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考点2 压强
压强是指物体在单位面积上受到的压力。
(2)公式:
(3)单位:
1帕=1牛/米21米2=104厘米2=106毫米2
(4)增大压强和减小压强的方法:
①改变压力的大小;
②改变受力面积的大小。
[提醒要点]压强是描述压力作用效果的科学量,它是由压力大小、受力面积的大小共同决定的。
例1:
如图所示的实例中,目的是为了增大压强的是( )
A.铁轨下铺枕木B.坦克装有履带C.刀刃磨得很薄.D.书包背带很宽
【解析】压强大小与所受的压力和接触面积大小有关。
压力一定,接触面积越小,压强越大。
接触面积一定,压力越大,压强越大。
铁轨下铺枕木可以增大接触面积,相同压力下对地面产生的压强减小。
坦克装有履带、书包背带很宽都是同样的道理。
刀刃磨得很薄使接触面积减小,因此相同压力条件下,压强增大。
例2:
某实心正立方体金属块的质量是m,边长是a,则金属块的密度ρ=_____(用m、a表示)。
取6个这样的金属块,分别以图中甲、乙两种方式放置在水平地面上,则甲、乙两种方式放置的金属块对水平地面的压力之比F甲∶F乙=______,压强之比p甲∶p乙=______。
【解析】正立方体的边长是a,则其体积为a3,根据密度公式可求得金属块的密度ρ=
=
;
题图中,两种方式均放置在水平地面上,所以在两种情况下对水平地面的压力F=G=6mg,即两种方式放置的金属块对水平地面的压力之比为1∶1;
在甲图所示的放置方式中,水平地面的受力面积S甲=3a2,乙图所示的放置方式中,水平地面的受力面积S乙=2a2,压强之比p甲∶p乙=2∶3。
考点3 压强
1.液体压强
(1)底部和侧壁:
液体对容器底部和侧壁都有压强。
由于液体受到重力,对容器底有压强;
又由于液体具有流动性,对容器侧壁有压强。
(2)内部:
液体内部向各个方向都有压强。
(3)计算公式:
p=ρgh
影响因素:
液体内部压强跟液体的密度和深度有关。
在同种液体内部,同一深度向各个方向压强相等,随着深度的增加而增大;
在同一深度处,液体的密度越大,压强越大。
[提醒要点]液体内部的压强是由于液体本身的重力而引起的,但液体对容器底部的压力并不一定等于容器内液体的重力。
如下图:
如图是探究液体内部压强规律的实验装置。
容器中装有水,P是装有橡皮膜的探头,图中探头上的橡皮膜向上.若保持探头深度不变,则( )
A.探头橡皮膜向下,h增大
B.探头像皮膜向下,h减小
C.将U形管中的水换成酒精,h增大
D.将U形管中的水换成酒精,h减小
【解析】题中保持探头深度不变,水对探头的压强保持不变,改变探头橡皮膜的朝向,h不变;
若将U形管中的水换成酒精,由于酒精的密度比水小,h会增大。
2.大气压强
(1)大气压强产生的原因:
空气受重力作用。
证明大气压存在的事实:
马德堡半球实验。
(2)1个标准大气压支持760mm高的水银柱,1个标准大气压=1.013×
105Pa。
(3)大气压随高度的增加而减小,还与季节和天气有关。
气压减小,水的沸点降低;
气压增大,水的沸点升高。
3.流体压强
(1)在气体和液体中,流速越大的位置压强越小。
(2)飞机的升力:
飞机机翼的形状像鸟的翅膀,下方平上方凸,当气流迎面吹来时,在相同时间内上方气流经过的路程比下方气流经过的路程长,因此上方气流速度大,压强小,下方气流速度小,压强大;
机翼的上下表面产生了压强差,这就是向上的升力。
我国铁路大提速后,站台上的乘客与列车间的空气流速和压强也发生了变化,为了有效地防止不安全事故的发生,站台的安全线距离由原来的1m变为2m。
关于列车与乘客间空气流速及压强的变化,判断正确的是( )
A.空气流速变大,压强变小 B.空气流速变大,压强变大
C.空气流速变小,压强变大 D.空气流速变小,压强变小
【解析】在站台上,由于列车的速度很快,所以列车与站台上的乘客之间的空气流动速度相对来说就很大,这样就导致列车周围的压强减小,乘客容易出现事故,所以当列车提速后,就要增大站台安全线距离。
练习:
有两只相同的烧杯,分别盛有体积相同的水和酒精,但没有标签,小李采用闻气味的方法判断出无气味的是水。
小唐则采用压强计进行探究:
(1)若压强计的气密性很差,用手指不论轻压还是重压橡皮膜时,发现U形管两边液柱的高度差变化_______(选填“大”或“小”)。
小唐把调节好的压强计放在空气中时,U形管两边的液面应该____________。
(2)小唐把金属盒分别浸入到两种液体中,发现图甲中U形管两边的液柱高度差较小,认为图甲烧杯中盛的是酒精。
他的结论是不可靠的,因为没有控制金属盒在液体中的____________相同。
甲乙
(3)小唐发现在同种液体中,金属盒离液面的距离越深,U形管两边液柱的高度差就越_________,表示液体的压强越__________。
(4)小唐还发现在同种液体中,金属盒距液面的距离相同时,只改变金属盒的方向,U形管两边液柱的高度差___________(选填“不变”或“变化”)。
表明在相同条件下,液体内部向各个方向的压强___________。
考点4 阿基米德原理
浮力是浸在液体中的物体受到液体对它向上托的力。
(2)产生的原因:
物体受到液体对它向上的压力大于向下的压力。
其压力差就是浮力。
(3)方向:
浮力的方向是竖直向上的。
物体在气体中也会受到浮力的作用。
(4)测量:
用弹簧测力计测出物体在空气中的重力为G,测出物体浸在液体中的示重为G′。
则F浮=G-G′。
(5)阿基米德原理内容:
浸在液体中的物体受到的浮力的大小等于物体排开液体的重力。
(6)公式:
F浮=G排液=ρ液gV排
由公式可知浮力的大小决定于液体的密度和排开液体的体积。
与物体的重力、密度、体积、形状、所处位置和全部浸没时的深度无关。
边长为4cm、密度为2×
103kg/m3的立方体橡皮泥块,放在足够多的水中,沉入水底;
当把它捏成一只小船时,便能漂浮在水面上.以下计算结果正确的是(ρ水=1.0×
103kg/m3,g=10N/kg)( )
A.橡皮泥块的质量是12.8g
B.橡皮泥块浸没在水中时受到的浮力是1.28N
C.橡皮泥小船漂浮时受到的浮力是0.64N
D.橡皮泥小船漂浮时排开水的体积是1.28×
10-4m3
考点5 物体的浮沉条件
(1)浮沉条件:
浸没在液体里的物体浮沉取决于重力和浮力的大小关系。
①当F浮>G物时,物体上浮。
(ρ物<ρ液);
②当F浮=G物时,物体悬浮。
(ρ物=ρ液);
③当F浮<G物时,物体下沉。
(ρ物>ρ液)。
(2)漂浮的条件:
F浮=G物(此时物体有部分露出液面)(ρ物<ρ液);
(3)浮沉条件的应用
①密度计:
根据漂浮时F浮=G物的原理制成的。
密度计在各种液体中受到的浮力相等。
②轮船:
轮船在不同的水中都处于漂浮状态,但排开液体的体积不同。
载重量即为排水量,它表示轮船满载时排开水的质量。
③潜水艇:
靠改变自身重力达到上浮和下沉的目的。
④热气球、飞艇:
使气球内的气体体积变化(即排开空气的体积)而改变浮力大小达到上浮和下降的目的。
(4)计算浮力的方法:
①称重法:
F浮=G-F示
②产生原因:
F浮=F向上-F向下
③阿基米德原理:
F浮=G排=ρ液gV排
④利用浮沉条件:
漂浮或悬浮时F浮=G物
[提醒要点]在比较F浮和G物关系判断物体浮沉时,F浮指的是该物体浸没在液体中的浮力。
“漂浮”和“悬浮”是两种不同状态。
“浸在”和“浸没”,前者包含后者。
将同一正方体物体先后放入a、b、c三种液体中,物体静止时如图所示,则下列判断正确的是( )
A.在三种液体中,物体受到的浮力相等
B.在三种液体中,物体受到的浮力不相等
C.液体的密度ρa>ρb>ρc
D.在三种液体中,物体下表面受到的液体压强相等
【解析】:
三种状态下物体分别处于悬浮、漂浮和漂浮。
根据物体的浮沉条件,三种状态下浮力大小与物体重力相等。
又是同一物体,因此浮力相等。
出现三种状态的原因是液体的密度不同。
三种液体中,物体下表面受到液体压强b、c相等,a压强比两者大。
把一个质量为30g,体积为50cm3的物块轻放入盛满水的烧杯中,当物块静止时,下列说法中正确的是( )
A.溢出水的质量为30g,水对杯底的压强变大
B.溢出水的质量为30g,水对杯底的压强不变
C.溢出水的质量为50g,水对杯底的压强变大
D.溢出水的质量为50g,水对杯底的压强不变
【解析】由ρ=
可得物块密度ρ=0.6g/cm3<
ρ水,所以物块会漂浮在液面上,F浮=G物,因为烧杯中是盛满水的,故溢出的水就是物块所排开的水,质量应该与物块质量相等,为30g,物块放入烧杯前后,烧杯中水的深度不变,那么水对杯底的压强也不变。
在装有不同液体的甲、乙两个烧杯中,同时放入两个完全相同的物体,当物体静止后两烧杯内液面恰好相平,如图所示,若液体对甲、乙两烧杯底面压强分别是p甲、p乙,液体对两物体的浮力分别是F甲、F乙,则对它们判断正确的是( )
A.p甲>
p乙 F甲=F乙 B.p甲=p乙 F甲>
F乙
C.p甲=p乙 F甲<
F乙 D.p甲<
p乙 F甲=F乙
三、易错易混淆点
易错点1——固体压强公式p=
中S的判定
底面积为0.1m2,重力为200N的铝块,放在面积为200cm2的凳子上,铝块对凳子产生的压强是多少?
【解析】此题是考查学生对压强公式的直接运用,解决此题的关键是确定受力面积(两个物体实际接触的面积)。
根据题意,已知:
S铝=0.1m2,S凳子=200cm2=0.02m2,所以:
S铝>S凳子,即它的受力面积是凳子的面积200cm2,故对凳子的压强是:
p=
。
解得:
=104Pa。
易错点2——物体体积与排开液体的体积的区别
边长为4cm、密度为2×
103kg/m3的立方体橡皮泥块,放在足够多的水中,沉入水底;
当把它捏成一只小船时,便能漂浮在水面上。
以下计算结果正确的是(ρ水=1.0×
103kg/m3,g=10N/kg)( )
【解析】m=ρV=2g/cm3×
43cm3=128g;
橡皮泥浸没后,排开液体体积等于物体体积,F浮=ρ液gV排=1.0×
103kg/m3×
10N/kg×
(4×
10-2m)3=0.64N;
橡皮泥小船漂浮时,二力平衡F浮=G物=mg=0.128kg×
10N/kg=1.28N;
V排=
=1.28×
10-4m3。
四、实验探究
[实验探究一]:
影响压力作用效果的因素
物体受力后会发生形变,观察此现象,晓东作出了一些假设:
物体形变的大小(a)与受力大小有关;
(b)与材料的种类有关。
(1)除了这些猜想,你还能提出一种猜想是:
________________________;
(2)为验证猜想,晓东找来完全相同的海绵、塑料泡沫、木板及等重的正方体重物若干,使用重物分别对水平放置的各种材料加压,测出的数据如下表:
实验
次数
重物的压力
海绵被压缩程度(mm)
塑料泡沫被压缩程度(mm)
木板被压缩
程度(mm)
1
1个重物加压
5
2
难于测出
2个重物叠放加压
9
4
3
3个重物叠放加压
11
由实验数据可以得出:
在相同压力下,海绵形变的程度比塑料泡沫的________;
【解析】
(1)只要合理猜想均可,例如“与受力面积的大小有关”或“与受力的方向有关”等。
(2)由表中数据可知,在压力一定的条件下,海绵被压缩程度较大。
(3)根据猜想:
形变大小与受力大小和材料的种类有关,故控制受力大小不变,观察两种材料的形变程度如何变化。
(4)根据表中数据可知在压力一定的情况下,木板的压缩程度最小,故选用木板。
[实验探究二]:
1.实验注意点:
测量同一个物体在不同液体中受到的浮力;
物体缓慢浸入液体中;
物体静止时读取弹簧秤示数;
溢水杯中不再有水溢出时,方可取出物体。
2.实验结论:
物体所受的浮力与排开液体的体积有关,与浸入的液体密度有关,与物体浸入的深度无关。
3.实验用到的物理方法:
控制变量法。
某教师在“阿基米德原理”教学过程中,做了如下演示实验。
(1)在弹簧下端挂上小筒和金属块,记下弹簧伸长后指针位置O,如图甲所示。
(2)溢水杯中装满水,把金属块全部浸入溢水杯的水中,用烧杯收集排开的水,弹簧缩短,如图乙所示。
(3)把烧杯中的水全倒入小筒中,弹簧指针又恢复到原来位置O,如图丙所示。
乙图的弹簧比甲图的弹簧缩短了,说明金属块受到________的作用;
丙图弹簧指针又恢复到位置O,说明________________________________________。
【解析】弹簧测力计的示数变小,说明金属块受到向上的力,这就是浮力;
由题目中的现象可知,浮力大小等于金属块(物体)排开水(液体)所受的重力。
五、综合突破:
探究“压力作用效果与哪些因素有关”的操作过程如图所示。
比较图甲和图乙,可以得出__________________________________________;
比较图乙和图丙,可以得出___________________________________________;
这里所用的实验方法是_________________________。
甲和乙比较,实验变量是压力,控制的变量是受力面积,乙图压力大,作用效果明显。
乙和丙比较,实验变量是受力面积,控制的变量是压力的大小,乙的受力面积小,作用效果明显。
这类科学实验方法称为控制变量法。
[点评]该题的考查注重基础,紧扣考纲和教材,充分体现新课程的基本命题理念。
变式题:
为探究压力的作用效果与压力大小及受力面积之间的关系。
小明做了几个带刻度的方形有机玻璃盒,并放入海绵(海绵大小恰好占满玻璃盒)。
他先将底面积相同、重量之比为1∶2∶3的三个方形铅块依次放在同一海绵上,如图A、B、C所示,比较海绵的凹陷深度;
再将铅块2和铅块3横放在海绵上,如图D、图E所示,这时铅块1、铅块2、铅块3的底面积之比为1∶2∶3,比较海绵凹陷的深度。
(1)由图A、图B、图C得,受力面积相同时,海绵凹陷的深度与压力成____比。
(2)由图B、图D(或图C、图E)得,压力相同时,海绵的凹陷深度与受力面积成_______比。
(3)由图A、图E得,海绵在单位面积上所受的压力________时(选填“相同”或“不同”),海绵的凹陷深度相同。
(4)综合上述实验可得,海绵的凹陷深度是由单位面积所受压力的大小决定的,海绵在单位面积上所受压力越大,凹陷深度就越________。
所以我们就把单位面积上所受的压力定义为压强。
【解析】压力一定,受力面积越小,压强越大。
受力面积一定,压力越大,压强越大。
因此说明压强与压力成正比,与受力面积成反比关系。
2009年4月23日,在青岛附近的黄海海域,中国第一次举办多国海军检阅活动,这也是中国海军历史上最大规模的海上阅兵。
首先接受检阅的“长征6号”核动力潜艇可潜入水下300米。
“长征6号”在接受检阅时与潜在深水处时相比,所受压强________(选填“变大”“不变”或“变小”),当它在海水中排开水的体积是7×
103m3时,所受浮力是______________N。
(ρ海水=1.03×
103kg/m3,g=10N/kg)
【解析】潜在深水中比受检时水下的深度增大。
[点评]本题是关于液体压强与阿基米德原理应用的一道综合题。
变式题1如图所示,在容器中放一个上、下底面积均为10cm2、
高为5cm,体积为80cm3的均匀对称石鼓,其下底表面与容器
底部完全紧密接触,石鼓全部浸没于水中且其上表面与水面齐平,
则石鼓受到的浮力是( )
A.0 B.0.3NC.0.5N D.0.8N
变式题2在研究物体的浮沉条件实验中,张聪同学将鸡蛋放入装有密度为1.1×
103kg/m3盐水的量筒中,鸡蛋恰好能处于悬浮状态,测得鸡蛋排开盐水的体积是5×
10-5m3(g=10N/kg)。
求:
(1)该鸡蛋的重力是多少?
(2)请说出使鸡蛋下沉的可行方案。
六、中考题举例
1.(2012·
杭州)一块长为L,质量分布均匀的木板A放在水平桌面上,板A右端与桌边对齐(如图所示)。
在板的右端施一水平力F使板A右端缓慢地离开桌边
,在板A移动过程中,下列说法正确的是( )
A.A对桌面的压强不变B.A对桌面的压力不变
C.A对桌面的压力不断变小D.A对桌面的压强不断变小
2.(2012·
义乌)如图是中国第一艘航母——“瓦良格号”,舰长304米、舰宽70.5米,满载时排水量达67500吨。
它满载时所受的浮力为牛。
“瓦良格号”航行的过程中,两侧的护卫舰不能靠它太近是因为,外部的水会把两舰挤在一起。
(g取10牛/千克)
3.(2012·
金华)2011年7月26日,我国自主研制的第一台深海载人潜水器“蛟龙号”成功突破5000米水深大关,这标志着我国的深海载潜技术已达到世界领先水平。
(1)“蛟龙号”在下潜过程中,所受压强将(填“增大”“减小”或“不变”);
(2)“蛟龙号”潜水器在下潜过程中,排开水的体积约为23米3,则潜水器受到的浮力约为牛(海水的密度取ρ=1.0×
103千克/米3,g取10牛/千克)。
4.(2011·
嘉兴)把吹胀的气球压在一根大头针上,稍一用力气球就被刺破。
而用同样大小的力把它压在大量的大头针上,气球却安然无恙(如图所示),这是因为( )
A.气球受到的压力减小了B.气球的受力面积增大了
C.气球受到的压强增大了D.压力对气球的作用效果更明显了
5.(2010·
台州)你是否有这样的经历:
撑一把雨伞行走在雨中,如图所示,一阵大风吹来,伞面可能被“吸”,严重变形。
下列有关这一现象及其解释,正确的是( )
A.伞面被向下“吸”B.伞上方的空气流速大于下方
C.伞上方的空气流速等于下方D.伞上方的空气流速小于下方
七、模拟预测
1.如图所示的实验中吸盘都保持静止,但所挂钩码已是吸盘所能提起的最大重物。
对此,下列说法正确的是( )
A.甲图中大气对吸盘的压力等于钩码的重力
B.乙图中大气对下面吸盘的压力等于钩码的重力的1/2
C.利用甲图的实验可以粗测大气压的值
D.利用乙图的实验可以粗测大气压的值
2.透明玻璃杯中装有三种液体和四个实心固体,静止时如图所示,它们的密度如下表所示。
其中固体C和液体2分别是( )
实验物品
密度ρ(g/cm3)
壹元硬币
7.2
橡皮
1.3
塑料
0.9
泡沫
0.1
蜂蜜
2.0
水
1.0
菜油
0.8
A.塑料、水 B.塑料、菜油C.橡皮、水D.橡皮、蜂蜜
3.选择优良种子,是农业丰收的基本保证,盐水选种是我国农民常采用的选种方法:
将待选的种子放入浓度适当的盐水中后,良种沉入水底,次种则漂浮于水面,很快就能完成选种工作,如图所示。
但盐水浓度的把握是关键,如果盐水的浓度太低,则可能( )
A.所有种子都漂浮在水面B.所有种子都不受浮力
C.只有少量次种漂浮D.良种漂浮,而次种下沉
4.如图所示,水平桌面上有两个完全相同的鱼缸甲和乙,盛有适量的水,把一个橡皮泥做的小船放入乙后,小船处于漂浮状态,此时两鱼缸内的水面刚好相平。
然后把它们分别放在台秤上,则台秤的示数( )
A.甲放上时大 B.乙放上时大
C.甲或乙放上一样大 D.无法判断
5.同一个鸡蛋先后放入水和盐水中静止时,鸡蛋在图甲中漂浮、在图乙中沉底,如图所示。
由此可知( )
A.甲图中鸡蛋受到的浮力大于重力B.乙图中的鸡蛋受到的浮力小于重力
C.甲、乙两图中鸡蛋受到的浮力大小相等D.乙图中的液体是盐水
6.如图所示,图钉尖的面积是5×
10-8m2,图钉帽的面积是1×
10-4m2,松木能承受的最大压强是5×
106Pa。
以下说法正确的是( )
A.手指至少要用500N的力,图钉尖才能进入松木
B.手指至少要用0.25N的力,图钉尖才能进入松木
C.图钉静止时,它受到水平向左的力大于水平向右的力
D.图钉静止时,它受到水平向左的力小于水平向右的力
7.三个分别用铜、铁、铝制成的形状完全相同的圆柱体ρ铜>
ρ铁>
ρ铝。
把它们竖直放置在水平地面上时,三个圆柱体对地面产生的压强( )
A.铜柱最大. B.铁柱最大C.铝柱最大D.一样大
8.如图所示,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( )
p乙>
p丙.B.p甲=p乙>
p丙
C.p甲<
p乙=p丙D.p甲=p乙=p丙
9.假如地球的引力减小一半,那么对于漂浮在水面上的某艘船来说,它所受的重力和吃水深度(吃水深度指水面到船底的深度)与原来相比,下列说法中正确的是( )
A.船受到的重力不变.船的吃水深度也不变
B.船受到的重力减小,船的吃水深度也减小
C.船受到的重力减小,船的吃水深度不变
D.船受到的重力不变,船的吃水深度减小
八、课后练习
1.(2012·
台州)练太极拳是很好的强身健体运动。
图甲姿势换成图乙姿势时,人对水平地面的( )
A.压力变大,压强不变B.压力变大,压强变大
C.压力不变,压强变小D.压力不变,压强变大
嘉兴)某同学用嘴对一小空瓶
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