固体压强和液体压强2.docx
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固体压强和液体压强2
固体压强和液体压强
(一)固体压强
一、压力
1、定义:
垂直压在物体表面上的力叫压力
2、三要素
(1)方向:
垂直于接触面指向受力物体
(2)作用点:
被压物体表面
(3)大小:
例1:
如图,画出物体A对斜面的压力示意图。
例2:
物体A为10N,物体B为20N,问A对B的压力大小和B对地面压力大小。
3、压力的作用效果
思考:
利用一支一端削好的短铅笔,用食指和大拇指轻轻夹着两头,提问:
两个手指的感觉一样吗?
为什么两个手指的感受不同呢?
若加大力气夹着两头,感觉怎样?
猜想:
压力的作用效果与压力大小、受力面积有关。
实验器材:
小木桌,海绵,小砝码
实验方法:
控制变量法,转换法(实验中通过海绵的形变程度表示压力的作用效果)
实验过程:
(1)图甲、乙,验证压力的作用效果与压力的关系
(2)图乙、丙,验证压力的作用效果与受力面积的关系
实验结论:
当受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显
当压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显
例3:
在探究“压力的作用效果跟什么因素有关”的实验中,某小组同学做了如图所示的实验.
(1)通过显示压力的作用效果.
(2)比较两图,可知受力面积相同时,压力越,压力的作用效果越明显.
(3)比较a、c两图可知:
。
练习:
1、一头质量为6×103kg的大象,它的重力为 N,若大象抬起一条腿,它对地面的压力 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(g取10N/kg)
2、作出图中物体对各支持面的压力的示意图。
3、小敏利用海绵、桌子和砝码进行了如图探究实验。
下列对整个探究活动的分析不正确的是( )
A.探究的问题:
压力的作用效果与什么因素有关
B.探究的方法:
控制变量法
C.探究过程分析:
通过观察海绵凹陷面积大小判断受力效果
D.探究的结论:
压力的作用效果与压力的大小和受力面积大小有关
二、压强
1、定义:
物体单位面积上受到的压力叫压强。
2、物理意义:
表示压力的作用效果。
3、符号:
P单位:
Pa(帕斯卡,简称帕)
4、计算公式:
其中F为压力大小(单位N),S为受力面积(单位m2)
例4:
小理同学的质量为50kg,他站立在承平地面时,双脚鞋底与地面接触面积约为0.04m2.求:
(1)小理同学的重力;
(2)小理同学对地面的压强
例5:
质量为45kg的某同学站在水平地面上,两脚与地面的总接触面积为300cm2,则他对地面的压强Pl=Pa,若他走路时对地面的压强为P2,则有PlP2(填“>”、“<”或“=”)。
(取g=l0N/kg)
压强计算公式推导
特例:
放在水平地面直柱体F=G=mg=ρvg
例8:
如图所示,由同种材料制成的实心圆柱体A、B放在水平地面上,GA>GB,SA>SB,圆柱体对地面的压强较大。
5、生活应用
书包带要做宽些斧刃磨得很锋利
减小压强途径:
减小压力,或者增大受力面积,如:
铁路钢轨铺枕木、坦克安装履带、书包带较宽等。
增大压强途径:
增大压力,或者减小受力面积,如:
缝一针做得很细、菜刀刀口很薄
例6:
有些公共汽车配备逃生锤,遇到紧急情况时,乘客可以用逃生锤打破玻璃逃生,为了更容易打破玻璃,逃生锤外形应选择图中的( )
ABCD
例7:
一位同学在结冰的湖面上行走时,突然发现脚下的冰即将断裂,他应采取的措施是( )
A.站住不动 B.就地伏在冰面上慢慢向岸边挪动
C.迅速走开 D.踮着脚尖轻轻走开
练习:
1、图是小聪同学在探究甲、乙两种不同圆体物质的质量与体积的关系时得出的图像,用上述两种物质分别做成a、b两个实心正方体,b的边长是a的2倍,把它们放在水平地面上,a,b两物体对水平地面的压强之比为()
A.pa:
pb=1:
8
B.pa:
pb=1:
4
C.pa:
pb=l:
2
D.pa:
pb=1:
l
2、盲道是为盲人提供行路方便和安全的道路设施,一般由两种砖铺成,一种是条形引导砖,引导盲人放心前行,称为行进盲道;一种是带有圆点的提示砖,提示盲人前面有障碍,该转弯或上、下坡了,称为提示盲道。
砖上的条形或圆点高出地面5cm,当盲人走在上面时( )
A.增大了脚底的压力,使脚底产生感觉
B.增大了脚底的压强,使脚底产生感觉
C.减小了脚底的压力,使脚底产生感觉
D.减小了脚底的压强,使脚底产生感觉
3、3. 如图10所示,实心均匀正方体A,B放置在水平地面上,受到的重力均为64牛,A的边长为0.2米,B的边长为0.3米。
①求正方体A对水平地面的压强
②求正方体A. B的密度之比ρA:
ρB
③若正方体A、B上沿水平方向分别截去相同的厚度h后.A、B剩余部分对水平地面的压强PA1和PB1.请通过计算比较它们的大小关系及其对应的h的取值范围.
(二)液体压强
一、体验液体压强的存在
1、一个注满水的塑料袋,用手托其表面,你的感觉是什么?
用手轻拍它的侧面,你感觉到什么?
2、在塑料杯子上挖几个小孔,先用胶布封住,注满水,撕下胶布,观察到什么现象?
二、产生液体压强的原因
如图所示,A图在两端开口的玻璃管下方扎上橡皮膜,B图在侧边开口处扎上橡皮膜,会出现右图所示的现象。
分析:
液体由于受到重力作用,对容器底部有向下的压强;另一方面液体具有流动性,所以液体对容器壁也有压强。
三、液体内部压强的特点
1、介绍压强计
①测量液体内部压强的仪器:
U形管压强计
②原理:
当探头的橡皮膜受到压强时,U形管中两边的液面会形成高度差
③使用方法:
无力作用薄膜时,U形管两液面高度差为0;用手压薄膜时,U形管两液面会产生高度差;对薄膜的压强越大,U形管两液面高度差越;例如图丙,当把压强计探头向下放入液体中时,U形管左右两侧液面出现高度差,说明液体对浸入其中的物体有______的压强(向上、向下)。
2、实验探究:
液体内部压强的特点
猜想A在同一深度,液体内部向各个方向都有压强,且向各个方向的压强相等;
猜想B液体的压强跟深度有关;
猜想C在深度相同时,不同液体的压强还跟它的密度有关.
实验步骤:
为了检验上述猜想是否正确,进行了各图所示的操作:
序号
液体
深度
/cm
橡皮膜方向
压强计液面高度差
/mm
A
水
3
向前
6
B
3
向下
6
C
3
向上
6
D
1
向下
2
E
6
向下
12
F
盐水
6
向下
14
分析论证:
①比较代号为A.B.C三个图,可以说明猜想A正确;
②比较代号为B.D.E.三个图,可以说明猜想B正确;
③比较代号为E.F两个图,可以说明猜想C正确.
结论:
液体内部压强的特点:
①液体内部朝各个方向都有压强;在同一深度,各方向压强相等;
②同种液体(密度相同),深度越大,液体的压强越大;
③在深度相同时,液体的密度越大,压强越大。
例1:
图中,_______小孔处喷出水的距离最远,说明液体对容器的侧壁有压强。
深度越_____,液体的压强越_______
例2:
如图所示的四种河堤设计方案,其中最合理的是,原因是。
例3:
如图所示,甲、乙两个相同的烧杯中分别盛有水和盐水,液面相平,,A.B在同一深度,比较A.B..C三点的压强大小,则PA____PC,PA____PB
练习:
1、在研究液体压强的实验中,进行了如图所示的操作:
(1)实验前,应调整U型管压强计,使左右两边玻璃管中的液面。
(2)甲、乙两图是探究液体压强与的关系。
(3)要探究液体压强与盛液体的容器形状是否有关,应选择:
。
两图进行对比,结论是:
液体压强与盛液体的容器形状。
(4)要探究液体压强与密度的关系,应选用两个图进行对比。
(5)在图丙中,固定U型管压强计金属盒的橡皮膜在盐水中的深度,使金属盒处于:
向上、向下、向左、向右等方位,这是为了探究同一深度处,液体向的压强大小关系。
2、在研究液体压强的实验中,老师出示了如图甲所示的装置,并向装置中加入一定量的水,此时你观察到的现象是,这说明液体对容器底有压强.稍后老师拿出如图乙的压强计准备探究液体内部是否存在压强,而小明认为没必要,利用图甲装置即可.于是小明将图甲装置缓慢地浸入水中,你将观察到.若要探究液体内部压强的特点,更适合(填“甲”或“乙”),并说明理由。
3、四个碗中均盛满水,用力的示意图表示了碗壁上所受的水的压力,大体来说,其中正确的应该是()
四、液体压强的大小
1、假设:
要知道某种液体(密度ρ)某一深度(h)的压强(p)有多大,可以设想在此处有个水平放置的平面,计算这个平面上方液柱
(把液柱当作固体)对这个平面的压强(如图)即可。
设平面在液面下的深度为h,平面的面积为S,求P=?
(用题目给出的符号写表达式)
①水柱体积V=Sh
②水柱质量m=ρV=ρSh
③水柱重力G=mg=ρShg即水柱对底面压力大小F=ρShg
④底面受到压强p=ρhg
结论:
液体压强的计算公式:
p=ρhg
注意h的含义:
从液体表面到该点的竖直距离.
2、理解压强公式
①单位:
密度ρ用,深度h用。
②液体的压强与液体的受力面积、体积、形状等因素均无关,只跟和有关。
③适用范围:
凡是液体产生的压强,都可用p=ρgh来计算和讨论。
④区别p=F/S和p=ρgh两个公式的不同,p=F/S是从压力出发的定义式,对固体、液体、气体都普遍适用,在研究物体压强时,一般都是从这个定义出发;但液体由于压力不好确定,所以常用p=ρgh来确定液体内部的压强。
练习:
例4.如图所示,当试管从倾斜放置到竖直放置的过程中,水对试管底部的压强()
A.变大
B.不变
C.变小
D.无法确定
例5.甲、乙两种液体内部的压强与深度关系的图.设液体甲的密度为ρ甲,液体乙的密度为ρ乙,则ρ甲、ρ乙的关系是()
A.ρ甲=ρ乙B.ρ甲<ρ乙
C.ρ甲>ρ乙D.无法确定
3、液体压力的计算
区分固体压力:
放在水平地面的物体F=G,得压强p=F/S
液体压力:
由p=ρhg,p=F/S得压力F=pS=ρhg·S
练习:
1、(多选)瓶内装部分水后密封放置(图甲),水对瓶底的压强为P,压力F;若将其倒放(图乙)水对瓶盖的压强为P/,压力F/,则()
A.P>P/B.P<P/
C.F>F/D.F=F
2、如图所示两端封口的圆台形玻璃容器中盛了一定量的水,水和容器共重70N,容器的下底面积为300cm2,放在水平木板上,水的高度为30cm,则容器底受到水的压强为Pa,压力为N;木板受到容器的压力为N,压强为Pa。
3、珠江上,一艘船的船底在水下0.5m处被撞了一个洞,洞口的面积为10cm2,用来堵洞的堵塞物受到水的压力为是多少?
(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/Kg)
五、液体压强的应用——连通器
1、定义:
上端开口,下端相连的容器叫连通器。
2、连通器原理:
连通器中只有同种液体,在液体不流动的情况下,各容器中的液面高度总是相同的(液面保持相平)。
3、连通器的实例
(1)水壶和壶嘴
组成连通器
(2)锅炉与外面的水位计
组成连通器
(3)水塔与自来水管
组成连通器
连续
1:
在图示的几种情况中,不能称为连通器的是()
2:
如图所示,甲、乙两容器间有一斜管相通,中间有阀门K控制,容器中装有水,且两容器中水面相平,则()
A.打开阀门K后,由于水受重力作用,水将从甲流到乙
B.打开阀门K后,由于b处的压强大于a处的压强,水将从乙流到甲
C.打开阀门K后,因为甲、乙两容器中液面高度相等,所以水不会流动
D.打开阀门K后,因为乙中的水多,所以从乙流到甲
课后练习
(固体压强练习)
1、海滩上常见“车螺”(学名“文蛤”)与“刺螺”两种贝壳,“车螺”外壳光滑,“刺螺”外壳有很多刺,当不小心踩到“刺螺”上时会很痛,甚至伤脚,这是因为踩“刺螺”时( )
A.压力变大B.压力变小C.压强变大D.压强变小
2、研究表明,太阳光对被照射的物体也具有力的作用,利用这一现象制成的太阳帆可以为太空飞船提供动力。
设一个太阳帆的面积为1×104m2,正对太阳时受到光的压强为9×10-4Pa,则太阳帆受到光的压力为________N。
3、如图所示,A、B两长方体叠放在一起,放在水平桌面上,A的密度为ρA,底面积为SA;B的密度为ρB,底面积为SB,若A对B的压强与B对桌面的压强恰好相等,则它们的厚度之比hA∶hB= 。
4、如图所示,甲、乙两个实心正方体放置在水平面上,h甲>h乙,它们对水平面的压强相同。
如果沿竖直方向将甲、乙两个正方体分别切去厚度为h(0<h<h乙)的部分,然后将切去部分叠放在剩余部分上,若这时它们对水平地面的压强分别为p甲和p乙,则p甲 p乙(选填“>”、“=”或“<”)。
5、小明学过了压强后,决定测算自己双脚站立时对地面的压强。
他首先测出自己的质量为56kg,然后站在方格纸上并描出自己站立时一只脚的鞋印,如图所示。
已知方格纸每小格的面积是5cm2,据此可算出这只鞋印的面积约为 cm2(计数时凡大于半格、不满一格的都算一格,小于半格的都不算),最后算出双脚站立时对地面的压强为 Pa。
(g取10N/kg)
7、如图为运载“渣土”的某型号载重车的示意图.
(1)为保证交通安全,交管部门规定“渣土车”在市区行驶的速度不得超过30km/h.在遵守交通规则的前提下,“渣土车”行驶3000m至少需要多少h.
(2)图中的6轮“渣土车”装载渣土后总质量为12t,则该车对水平路面的压力为多少N.
(3)规定车辆对地面的压强不得超过7×105Pa,假设每只轮胎与地面的接触面积恒为0.02m2,则该车装载渣土后对地面的压力不得超过多少N.(g取10N/kg)
8、为节能减排,建筑上普遍采用空心砖替代实心砖。
如图所示,质量3.6kg的某空心砖,规格为20cm×15cm×10cm,砖的实心部分占总体积的60﹪。
求:
(1)该砖块材料的密度;
(2)生产每块空心砖比同规格的实心砖可节省材料多少千克?
(3)一块同规格的空心砖和实心砖,以相同方式放在水平地面上,对地面的压强最多相差多少帕?
(液体压强练习)
1、对于液体压强,下列说法正确的是()
A、液体只对容器的底部有压强B、液体的重力、体积越大,液体压强越大
C、液体的密度越大,液体的压强越大D、同一种液体的压强只跟深度成正比
2、往装有水的容器内放入一木球,水没有溢出,此时水对容器的压力、压强与放入木球前比较为()
A、压力、压强都不变,B、压力、压强都变大
C、压力不变,压强增大D、压力增大,压强不变
3、在桌面上放着四个底面积不同的容器A、B、C、D都装有高度相同的同种液体,如图所示,则容器底受到液体的压强关系为:
()
A、Pa>Pb>Pc>Pd
B、Pa=Pb=Pc=Pd
C、Pa D、由于底面积不同,所以无法判断 4、如图,甲、乙、丙三个容器中分别盛有水银、盐水、酒精,容器底部受到的液体压强相等,那么下列对甲、乙、丙三个容器中各装什么液体? ()。 A.甲中是水银,乙中是盐水,丙中是酒精 B.甲中是水银,乙中是酒精,丙中是盐水 C.甲中是盐水,乙中是水银,丙中是酒精 D.甲中是酒精,乙中是盐水,丙中是水银 5.【10兰州】如图8所示,在三个相同的容器中装有质量相同的水,将木块A、金属块B按不同的方式放入水中,待A、B静止时,三个容器中木块下表面所受的压强相比较,正确的是() A.P甲>P乙>P丙B.P甲=P乙>P丙C.P甲 6、如图所示的盛水容器中置于水平桌面上,比较水对底部A、B、C三点的压强大小关系: PAPBPC。 7.【10湛江】先在溢水杯中装满水(水面与溢水口齐平),水深为10cm,水的质量为5kg,再放入一块重3N的木块,溢出的水全部用小烧杯接住(如下右图所示).则水溢出后溢水杯底受到水的压强是________Pa,小烧杯中水的重力等于________N。 (g取10N/kg) 8、如图所示,容器中盛有水,其中h1=100cm,h2=60cm,容器底面积S=20cm2,求: (1)水对容器顶的压强 (2)水对容器底的压强 (3)水对容器底的压力? (g=10N/kg)
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