总复习:压力 压强(提高)知识讲解

发布时间:2024-05-31 15:05:41浏览次数:4
总复习:压力 压强(提高)【考纲要求】1、理解压力的概念、压强的概念单位和公式;2、固体压强的计算,增大减小压强的办法及应用;3、液体压强的特点及相关计算;4、大气压强与流体压强【知识网络】 【考点梳理】考点一、压强(高清课堂《压强》)1.压力:(1)压力是垂直压在物体表面上的力。(2)方向:垂直于受力面,指向被压物体。 (3)压力与重力的关系: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。2.压强(1) 定义:物体所受压力的大小与受力面积之比(2) 公式:P=F/S。式中 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。 (3) 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。3.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。考点二、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处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=ρgh。式中,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.连通器——液体压强的实际应用(1)原理:连通器里的液体在不流动时,各容器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。考点三、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——托里拆利实验要点诠释:(1)实验方法: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)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。(3)以下操作对实验没有影响 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。(4)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。(5)这个实验利用了等效替换的思想和方法。4.影响大气压的因素:高度、天气等。在海拔 3000m 以内,大约每升高 10m,大气压减小 100Pa。5.气压计——测定大气压的仪器。种类:水银气压计、金属盒气压计(又叫做无液气压计)。6.大气压的应用:抽水机等。考点四、流体压强与流速的关系流速越大的位置压强越小。要点诠释: 飞机的升力的产生:飞机的机翼通常都做成上面凸起、下面平直的形状。当飞机在机场跑道上滑行时,流过机翼上方的空气速度快、压强小,流过机翼下方的空气速度慢、压强大。机翼上下方所受的压力差形成向上的升力。【典型例题】类型一、基础知识1、一只放在水平桌面上的密封的圆台形容器,其截面如图所示,容器中装有一定量的水,水未装满,水对容器底压力、压强分别为 F、p,与把容器倒置,水对容器 底部的压力、压强 与 F、p 的大小关系是( ) A、  B、C、  D、【思路点拨】倒置后,液体深度增大,由液体压强公式得出容器底受到液体压强的变化情况;倒置后容器底受到的压强变大,但受力面积变小。若利用 F=PS,则不好判断压力的变化情况。对于这种上下口不一样大的容器,可以通过比较对容器底的压力与液体重的大小关系,得出倒置前后对容器底的产生的压力大小关系。【答案】A【解析】在求解液体压力时, ,因而可以得到“液体对容器底部的压力等于以容器底面积为截面,以液体深度为高的液柱重”这个结论。  上口小下口大,倒置后液面要上升,根据 ,易得压强 ;但压力 ,倒置后,p变大、S 变小,则不能确定 F 的变化情况。若根据上面的结论,正放时 如图所示;倒放时 ,所以 。              【总结升华】上口大、下口小的容器,液体对容器底的压力小于所装液体重;上口小、下口大的容器,液体对容器底的压力大于所装液体重;圆柱形、长方体或正方体直壁容器,液体对容器底的压力等于所装液体重。举一反三:【变式】如图所示,甲、乙、丙三个容器(容器重忽略不计)底面积都相同、高度也相同,放在水平桌面上,如果三个容器都装有同种液体,求:   (1)容器底受到液体的压强和压力的大小关系?  (2)容器对桌面的压强和压力的大小关系?             【答案】(1)压力和压强都相等 (2) 压力:F′甲<F′乙<F′丙 压强:p′甲<p′乙<p′丙2、如图所示,将小纸条靠近水龙头流下的稳定水流,你预测小纸条的运动情况是怎样的?物 理依据是什么? 【思路点拨】水流带动空气流动,使水流与纸条间的空气流动速度快,压强小,纸条被压向水流。【答案】小纸条会向左运动,依据对于流体,流速大的地方压强小。【解析】水流动处的水流速大,压强小,小纸条右侧气体的流速小。压强大,所以气压会把小纸条压向水流处。【总结升华】本题通过让同学们根据具体的物理情境,进行合理地推测猜想,拓展了同学们的思维想象空间。解决本题的关键是抓住、弄清本题涉及的知识点。举一反三:【变式】秋天落叶落到路面上,当高速行驶的汽车驶过时,路面上的枝叶 ( ) A.从路边飞向汽车 B.路中间的树叶飞向路旁 C.地上的树叶只向上飞起,但不会向路中间或者路两旁移动 D.树叶不受任何影响【答案】A3、(高清课堂《力学 3:压强》例 7)如图所示,质量是 2kg 的平底水桶底面积为 800cm2,放在水平地面上,桶内装有 50cm 深、体积是 45dm3的水。小萍同学用竖直向上的力F提水桶,但是没有提起来。这时,如果水对桶底的压强和桶对地面的压强相等。小萍同学提水桶的力F=____N。(g=10N/kg)【思路点拨】①知道桶内水的体积、水的密度,利用密度公式求水的质量;② 知道水深和水的密度,利用液体压强公式求水对容器底的压强,又知道容器底面积,利用压强定义式求水对容器底的压力;③ 知道水对桶底的压强和桶对地面的压强相等,受力面积相同,可知水对桶底的压力和桶对地面的压力相等,而桶对地面的压力等于桶重加上水重再减去拉力,据此求出小萍同学提水桶的力。【答案】70【解析】水的体积:V=45dm3=45×10-3m3,水的质量:m=ρV=1.0×103kg/m3×45×10-3m3=45kg,水深 h=50cm=0.5m,底面积 s=800cm2=800×10-4m2,∵P=FS,∴水对桶底的压力:F水=ps=ρ水ghs=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.5m×800×10-4m2=400N。∵水对桶底的压强和桶对地面的压强相等,受力面积相同,∴桶对地面的压力等于水对桶底的压力,∴桶对地面的压力: G桶+G水-F拉=400N,小萍同学提水桶的力:F拉=G桶+G水-F水=2kg×10N/kg+45kg×10N/kg-400N=70N。【总结升华】本题考查了学生对密度公式、重力公式、压强公式、液体压强公式的掌握和运用,要求灵活运用公式,利用好“水对桶底的压强和桶对地面的压强相等”是关键。举一反三:【变式】如图所示,一木块竖直浮于盛水的容器中,当将它取出后横置于杯口时,则下面说法正确的是( )                 A. 杯底和地面受到的压力和压强都不变  B. 杯底受到的压力和压强都减小  C. 杯底受的压强增大,地面受的压强不变  D. 杯底和地面受到的压力和压强都变小【答案】B类型二、知识运用4、(高清课堂《力学 3:压强》例 3)已知长方体 A、B 的密度之比为 2∶1,底面积之比为l∶3,高度之比为 2∶3。将 B 放在水平地面上,A 叠放在 B 上面,如图甲所示,B 对地面的压强为 pB。若把 B 叠放在 A 上面,如图乙所示,B 对 A 的压强为 pB¢。则 pB∶pB¢ 为 ( ) A.4∶9 B.3∶1 C.13∶3 D.13∶27【思路点拨】(1)知道 AB 的底面积之比、高度之比,可求体积之比;又知道密度之比,利用密度公式和重力公式可求 AB 的重力之比;(2)甲图 B 对地面的压力等于 A 和 B 的总重力,受力面积为 SB,利用压强公式求 B 对地面的压强为pB;乙图 B 对 A 的压力等于 B 的重力,受力面积为 SA,利用压强公式求 B 对 A 的压强为 pB′.再求两个压强的比值。【答案】D【解析】 【总结升华】本题考查了学生对重力公式、密度公式、压强公式的掌握和运用,确定两次的受力面 积是本题的关键,推导时要细心,防止因颠倒而出错。举一反三:【变式】两块完全相同的砖块,如图所示,叠放在水平地面上,砖块的几何尺寸是20cm×20cm×5cm,若砖块 A 对砖块 B 的压力是 FA,压强是 pA;砖块 B 对地面的压力是 FB,压强是 PB,则 FA:FB=_________________,pA:pB=_________________。                    【答案】FA:FB=1:2,pA:pB=2:15、同学们在学校体育馆进行排球训练时,班级“物理实践活动小组”的同学准备测量排球被击打落地后形变最大时对地板的压强,如图所示。 (1)写出该测量的实验原理以及需要使用的主要实验器材。(2)请你设计该测量的实验过程。(3)为了使测量的误差较小,你建议同学们在实验过程中应注意什么问题。(写出一条即可)【思路点拨】要测量排球打落地后形变最大时对地板的压强,就要测出压力和受力面积,用压力除以受力面积就是压强;用一个方格纸来测量受力面积,先将排球放在地面上,使排球落在方格纸上,排球在方格纸上的印痕就是受力面积;压力的测量可使用体重计来完成,将方格纸放在体重计上,排球放在方格纸上,用力向下压,直到排球的形变和印痕重合,读出体重计的示数,就是压力。【答案】  (1)实验原理:     实验器材:排球、体重计、方格纸(或刻度尺和白纸)  (2)实验过程:  ①使排球落在地面的方格纸(或白纸)上留下印痕;  ②把带有印痕的方格纸(或白纸)放在体重计上,用力压排球,直到排球的形变与印痕重合,得出压力 F 的大小;  ③利用方格纸(或白纸)计算出排球印痕的面积 S;  ④根据 计算出排球形变最大时对地板的压强。  (3)建议:  ①用少量水涂在排球上,使排球落在纸上后留下清晰的印痕;  ②测量压力时,应缓慢压排球,直到排球的形变与印痕边缘重合;  ③测量面积时,尽量选择规格小的方格纸(。或用笔在白纸上清晰地描出印痕的轮廓)【解析】要测量排球对地板的压强,依据的实验原理是压强公式 。由原理可知,要分别测排球对地面的压力 F 和受力面积 S 的大小,然后选择合适的实验器材,用控制变量法设计实验过程,要使测量的误差较小,应该从所测物理量的实验操作上考虑,如何使实验数据准确。【总结升华】此题考查的测量压强的办法,难点在于压力的测量,若将排球直接落在体重计上,体重计是可以测出排球发生最大形变时的压力的,但时间段是比较短的,不容易读准确。 6、如图所示,用细绳吊着一圆柱体 G,侵没在圆柱形容器的水中,G 刚好没入水面,G 的横截面积是容器的底面积的14,若匀速提起圆柱体 G,当圆柱 G 刚好离开水面时,水对圆柱形容器底的压强减小 490Pa,问此时绳沿力 F 方向拉过的距离有多长?【思路点拨】根据压强减少的数目可算出在此过程中水面下降的数目,再根据水的总体积不变,可求出 G 的体积,进而求出 G 的高度,再减去水下降的高度,就是绳拉过的距离。【答案与解析】由 p=ρgh,水面下降:Δh=Δpρg=490 Pa1 . 0×103kg / cm3×9 . 8 N / kg=0 . 05 m,G 的体积:hS4=SΔh,∴h=4Δh=0.2m。则绳拉过的距离l=h-Δh=0.15m=15cm。【总结升华】解决此题的关键为水面和物体的相对运动。
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