初中物理竞赛教程基础篇第18讲 压强 液体压强.docx

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初中物理竞赛教程基础篇第18讲压强液体压强

第18讲压强液体压强

18.1学习提要

18.1.1压力和压强

1、压力

垂直作用在物体表面并指向表面的力叫做压力。

压力的方向总是垂直于受力面。

2、压力的形变效果

一切物体表面受到压力时，都会发生形变。

大小相同的压力所产生的形变效果却并不一定相同。

压力产生的形变效果不仅跟压力的大小有关，还跟受力面积的大小有关。

3、压强

物理学上把物体单位面积上受到的压力叫做压强，某个面上受到的压力跟该受力面积的比值就等于该面受到的压强。

压强的定义式为p=F/S。

压强表示了压力的作用效果。

压强的国际单位是帕（Pa）。

帕是一个很小的单位，一张报纸平摊在水平桌面上，对桌面的压强大约是1Pa。

4、改变压强的方法

在压力一定时，增大受力面积可以减小压强，减小受力面积可以增大压强。

在受力面积一定时，增大压力可以增大压强，减小压力可以减小压强。

18.1.2液体内部压强

1、探究液体内部压强规律

（1）现象：

把食品保鲜袋套在手上，伸入盛水容器中，手会感到明显的压力。

（2）U形管压强计：

U形管压强计在实验室和生活中有着广泛的应用。

如图18-1所示，A是U形玻璃管；B是液体（水）；C是带橡皮膜的金属盒；D是软橡皮管。

（3）用U形管压强计可以研究液体内部压强。

根据U形管两侧管内液体的高度差大小，可比较橡皮膜所受到的液体压强的大小。

2、液体内部压强规律

液体内部存在着向各个方向的压强。

在同种液体内部，深度越大，该处压强也越大；在同一深度处，各个方向上的压强相等。

在不同液体内部同一深度处，密度大的液体产生的压强大。

液体内部的压强取决于液体的密度和液体的深度。

液体内部压强的计算公式为p=ρgh。

式中ρ是液体的密度，单位是kg/m3；g=9.8N/kg；深度h为液面向下到某处的竖直距离。

液体对容器底部的压力不一定等于容器中液体的重力G液。

只有当容器为柱状（圆柱体、长方体等），即满足V=Sh时，F=pS=ρghS=ρgV=G液。

3、帕斯卡定律

加在密闭液体上的压强，能够大小不变地由液体向各个方向传递。

实验表明，帕斯卡定律同样适用于密闭气体。

用于测量液体或气体内部压强的压强计就是利用了帕斯卡定律。

4、连通器

几个底部相通、上部开口的容器组成了连通器。

U形管是一种最简单的连通器。

在连通器内注入同一种液体，在液体不流动时，连通器内各容器的液面总是保持在同一水平面上。

在生活和生产中存在不少连通器，如相连通的大江、湖泊、河流构成的水网，实际上就是一个天然的连通器。

18.2难点释疑

压力和压强的辨析

1、定义的不同

根据压力的定义，垂直作用在物体表面并指向表面的力叫压力。

根据压强的定义，物体单位面积上受到的压力叫做压强。

所以压强跟压力及受力面积都有关。

2、关于方向

压力有方向，压力的方向总是和物体的受力面相垂直；压强没有方向。

3、单位的不同

压力的单位是N；压强的单位是Pa。

18.3例题精析

18.3.1压力和压强

例1关于压力的概念，下列说法中正确的是（）

A、压力的方向总是竖直向下的

B、压力的大小总是等于物体受到的重力

C、压力的方向总是和物体的接触面相垂直

D、压力的方向不一定和物体的接触面像垂直

【解析】根据压力的定义，垂直作用在物体表面上并指向物体表面的力叫压力。

所以，压力的方向总是和物体的接触面相垂直。

【答案】C

例2关于压强的大小，下列说法中正确的是（）

A、只跟压力有关B、只跟受力面积有关

C、跟压力及受力面积都有关D、跟压力及受力面积都无关

【解析】压强的定义是“物体单位面积上所受到的压力较做压强”，所以，压强大小跟压力及受力面积都有关。

【答案】C。

18.3.2压力的图示

例3如图18~2（a）所示，斜面上的物体对斜面的压力为6N，请在途中用力的图示法画出斜面受到物体的压力；如图18-2（b）所示，用5N的水平方向的力将一个重力为3N的木块压在竖直的墙壁上，用力的图示法作出墙面受到的压力。

【解析】根据物体对斜面的压力，可知受力物体是斜面，所以力的作用点应该画在斜面上，力的方向垂直于斜面；根据墙面受到的压力，可知受力物体是墙面，所以力的作用点应该画在墙面上，力的方向垂直于墙面。

【答案】受力情况分别如图18-2的（c）和（d）所示。

17.3.3压强大小的简单比较

例4如图18-3所示，三个用同种材料制成的实心圆柱体A、B、C放在水平桌面上。

它们的高度相同，但底面积不同，且SA>SB>SC，则它们对桌面压强的大小关系为（）

A、pA>pB>pC

B、pA=pB=pC

C、pA

D、无法判断

【解析】根据p=F/S，由于F=G=mg=ρVg=ρShg，所以p=F/S=ρgh。

因为三个圆柱体的材料相同，即密度ρ相同，高度h相同，所以它们对桌面的压强相同。

【答案】B。

18.3.4压强的计算

例5滑雪的人的质量为60kg，两只脚上的滑雪板每块长2m、宽0.1m，每块滑雪板的重力为40N，滑雪的人和滑雪板对水平雪地的压强为多大？

【解答】水平雪地受到的压力大小应是人的重力和两块滑雪板的重力之和，即

F=G人+G板=mg+G板=60kg×9.8N/kg+2×40N=668N

由于滑雪板有两块，水平雪地的受力面积也是两块滑雪板的面积之和，有

S=2×2m×0.1m=0.4m2

所以滑雪板对雪地的压强

p=F/S=668N/0.4m2=1670Pa

例6质量为0.975kg的正方体铁块（ρ铁=7.8×103kg/m3）放在面积为1m2的水平桌面的中央。

求

（1）铁块的体积；

（2）铁块对桌面的压强。

【解答】

（1）铁块的体积V=m/ρ=0.975kg/（7.8×103kg/m3）=1.25×10-4m3

（2）铁块的边长L=V1/3=（1.25×10-4m3）1/3=5×10-2m

铁块的底面积S=L2=2.5×10-3m2，小于水平桌面的面积，所以受力面积应为2.5×10-3m2。

铁块对桌面的压力为

F=G=mg=0.975×9.8N/kg=9.555N

所以铁块对桌面的压强p=F/S=9.555N/2.5×10-3m2=3882Pa

18.3.5液体压强的比较

例7如图18-4所示，两只圆柱形容器A、B，它们的容积相等，但高度和底面积都不相等，A和B都盛满水且放在水平桌面上，下列关于两容器底面受到水的压强p和压力F的比较中，正确的是（）

A、pA>pB，FA=FB

B、pA

C、pA=pB，FA=FB

D、pA

【解析】根据液体压强公式p=ρgh，因为ρA=ρB，hA

而F=pS=ρghS=ρgV，因为ρA=ρB，VA=VB，所以FA=FB。

【答案】D。

【反思】也可以这样分析，因为A、B是都盛满水的圆柱形容器，且VA=VB，则有GA=GB，且FA=GA，FB=GB，所以FA=FB。

又因为SA>SB，而pA=FA/SA，pB=FB/SB，所以pA

18.3.6液体压强的计算

例8底面积为0.03m2的薄壁容器放在水平桌面上，自重为2N，其内装有重力为10N的水，水面离底面高度为30cm，求

（1）水对容器底面的压强；

（2）水对容器底面的压力；（3）容器对水平桌面的压力；（4）容器对水平桌面的压强。

【解答】

（1）水对容器底部的压强p1=ρgh=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.3m=2.94×103Pa

（2）水对容器底部的压力F1=pS=2.94×103Pa×0.03m2=88.2N

（3）容器对水平桌面的压力F2=G容+G水=2N+10N=12N

（4）容器对水平桌面的压强p2=F2/S=12N/0.03m2=400Pa

18.4强化训练

A卷

1、作用在物体表面上并指向表面的力叫做压力。

压力产生的效果跟和有关。

2、叫做压强。

用300N的压力作用在2m2的面积上，产生的压强是帕，它的意思是。

3、在松软的泥地上垫一块木板行走就不会陷下去，这是因为垫了木板后可以增大

，减小。

4、把一块砖平放、侧放、竖放在水平地面上，这三种放法对地面的压力（选填“相等”或“不相等”），放时压强最大，放时压强最小。

5、按图18-5试一试，两指面凹陷程度是（选填“相同”或“不相同”）的。

这表明。

6、一块砖的长、宽、厚分别为20cm、10cm、5cm，质量为1.5kg，将它平放在水平地面上，它对地面的压强等于Pa；如果将它沿竖直方向截去一半，并把截下的半块砖叠放在剩下的半块砖上，这时砖对地面的压强等于Pa。

7、一边长20cm的正方体放在水平地面上，正方体的密度是2.7×103kg/m3，则它对地面的压强是Pa；如果在正方体的上表面竖直向下打穿一个底面积为100cm3的圆柱形的孔，则余下部分对地面的压强是Pa。

8、如图18-6所示，木块G放在水平桌面上，若在木块上加4N的压力，使木块对桌面的压强变为原来压强的1.5倍，则木块重N。

9、一合金圆柱体高2m，竖直放在水平地面上，测得它对地面的压强为1.568×105Pa，则该合金的密度为kg/m3。

10、甲、乙两个实心正方体，质量相等。

甲的密度大于乙的密度，将两个正方体都放在水平桌面中央（底面积均不超过桌面），它们对桌面的压力F甲F乙，对桌面的压强p甲p乙（选填“大于”、“等于”或“小于”）。

11、如图18-7所示，已知重为25N的物体静止放置在水平面上，用力的图示法画出物体对地面的压力。

12、如图18-8所示，已知在斜面上处于平衡状态的物体重20N，它对斜面的压力为15N，用力的图示法画出它对斜面的压力。

13、如图所示18-9所示，A物体处在墙角，受到的水平推力为10N，受到的重力为8N，试用力的图示法画出物体A对竖直墙壁和水平地面的压力。

14、如图18-10所示，放置在水平地面上的物体A重18N，受到竖直向上的拉力为6N，用力的图示法画出物体A对地面的压力。

15、关于重力和压力的说法，下列叙述正确的是（）

A、压力总是由重力产生的

B、压力和重力是作用在用一物体上的一对平衡力

C、压力的大小可能等于重力的大小

D、压力是竖直作用在物体表面上的力

16、关于压强的概念，下列说法正确的是（）

A、压强就是压力的强弱B、压力很大时，压强不一定打

C、压力很小时，压强一定不大D、只要受力面积很小，压强一定大

17、在讨论压强大小的条件时，正确的说法是（）

A、物体受到的重力越大，产生的压强越大

B、物体的受力面积越大，产生的压强就越小

C、物体所受的压力越大，受力面积越小，产生的压强越大

D、以上三种说法都可以

18、用20N的水平力把重力为10N的木块紧压在竖直的墙壁上，这时木块对墙壁的压力是（）

A、10NB、15NC、20ND、30N

19、重力为100N的长方体放在水平地面上，与地面的接触面积为0.1m2，现用一个大小为20N的力竖直作用在物体中央，则物体对地面的压强（）

A、一定是1200PaB、可能是1000Pa

C、可能是800PaD、可能是200Pa

20、几块完全相同的砖，如图18-11所示放在水平地面上，对地面的压强（）

A、图（a）和图（b）一样B、图（b）和图（c）一样

B、图（a）和图（c）一样D、图（a）、图（b）和图（c）都一样

21、有一密度均匀的长方体钢铁，被截成A、B两块，如图18-12所示。

已知LA：

LB=2:

1，则它们对水平桌面的压力和压强之比为（）

A、FA：

FB=2:

1，pA：

pB=2:

1B、FA：

FB=1:

2，pA：

pB=1:

1

C、FA：

FB=1:

2，pA：

pB=2:

1D、FA：

FB=2:

1，pA：

pB=1:

1

22、甲、乙两个长方体的形状大小相同，各自的边长之比都是1:

2:

3，甲的密度是乙的3倍。

将甲长方体平放在水平地面上，乙长方体竖放在水平地面上，比较它们对地面的压强，则（）

A、甲对地面压强大B、乙对地面压强大

C、甲、乙对地面压强相同D、条件不足，无法比较

23、一名初中学生的质量为45kg，他每只脚接触地面的面积为1.5×10-2m2。

当该学生行走时，求：

（1）水平地面受到的压力F；

（2）学生对水平地面的压强p。

B卷

1、在水平桌面上放有两个体积相等的圆柱体，它们的高度之比是1:

2，密度之比是2:

3，则它们所受重力之比是，对桌面的压强之比是。

2、将水倒满如图18-13所示的容器后，A、B、C三个橡皮膜向外凸出，说明液体对容器有压强的作用；其中处橡皮膜凸出的程度最大，由此可以说明液体的压强随的增大而增大；若将此容器中换装入相同深度的酒精后，A、B、C三个橡皮膜凸出的程度都比原来，这说明液体的压强还与液体的有关。

3、如图18-14所示，容器里装有密度为800kg/m3的液体，液体在图中A点的压强pA=

。

在与A点同一水平面上的B点的压强pB=，液体对容器底部的压强p=，液体对容器底部的压力液体受到的重力。

（选填“大于”、“小于”或“等于”）。

4、U形管压强计是研究液体的主要工具，如果U形管内两液面的高度差越大，则表示金属盒橡皮膜处液体的压强；若压强计的金属盒放入液体内部的某一深度，只改变橡皮膜的方向，这时U形管两边液体的高度差将，这说明同一深度液体向各个方向。

5、下列各种事例中，属于增大压强的是（）

A、铁路上的钢轨铺在枕木上B、房屋的墙基砌得比墙宽

C、坦克上装有两条履带D、刀刃磨得很锋利

6、仓库的长方体围墙对地面有压力和压强，现因该围墙太薄太低，故把它加厚、加高为原来的2倍。

这样围墙对地面的压力和压强与原来比较，则有（）

A、压力是原来的2倍，压强是原来的2倍

B、压力是原来的4倍，压强是原来的2倍

C、压力不变，压强不变

D、压力是原来的4倍，压强不变

7、两个用同一材料制成的均匀圆柱体，高度相同，它们的质量之比为3:

2，现把它们都竖直放在水平面上，则它们对地面的压强之比为（）

A、3:

2B、1:

3C、1:

1D、条件不足，无法比较

8、甲、乙两个物体放在水平桌面上，它们对桌面的压力之比是2:

1，与桌面的接触面积之比是3:

4，则它们对桌面的压强之比是（）

A、2:

3B、3:

5C、8:

3D、3:

1

9、如图18-15所示，两个完全相同的铁块都放在桌面上，但A与桌面的接触面积较大，先比较A、B对桌面的压力和压强的大小，下列判断正确的是（）

A、A对桌面的压力大，A对桌面的压强也较大

B、B对桌面的压力大，B对桌面的压强较小

C、A和B对桌面的压力一样大，但A对桌面的压强较大

D、A和B对桌面的压力一样大，但A对桌面的压强较小

10、一长方体形的砖块，长、宽、高之比为1:

4:

8，若把它按不同方位放置于水平地面时，它对地面所产生的压强的最小值与最大值之比为（）

A、1:

8B、1:

4C、1:

2D、1:

16

11、将平底杯子放在桌面上，杯子对桌面的压强为p1，若将杯子倒扣在桌面上，杯子对桌面的压强为p2，则有（）

A、p1>p2B、p1=p2C、p1

12、缝衣针的针尖做得很尖，目的是（）

A、为了增大压力B、为了增大接触面积

C、为了使车行驶得平稳D、为了减小轮子与地面的摩擦

13、大型载重平板汽车，装有许多轮子，这样做的主要目的是（）

A、为了减小对地面的压力B、为了减小对地面的压强

C、为了使车行驶得平稳D、为了减小轮子与地面的摩擦

14、如图18-16所示，两个立方体A、B对水平地面的压强相同，则以下判断正确的是（）

A、A的高度大，因而A的密度大

B、B的高度小，因而B的密度大

C、A与B的密度应该相等

D、条件不足，无法比较它们的密度

15、下列说法中不正确的是（）

A、在同一深度，液体密度越大时，压强越大

B、在同一种液体内部，深度越大时，压强越大

C、由于液体有重力才产生了压强，所以向下的压强在同一深度大于向上的压强

D、在同一深度，液体向各个方向的压强相等

16、计算压强的公式有p=F/S和p=ρgh，关于这两个公式的适用范围，下面说法中正确的是（）

A、两式都是普遍适用于固体、液体和气体

B、p=F/S普遍适用于固体、液体和气体，但p=ρgh一般适用于液体

C、p=F/S只适用于固体，p=ρgh一般适用于液体

D、p=F/S只适用于固体，p=ρgh普遍适用于固体、液体和气体

17、三个相同的量筒里装有相同体积的水，用细绳拴着质量相等的实心铝块、铜块、铁块，分别浸没在各量筒的水中，不触及量筒底部，水没有溢出，则水对量筒底部的压强（已知ρ铜>ρ铁>ρ铝）（）

A、放铜块的最大B、放铁块的最大

C、放铝块的最大D、三个一样大

18、假设某冰面能够承受的最大压强是9×104Pa，求：

（1）一名质量为60kg的学生站在冰面上，他每只脚接触冰面的面积是1.5×10-2m2，冰会破裂吗？

（2）冰橇质量是30kg，跟冰面的接触面积是1.5×10-1m2，冰橇上载重多少千克时会发生危险？

19、一长方体合金块质量为30kg，底面积为4×10-2m2.把它放于水平桌面上时，有1/4的面积伸出桌面，求：

（1）合金对水平桌面的压力；

（2）合金块对水平桌面的压强。

强化训练答案

A卷

1.垂直，压力大小，受力面积大小

2.单位面积上受到的压力，150，每1m2的受力面积上受到的压力为150N

3.受力面积，压强

4.相等，竖，平

5.不相同，在压力相等时，受力面积不同，压力作用效果不同

6.735，1470

7.5292，5292

8.8

9.8000

10.等于，大于

11.~14.略

15.C16.B17.C18.C19.C20.B21.D22.C

23.441N，29400Pa

B卷

1.2:

3，1:

3

2.器壁，C，深度，小，密度

3.784Pa，784Pa，2352Pa，大于

4.内部压强，越大，不变，压强相等

5.D6.B7.C8.C9.D10.A11.C

12.C13.B14.B15.C16.B17.C

18.

（1）不会；

（2）1347.6kg

19.294N，9800Pa