=来计算。但对液体来说无论液体的形状如何,都可以用P=计算液体内某一深度的压强。
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、液体、还是气体都是适用的。而p=是通过公式p=结合液体的具体特点推导出来的,只适合于
计算液体的压强。
要点四、大气压强
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:
1.计算大气压的数值:P0=P水银=ρgh=13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m=1.013×105Pa。
所以,标准大气压的数值为:P0=1.013×l05Pa=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】(2014春•安次区校级月考)如图所示,A、B、C三图中是同一物体在三种不同情况下静止时的情形,其中物体对支持面压力大小等于重力的是图 ,物体对支持面压力大小小于重力的是图 ,物体对支持面压力大小与重力无关的是图 ,由此可知,压力有时和重力是无关的。
【答案】B;C;A
2.把一长10cm、宽10cm,厚 5cm的铁块,平放在 1m2的水平桌面上,求桌面受到的压强。如果把铁块沿着如图所示的虚线纵向锯掉一半,那么铁块对桌面的压强和压力有何变化?如果将铁块水平横向截去一半,情况又如何?
【答案与解析】铁的密度:ρ=7.8×103kg/m3;
所以铁块的质量:m=ρv=7.8×103kg/m3×0.1m×0.1m×0.05m=3.9kg;
铁块对桌面的压力:F=G=mg=3.9kg×9.8N/kg=38.22N;
压强:p=F/S=38.22N/(0.1m×0.1m) =3.822×103Pa;
把铁块沿虚线纵向锯掉一半,铁块的重力减少一半,对桌面的压力也减小一半,铁块的体积减小一半,它与桌面的接触面积也减小一半,根据公式p=F/S,其对桌面的压强不变。
把铁块水平横向截去一半,铁块的重力减小一半,对桌面的压力小也减小一半,但它与桌面的接触面积未变,根据公式p=F/S,其对桌面的压强亦减小一半。
【总结升华】抓住公式p=F/S,明确F、S的变化情况,便可对p的变化情况做出正确判断。
举一反三:
【变式】如图所示,一木块放在水平桌面上,若将它沿虚线截去一半,则压力 ,压强 。(选填“变大”“变小”“不变”)
【答案】变小;不变
类型二、液体压强
3.如图所示,两只容器分别盛有相同高度的酒精和水,在A、B、C三点中,液体产生的压强分别为pA、pB、pC,则下列有关pA、pB、pC的大小的关系,正确的( )
A.pA>pB>pC B.pA<pB<pC C.pA=pB>pC D.pA=pB<pC
【答案】B
【解析】AB两点,液体的密度相同,但深度不同,由于A所处的深度小于B所处的深度,所以pA<pB;
BC两点所处的深度相同,甲中的液体为酒精,乙中的液体为水,由于水的密度大于酒精的密度,所以C点的压强大于B点的压强,即pB<pC。
所以三点的压强关系为:pA<pB<pC。
【总结升华】液体压强的大小的比较一般运用以下思路:在深度相同时,比较两者密度的大小关系;在同种液体即密度相同的情况下,比较两者深度的大小关系。
4.一潜水艇潜入水下150m深处时,求:处于水下150m深度处一个面积为2.4m2的舱盖上所受水的压强和压力各是多大?
【思路点拨】已知水的密度和深度,利用公式计算潜水艇受到的压强;已知潜水艇受到的压强和舱盖面积,利用公式F=PS计算受到的压力。
【答案】1.5×106Pa;3.6×106N
【解析】潜水艇受到的压强为:;
潜水艇受到的压力为:。
【总结升华】液体产生的压力不一定等于液体的重力,所以在计算液体压力时,一般先计算压强,然后利用公式F=PS得到压力。
举一反三:
【变式】(2012 兰州)我国从20世纪70年代开始大规模研制潜水器,现已达到国际领先水平。2010年7月下水的“蛟龙号”深海潜水器,是我国自主研制的,其设计下潜深度达7000m。2011年7月已完成5000m级深海潜海和科学探测。若“蛟龙号”潜水器下潜至5000m,求:
(1)它受到的海水压强大约是多少?(ρ海水=1.03×103kg/m3,g取10N/kg)
(2)若观察窗面积为300cm2,海水对观察窗的压力大约是多少?
【答案】(1)潜水器受到海水的压强为5.15×107Pa;(2)观察窗受到的压力1.545×106N
【解析】(1)潜水器受到海水的压强为:P=ρgh=1.03×103kg/m3×10N/kg×5000m=5.15×107Pa;
(2)观察窗受到的压力为:F=PS=5.15×107Pa×0.03m2=1.545×106N。
类型三、综合应用
5.如图所示,放在水平桌面上的容器内装有质量为1kg的水,若水深h为18cm,容器底面积S为50cm2,不计容器的质量。求:
(1)离容器底8cm处有一个A点,A点处受到水的压强;
(2)水对容器底的压力和压强;
(3)容器对桌面的压力和压强。
【思路点拨】(1)已知A点距离容器底部的距离可求距离液面的深度,根据公式可求A点处受到水的压强;
(2)已知水的深度,根据公式可求水对容器底的压强;利用公式F=PS可求水对容器底部的压力;
(3)容器对桌面的压力等于水的重力;对桌面的压强根据公式可求。
【答案与解析】(1)A点距离液面的深度:;
A点处受到水的压强;
答:A点处受到水的压强为980Pa。
(2)水对容器底的压强:;
水对容器底的压力:;
答:水对容器底的压力和压强为8.82N和1764Pa。
(3)容器对桌面的压力:;
由于容器质量忽略不计,所以:;
容器对桌面的压强:
答:容器对桌面的压力和压强为9.8N和1960Pa。
【总结升华】本题考查液体深度、液体压强、压强和压力的计算。固体,先求压力,再求压强;计算液体:先求压强,再求压力。解题过程中要注意公式及其变形的灵活运用。
举一反三:
【变式】如图,水桶的底面积为400cm2,重为10N;现倒入13kg的水,桶内水的高度为30cm,放在水平地面上,求:
(1)水对桶底的压力和压强?
(2)水桶对地面的压力和压强?
【答案】(1)水对桶底的压力为117.6N、压强为2940Pa;(2)水桶对地面的压力为137.4N、压强为3435Pa。
类型四、实验探究
6.(2015•拱墅区二模)小张利用吸管喝饮料,用嘴对着吸管用力吸,饮料进入口中,嘴离开吸管,管中的饮料又回落到饮料瓶中。于是他与小吴一起对此现象进行探究,但是观点不一致。小张认为饮料是靠嘴的吸力进入口中的,而小吴则认为饮料是靠大气压进入口中的。请你设计一个实验证明他俩的观点是否正确。
【思路点拨】吸管吸饮料时,是先把吸管内的空气吸走,使管内气压减小,这样在外界大气压的作用下,饮料就被压进吸管里。
【答案与解析】用如图所示装置设计实验如下:
第一次:用塞子将瓶口塞紧,保持注射器的活塞不动,用嘴通过吸管吸饮料,发现不容易把饮料吸上来;
第二次:用注射器向瓶中打气,发现饮料会沿着吸管自己流出来。这说明,饮料是被气压压上来的,不是被吸上来的。综上表明,小张的观点错误,小吴的观点正确。
【总结升华】会利用外界大气压和瓶子内气压的关系设计实验,注意玻璃瓶内的气体封闭不漏气。
举一反三:
【变式】在做探究大气压强存在的实验时,小英将酒精棉点燃放入瓶中,将去皮的熟鸡蛋堵住瓶口,如图所示。发现瓶子把鸡蛋“吞”了进去。因此,小英认为是大气压把鸡蛋压入了瓶中。小青不同意这个观点,她认为瓶中空气受热后,有部分空气跑到瓶外,瓶中空气稀薄,对鸡蛋的托力变小,鸡蛋是在重力作用下进入瓶中的。请你用小英的实验器材,做实验证明,小英的观点是正确的。
【答案】实验设计如下:将酒精棉点燃放入瓶中,手拿着瓶子使瓶口向下,再将去皮的熟鸡蛋堵住瓶口。
实验现象:鸡蛋照样“吞入”瓶中。
实验结论:由于重力方向是竖直向下的,鸡蛋竖直向上运动,鸡蛋受的重力对鸡蛋进瓶没有帮助。鸡蛋完全是在大气压作用下进入瓶中的,所以小英的观点是正确的。
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