专题三压强与浮力Word文档格式.docx
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垂直作用在物体表面的力。
2.压强:
物体单位面积上受到的压力,单位是帕斯卡,计算公式:
p=F/S。
3.液体内部压强规律:
深度为h处,密度为ρ的液体,内部压强为p=ρgh。
4.连通器:
上端开口,下部连通的容器。
连通器内装有静止的同种液体时,各容器的液面总保持相平。
5.流体压强与流速的关系:
流速大的地方压强小。
6.大气压强:
大气对浸在它里边的物体的压强。
马德堡半球实验证明了存在大气压强。
7.标准大气压:
通常把等于760毫米水银柱的大气压叫标准大气压。
1标准大气压等于1.01325×
105帕,一般计算时可取1.01×
105帕。
8.大气压的变化:
大气压随高度的增加而减小,一切液体的沸点,都是气压减小时降低,气压增大时增高。
要点简析:
垂直作用在物体表面上的力叫做压力。
压力可以由物体表面上的被支持物的重力产生,但是,压力不一定都是由物体的重力产生的,它可以由任意施力物体所施加的作用力产生。
2.要注意,利用压强公式计算压强时,只有压力用牛顿作单位,受力面积用米2作单位时,压强的单位才是帕斯卡(牛顿/米2),所以,在计算之前,必须先把力的单位和受力面积的单位换算成国际单位,同时,还要注意分析在所研究的问题中,压力的受力面积究竟是多少(如人站立时是两只脚接触地面,行走时是一只脚接触地面,拖拉机是两条履带接触地面)。
3.液体的内部压强,由于液体有重力,所以液体内部存在压强,由实验可知:
液体内部向各个方向都有压强;
压强随深度的增加而增大;
但在同一深度,液体向各个方向的压强相等。
液体内部压强可由下式计算:
p=ρgh
应用这个公式时要注意以下三个问题:
(1)该公式只计算静止的液体所产生的液体内部的压强,不包括液面上大气所产生的压强。
(2)公式中ρ为液体的密度,h表示液体的深度(指研究点到液面的距离)而不是距容器底部的高度。
(3)使用此公式时,只有h用米做单位,ρ以千克/米3做单位,求出的压强单位才是帕斯卡,(g为常数,等于9.8牛顿/千克)。
4.空气对浸在它里面的物体所产生的压强叫大气压强,简称大气压。
(1)大气压强的实验测定:
托利拆利实验。
(2)标准大气压值:
在纬度45°
的海平面上,温度是0℃时,相当于76厘米水银柱高的大气压,叫标准大气压。
76厘米汞柱(760毫米汞柱)
1.01×
105帕斯卡(国际单位)
1.013千克/厘米3(工业大气压)
1013毫巴(用于气象)
(3)大气压强随高度升高而减小,大约每升高12米,大气压强降低1毫米汞柱,这是由于空气的密度随高度升高而减小的缘故。
(4)由于大气的深度h不可测定,且大气的密度又随高度而变化,所以大气的压强不能用液体压强的关系式来计算。
常用气压计来测量。
(5)一切液体的沸点,都是气压减小时降低,气压增大时升高。
5.连通器里如果只有一种液体,在液体不流动的情况下,各容器中的液面总保持相平,如果连通器里装有密度不同的两种液体,当液体不流动时,密度大的液体的液面总是低于密度小的液体的液面。
6.帕斯卡原理,说明了静止液体对外加压强的传递规律。
帕斯卡原理的内容:
加在密闭液体上的压强,能够大小不变地被液体向各个方向传递。
注意:
该原理所指液体为静止的液体,而所传递的压强为外加压强。
液压机原理:
由帕斯卡原理可知,加在小活塞上的压强被液体大小不变地传递给大活塞。
大活塞面积是小活塞面积的多少倍,在大活塞上得到的压力就是加在小活塞上的压力的多少倍。
这就是液压机可以得到很大压力的原因。
二.浮力
知识结构示意图:
主要知识点:
1.浮力:
浸在液体或气体中的物体,受到的液体或气体对它的作用力。
浮力的方向竖直向上。
2.阿基米德原理:
浸入液体里的物体受到液体向上的浮力。
浮力的大小等于物体排开液体的重力。
F浮=G排。
3.物体的浮沉:
浸没在液体中的物体
当F浮<G物时下沉
当F浮=G物时悬浮
当F浮>G物时上浮
4.漂浮:
物体一部分浸在液体中,另一部分在液面上方,此时浮力等于物重。
要点简析
1.浮力的产生原因:
浸在液体中的物体,如以正方体为例,它的左右、前后四个面在同一深度,所受的压力互相平衡。
上、下两底面由于深度不同,则压强不同,下面的压强比上面的压强大,从而使物体受到的向上的压力比向下的压力大,这两个压力之差就形成了液体对物体的浮力。
2.应用阿基米德原理应注意:
(1)浮力的大小只与物体所排开液体的体积及液体的密度有关,而与物体所在的深度无关。
(2)如果物体只有一部分浸在液体中,它所受的浮力的大小也等于被物体排开的液体的重力。
(3)阿基米德原理不仅适用于液体,也适用于气体。
物体在气体中所受到的浮力大小,等于被物体排开的气体的重力。
3.用阿基米德原理测密度:
(1)测固体密度:
称出物体在空气中的重力,而后把物体完全浸在水中,称出物体在水中的重力,两次重力之差便是物体在水中所受浮力,根据阿基米德原理便可算出物体的密度。
(2)测液体密度,称出某一物体在空气中的重力、在水中的重力及被测液体中的重力。
根据物体在水中重力与在空气中重力之差用阿基米德原理可算出物体的体积即排开的被测液体的体积,根据物体在空气中的重力与在被测液体中的重力之差可以知道物体所排开的被测液体的重力,于是便可算出液体的密度。
4.有关浮力问题的解题思路:
浮力问题是力学的重点和难点。
解决浮力问题时,要按照下列步骤进行:
(1)确定研究对象。
一般情况下选择浸在液体中的物体为研究对象。
(2)分析物体受到的外力。
主要是重力G(mg或ρ物gV物)、浮力F浮(ρ液gV排)、拉力、支持力、压力等。
(3)判定物体的运动状态。
明确物体上浮、下沉、悬浮、漂浮等。
(4)写出各力的关系方程和由题目给出的辅助方程。
如体积间的关系,质量密度之间的关系等。
(5)将上述方程联立求解。
通常情况下,浮力问题用方程组解较为简便。
(6)对所得结果进行分析讨论。
【典型例题】
例1.将图2所示的长方体,从中间切开变成完全相同的两块,并将一块按照图中所示放在另一块的上面。
若长方体放在水平桌面上,则长方体对桌面的前、后两次压强之比P1:
P2为(
)
A.2:
1
B.1:
2
C.1:
D.1:
4
分析:
切开前后,长方体对桌面的压力不变,均等于重力G。
切开前,长方体压桌面时的受力面积为S;
切开后,长方体只有一半压桌面,受力面积减为S/2。
由此可知,p1=G/S;
p2=2G/S;
p1∶p2=1∶2。
选项B正确。
若分析切开后两块长方体之间的压强,则受力面积只是相互接触的一部分,比S/2还要小。
当然,此时压力也为G/2。
应当注意:
受力面积是物体承受压力的实际面积,而不是受压物体的总面积。
解答:
B
例2.在如图3所示的装有水的容器中,A、B、C三点所受到的水压强pA、pB、pC之间的关系为(
A.pB>pA、pA=pC
B.pB>pA、pA>pC
C.pB=pA、pA=pC
D.pB=pA、pA>pC
容器内装有水时,无论在水中还是在与水接触的侧壁、底部、上部,都受到水的压强,压强的大小都由p=ρgh决定。
求解液体内部压强的关键是深度h。
要记住,深度要从液体的自由表面,即液体与气体的接触面计算,是观察点与自由表面之间的竖直距离。
本题中,水的自由表面在D处。
图中A、B在同一高度,与D之间的竖直方向距离相同,h相等,所以pA=pB。
C点在A、B的上方,与D之间的竖直方向距离较小,也就是深度h较小,所以pC<pA。
结论是选项D正确。
选项A、C认为A、C两点均在容器的上底处,其上方没有水,误以为没有水的压强。
应当清楚,在容器内与水接触的各部分均受水的压强,也均由ρgh决定。
如果在A点或C点开一个小孔,可看到容器中的水会从孔中喷出。
选项B认为B点上方的水多,产生的压强应当大,这也是错误的。
水是流体,它可以把加在它上面的压强,等大地向各个方向传递。
D
例3.在如图4所示的质量相等的三个容器中,分别装入高度相同的同种液体。
已知三个容器的下底面积相同。
则容器底部受到水的压力的关系为F甲________F乙,F乙_________F丙,F丙__________F甲。
由液体内部压强公式p=ρgh可知,三个容器内装有同种液体,ρ相同;
液体的高度相同,也就是下底的深度h相同。
结论是三个容器底部的压强p相同,压力F=p·
S也相同。
很容易看出,底面积相同而形状不同的容器内,装有液体的质量、重力是不同的。
甲容器内的液体重力G甲最大,丙容器内的液体重力G丙最小。
为什么G甲>G乙>G丙,而F甲=F乙=F丙呢?
由图5可以看出,容器乙的侧壁是直立的,其底部受到的压力F乙=p乙S=ρghS。
容器乙内液体的重力G乙=ρgV乙,V乙=hS。
所以乙容器下底受到的压力与液体的重力相等。
容器甲下底受到的压力F甲=p甲S=ρghS。
容器甲内液体的重力G甲=ρgV甲。
hS为虚线内的体积,V甲>hS,所以G甲>F甲。
从物理的角度讲,虚线外部的液体压在侧壁上,使下底部承受的压力比液体的重力小。
容器丙下底受到的压力为F丙=p丙S=ρghS。
容器丙内液体的重力G丙=ρgV丙。
可以看出hS>V丙,所以G丙<F丙。
从物理的角度讲,侧壁对水有斜向下的压强,使下底受到的压力加大。
=,=,=
例4.在弹簧秤下挂一个物体。
物体在空气中时,弹簧秤的示数为4牛;
浸没在水中时,弹簧秤的示数为3牛,求该物体的密度。
固体的密度ρ=m/V,浮力F浮=ρ液gV排,物重G=mg。
如果根据物体受力平衡时各力的关系,物体全浸时V=V排的关系等,求出物体的质量m、体积V,便可确定物体的密度。
弹簧秤的示数表示秤对物体拉力的大小。
物体在空气中时,可认为秤的示数为物体的重力;
物体浸在水中时,可认为秤的示数为物重与浮力的差值。
设物重为G,物体密度为ρ,体积为V,水的密度为ρ水,弹簧秤的两次示数分别为F1=4牛,F2=3牛。
G=ρgV=F1
G-ρ水gV=F2
两式相减,得ρ水gV=F1-F2。
此式与ρgV=F1相比,得:
将F1、F2及ρ水=1.0×
103千克
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