届中考物理压强和浮力复习.docx
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届中考物理压强和浮力复习
2011届中考物理压强和浮力复习
第十四章压强和浮力
一、复习要点
(一)、压强
1、压力:
⑴定义:
垂直压在物体表面上的力叫压力。
注意:
压力并不都是由重力引起的,通常把物体放在水平面上时,如果物体不受其他力,则压力F=物体的重力G
⑵方向:
压力的方向总是垂直于支持面指向被压的物体。
⑶固体可以大小方向不变地传递压力。
2、研究影响压力作用效果因素的实验:
⑴课本P77图14.1—3中,甲、乙说明:
受力面积相同时,压力越大压力作用效果越明显。
乙、丙说明压力相同时、
受力面积越小压力作用效果越明显。
概括这两次实验结论是:
压力的作用效果与压力和受力面积有关。
本实验研究问题时,采用了控制变量法。
3、压强:
⑴定义:
物体单位面积上受到的压力叫压强。
⑵物理意义:
压强是表示压力作用效果的物理量。
⑶公式:
p=
使用该公式解题时,压力F的单位用牛顿(N),面积S的单位用米2,压强p的单位用帕斯卡(Pa)。
(4)应用:
当压力不变时,可通过增大受力面积的方法来减小压强。
如:
铁路钢轨铺枕木、坦克安装履带、书包带较宽等。
也可通过减小受力面积的方法来增大压强。
如:
缝衣针做得很细、菜刀刀口很薄
(二)、液体的压强
1、液体压强的特点:
⑴液体对容器底和侧壁都有压强,液体内部向各个方向
都有压强;
⑵在同一深度,液体向各个方向的压强都相等;
⑶液体的压强随深度的增加而增大;
⑷不同液体的压强与液体的密度有关。
2、液体压强的计算公式:
p=pgh
使用该公式解题时,密度P的单位用g/3,压强p的单
位用帕斯卡(Pa)。
3、连通器:
⑴定义:
上端开口,下部相连通的容器
⑵原理:
连通器里装一种液体且液体不流动时,各容器的液面保持相平
⑶应用:
茶壶、锅炉水位计、乳牛自动喂水器、船闸等都是根据连通器的原理来工作的。
(三)、大气压
1、大气压的存在一一实验证明:
历史上著名的实验一一马德堡半球实验。
小实验一一覆杯实验、瓶吞鸡蛋实验、皮碗模拟马德堡
半球实验。
2、大气压的测量:
托里拆利实验。
(1)实验过程:
在长约1,一端封闭的玻璃管里灌满水银,
将管口堵住,然后倒插在水银槽中放开堵管口的手指后,管内水银面下降一些就不在下降,这时管内外水银面的高度差
约为760。
(2)原理分析:
在管内与管外液面相平的地方取一液片,
因为液体不动故液片受到上下的压强平衡。
即向上的大气压
=水银柱产生的压强。
(3)结论:
大气压p0=760Hg=76cHg=1.01X105Pa(其值随着外界大气压的变化而变化)
(4)说明:
A、实验前玻璃管里水银灌满的目的是:
使玻璃管倒置
后,水银上方为真空;若未灌满,则测量结果偏小。
B、本实验若把水银改成水,则需要玻璃管的长度为10.3
c、将玻璃管稍上提或下压,管内外的高度差不变,将玻璃管倾斜,高度不变,长度变长。
D、标准大气压:
支持76c水银柱的大气压叫标准大气
压。
1标准大气压=760Hg=76cHg=1.01x105Pa
3、大气压的特点:
空气内部向各个方向都有压强,且空气中某点向各个方
向的大气压强都相等。
大气压随高度增加而减小,在海拔3000米以内,每上升10米,大气压大约降低100Pa,且大气压的值与天气的变化有关。
一般来说,晴天大气压比阴天高,冬天比夏天高。
4、大气压的测量工具:
测量工具:
气压计。
分类:
水银气压计和无液气压计
说明:
若水银气压计挂斜,则测量结果变大。
在无液气压计刻度盘上标的刻度改成高度,该无液气压计就成了登山
用的登高计。
5、应用:
活塞式抽水机和离心式抽水机。
(四)、流体压强与流速的关系
1流体压强与流速的关系:
在气体和液体中,流速越大的位置压强越小。
2飞机的升力:
飞机机翼上、下表面产生的压强差,提供了飞机向上的升力。
(五)、浮力
1、浮力方向:
竖直向上,施力物体:
液(气)体
称量法:
F浮=G—F(用弹簧测力计测浮力)。
2.浮力的大小阿基米德原理法:
F浮=G排=p液gV排
平衡法(漂浮或悬浮):
F浮=G物=卩物gV物
F浮>G物,物体上浮,最后静止时漂浮
比较F浮和G物F浮=G物,物体悬浮
F浮p液>卩物,物体上浮,最后静止时漂浮
比较p液和p物p液=卩物,物体悬浮
p液(六)、浮力的利用:
⑴、轮船:
工作原理:
要使密度大于水的材料制成能够漂浮在水面
上的物体必须把它做成空心的,使它能够排开更多的水。
排水量:
轮船满载时排开水的质量。
(2)、潜水艇的工作原理:
潜水艇的下潜和上浮是靠改变自身重力来实现的。
(3)、气球和飞艇的工作原理:
气球是利用空气的浮力升空的。
气球里充的是密度小于空气的气体,如:
氢气、氦气或热空气。
为了能定向航行而不随风飘荡,人们把气球发展成为飞艇。
二、重难点例题分析
例1、如图14-1所示,正方体金属块重20N,F恒为5N,当金属块静止不动时,则支承面所受到的压力分别是:
FA=,FB=,Fc=,FD=。
解析:
图A中支持面是水平面,金属块静止在水平面上,
F的方向沿水平方向,因此金属块对支持面压力的大小等于金属块重力的大小,即:
FA=G=20N
图B中支持面是竖直面,F的方向与竖直图14-1
面相垂直,因此金属块对支持面压力的大小等于F的大
小,即:
FB=F=5N
图c中支持面是水平面,金属块静止在水平面上,F的
方向与金属块重力的方向相反,因此金属块对支持面压力的
大小等于金属块的重力G与F的差,即:
Fc=G-F=15N。
图D中支持面是水平面,金属块静止在水平面上,F的
方向与金属块重力的方向相同,因此金属块对支持面压力的
大小等于金属块的重力G与F的和,即:
FD=G+F=25N
例2、我们经常可以看到这种现象:
汽车在马路上快速驶过以后,马路两边的树叶会随风飘动。
如图14-2所示,
马路两边的树叶会沿着AB、c哪一个方向飘动?
请你猜想并说明理由.o
分析:
本题提供的问题情景既是生活实际情景,又是教学过程中实验探究的情景迁移。
联想生活经验,汽车在马路上快速驶过,会带动周围空气快速向前运动;再对照物理知识“流体的流速越大,压强越小”就不难解答了。
答案:
猜想:
马路两旁的树叶会沿着A方向飘动。
理由:
因为汽车快速行驶时,马路中间的空气流速大,空气压强小,所以两边的气压就把树叶压向中间。
例3、小明想用如下的方法测量大气压强:
将一个面积
为1X10-32的吸盘按在光滑水平桌面上,挤出里面的空气,
用最大刻度值是5N的弹簧测力计测量大气压力(如图14-3所示),然后计算大气压强。
若大气压强为1.01X105Pa,则
吸盘受到的大气压力是N。
小明发现不能用这个
测力计完成测量,其原因是。
解析:
由公式F=pS可估算出大气对吸盘的压力F=1.01
X105PaX1X10-32=101N,因为弹簧测力计的量程5N远小
于101N,所以不能用这个测力计完成测量。
解答:
(1)由公式F=pS可估算出大气对吸盘的压力
F=1.01X105PaX1X10-32=101N。
(2)因为所需测量的力大于弹簧测力计的量程.
说明;物理新教材要求同学们具有评估探究过程和探究
结果的意识,能注意探究活动中未解决的矛盾,发现新的问
题,从评估中吸取经验教训并尝试改进探究方案。
例4:
给你足够的水,量筒一只,怎样测定小瓷酒杯的
密度(酒杯的直径小于量筒的直径)请写出主要实验步骤及密度表达式。
解析:
测固体密度的方法有多种,有直接的方法:
用天
平测质量、量筒(量杯)测体积;有间接的方法:
利用物体漂浮时排开液体的重力等于物体的重力,求出物体的质量,再利用排水法测物体的体积,算出物体的密度,本题应使用
间接方法测小瓷杯的密度。
解答:
实验步骤:
1、在量筒里倒入适量的水,记下水面到达的刻度VI。
2、把小酒杯漂浮在水面上,记下水面到达的刻度V2。
3、把小酒杯沉没在水中,记下水面到达的刻度V3。
密度表达式:
P杯=
密度表达式的推导过程:
小酒杯漂浮在水面上时有:
F浮=G排=卩水gV排=卩水g
(V2-V1)==G杯=杯go
由上式得酒杯的质量:
杯=卩水(V2-V1)
小酒杯的体积为:
V杯=V3-V1
酒杯的密度:
P杯===
例5、向墙壁上按图钉,已知图钉帽的面积是1c2,图
钉尖的面积是0.052,手对图钉帽的压强是2X105Pa,求图钉尖对墙壁的压强。
解析:
使用图钉时,手对图钉帽的压力和图钉尖对墙壁的压力是相等的,已知图钉帽的面积和手对图钉帽的压强,根据卩=就可以求出压力F,又知道图钉尖的面积,于是就可以求出图钉尖对墙壁的压强。
解:
图钉帽的面积:
S1=1c2=10-42
手对图钉帽的压强:
p1=2X105Pa
手对图钉帽的压F1=p1?
S1=2X105PaX10-42=20N
图钉尖对墙壁的压力:
F2=F1=20N
图钉尖的面积:
S2=0.052=5X10-82
图钉尖对墙壁的压强:
p2===4X108Pa
答:
图钉尖对墙壁的压强是4X108Pa。
例6、平底茶壶的质量是400g,底面积是40c2,内盛0.6g的开水,放置在面积为1m2的水平桌面中央,如图14-4所示。
试求:
⑴水对茶壶底部的压力;
⑵茶壶对桌面的压强。
图14-4
解析:
求水对茶壶底部的压力,应先根据液体压强的计算公式p=pgh算出水对茶壶底部的压强,再根据压强的定义式p=求出水对茶壶底部的压力。
茶壶对桌面的压力等于水
的重力
与壶的重力之和,由p=就可以求出茶壶对桌面的压强。
解:
①壶中水的深度:
h=12c=0.12
水对壶底的压强;p1=p水gh=103g/3X10N/gX0.12=1.2X103pa
壶底的面积:
S=40c2=4X10-32
水对壶底的压力:
F=pS=1.2X103paX4X10-32=4.8N
②壶的质量:
仁400g=0.4g
水的质量:
2=0.6g
水和壶的总质量:
=1+2=0.4g+0.6g=1g
水和壶总重:
G=g=1gx10N/g=10N
壶对地面的压力:
F=G=10N
壶对地面的压强:
p2===2.5x103pa
例7、一个金属球,在空气中称时,弹簧测力计的读数
为15N;浸没在水中称时,弹簧测力计的读数为5N。
已知金
属的密度为2.7x103g/3,问这球是实心的还是空心的?
解析:
本题主要考查综合运用称量法和阿基米德原理求解。
解题关键是要明确:
(1)通过假定小球是实心的,计算它的密度与题目所给金属密度比较判定其是空心还是实心;
(2)通过假定球是实心的,其密度为已知的,计算出它应受到重力的大小,与题目所给重力比较,判定其是空心还是实心;
(3)通过假定球是实心的,计算出它在应有体积的大小,
与它实际体积相比,判定其是空心还是实心。
解答:
解法一:
金属球浸没在水中F浮=G-F=15N-5N=10N。
根据阿基米德原理F浮=p*gV排,得
V排===10-33
由于小球浸没在水中,所以金属球的体积V球=10-33,假设小球是实心的,它的密度应为:
p球====1.5x103g/3。
•••p球Vp金属.•.金属球是空心的。
解法二:
求金属球的体积同解法一。
假定小球是实心的,球受到的重力应为
G'=p金属gV球=2.7x103g/3x10N/gx10-33=27N。
•••G>G,•••金属球是空心的。
解法三:
求金属球的体积如解法一,金属球的体积V球
=10-33。
假定小球是实心的,球内金属的体积应为
V金属===0.6x10-33。
•••V球〉V金属,•••金属球是空心的。
例&“曹冲称象”是家喻户晓的典故。
某校兴趣小组模仿这一现象,制作了一把“浮力秤”。
将厚底直筒形状的玻
璃杯浸入水中,如图14-5所示。
已知玻璃杯的质量为200g,底面积为30c2,高度为15c。
(g=10N/g)。
求:
(1)将杯子开口向上竖直放入水中时(注:
水未进入杯内),杯子受到的浮力。
(2)此时杯子浸入水中的深度(即为该浮力秤的零刻度位置)。
(3)此浮力秤的最大称量(即量程)。
解析:
本题主要考查浮力的计算。
杯子的质量已知,根据重力
计算公式就可以求出杯子的重力,根据漂浮条件就可以
知道浮力。
图14-5
再根据阿基米德原理,就可以计算出杯子排开水的体
积,杯子的底面积知道,根据数学公式
V=Sh,就可以计算出杯子浸入水中的深度。
杯子的高度知道,就可以计算出杯子所排开水的最大体积,在由阿基米德原理计算出杯子所受的最大浮力,最大浮力与杯子重力之
差就是此浮力秤的最大称量。
解:
(1)杯子的质量:
=200g=0.2g
杯子的重力:
G=g=0.2gx10N/g=2N[
杯子漂浮在水面上,有:
F浮=G=2N
(2)根据阿基米德原理得杯子排开水的体积:
V排===2X10-43
杯子的底面积:
S=30c2=3X10-32
杯子浸入水中的深度:
==
(3)杯子的高度:
h‘=15c=0.15
杯子所排开水的最大体积:
V排’=Sh‘=3x10-32x
0.15=4.5x10-43
杯子所受最大浮力为:
F浮=卩水gV排’=103g/3x
10N/gx4.5x10-43=4.5N
最大称量为:
4.5N-2N=2.5N
三、综合练习
1、坦克安装履带是为了;刀刃磨得很薄是为了
;铁路的钢轨铺在枕木上是为了;汽车轮胎上有花纹是为了。
2、如图14-6所示,物体A在水平推力F的作用下,从
甲图位置匀速运动到乙图位置。
在此过程中,A对桌面的压
力将,A对桌面的压强将—(填“变大”、“不
变”或“变小”)
图14-6图14-7
3、在探究压力的作用效果与什么因素有关的实验中,
小明利用小桌、砝码、泡沫塑料等器材设计了如图14-7所
示的甲、乙、丙三个实验。
(1)在实验中,小明同学是通过观察泡沫塑料的来比较压力作用效果的。
(2)图中两个实验是用来研究压力的作用效果与受力面积是否有关的;两个实验是用来研究压力的作用效果与压力是否有关的。
(3)在物理学中,用来比较压力的作用效果。
4、把橡皮泥投入水中会下沉,把它捏成盆的形状就能
浮在水面,并能装载一些小“货物”,这是采用了的方
法增大了可以利用的。
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56g,然后站在方格纸
上并描出自己站立时一只脚的鞋印,如图14-8所示。
已知
方格纸每小格的面积是5c2,图14-8
据此可算出这只鞋印的面积约为c2(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/g)
6、舰艇赴亚丁湾护航时的情景.护航编队一般采用前后护航形式,而不采用“并排”护航,这是因为流体流速大的地方小,当两船高速并排行驶时,容易发生事故。
7、轮船满载时,船和货物总重105N,则船在海洋航行
所受浮力是N,轮船的排水量是。
同一艘轮船从
河里驶进海洋,受到的重力大小,受到的浮力,
排开水的体积(填“不变”“变大”或“变小”),轮船
要些。
(填“沉下”或“浮起”)
8、质量相等的正方体木块和铁块都放在水平地面上,
对地面压强较大的是,用手把它们都放于水面下,松
开手待它们静止后,受浮力较大的是。
9、如果质量是50g的物体恰好在水中悬浮,此物体的
体积约为3。
此物体在空气中所受浮力是。
(取
g=10N/g,p空气=1.3g/3)
10、一块砖平放和竖放在地面时,受力面积之比为4:
1,
则平放和竖放时对地面的压强之比为,压力之比为
11、质量为50g,底面积为12的木箱放在水平地面上,
则地面的受力面积是,地面所受压力是,地面受
到的压强是;若把木箱放在面积为0.52的桌面上,桌
面全部被箱子盖住,桌面的受力面积是,桌面所受压
力是,桌面受到的压强是。
12、为了测山高,用气压计测得山脚下的大气压为标准
大气压,山顶上的气压比山脚下低680Pa,则此山高为
13、边长为10c的正方体浸没在水中,受到的浮力是
N;浸没在煤油中受到的浮力是N(煤油密度是0.8x103g/3)。
14、有一泡沫块漂浮在水面上,它有的体积露出水面,
则它的密度为千克/米3。
当一质量为0.4千克的水鸟
停在该泡沫块上时,泡沫块刚好完全浸没在水中,则该泡沫块的体积为米3
15、在生活中,我们有时因为生病而需要打针输液.图
14-9为输液示意图,药瓶瓶口插有两根管子。
其中c管的作用是利用使药液从A管中顺利流出;针头的表面做
得
图14-9图14-10图14-11
非常光滑,这是为了以减轻病人的痛苦。
若要
提高输液速度,除了调节调节器外,还有一个简便的方法就
16、(09年威海市)如图14-10所示,是我们常见的订书机。
订书机在构造上有许多地方应用到我们所学过的物理知识,请你找出两处。
示例:
弹簧的弹性势能转化为动能使订书机及时复位。
(1);
(2)。
17、(09年咸宁市)如图14-11是一项民族传统体育项
目“独竹漂”的表演场景。
若表演者脚下的楠竹的质量为12g,
此时排开水的体积为0.063,则楠竹受到的浮力为N,运动员和手中细竹竿共重N(p水=1.0X103g/3)。
18、如图14-12所示,一铅块用细线挂在一个充气的小
气球的下面,把它放入水中某处恰好处于静止状态,如果往池中缓慢注人一些水,则铅块及气球()
A.仍能静止
B.向下运动
c.向上运动
D.静止、向上或向下运动都有可能图14-12
19、如图14—13所示,物体重10N,它与竖直墙面的接触面积是0.5d2,现用24N的水平力把物体按在墙上,墙面受到物体的压力和压强分别为()
A.10N,2X103Pa
B.10N,4.8X103Pa
C.24N,2X103Pa
D.24N,4.8X103Pa图14-13
20、实验桌上有两只大烧杯,其中一杯盛有纯净水,另一杯盛有盐水。
老师告诉小敏盐水的密度大于纯净水的密
度,希望她用压强计将它们区别开。
如图14-14所示,小敏
将压强计的金属盒(探头)先后浸没到甲、乙两杯液体中,分别记下压强计U形管两侧的液柱高度差h甲和h乙。
她发现h甲小于h乙,于是认为乙杯子中盛的是盐水。
老师指出小敏的实验过程是不正确的。
小敏认真思考图14-14
后发现自己在实验过程中没有控制变量,并提出了新的
实验思路如下:
将压强计的金属盒(探头)先后浸没到甲、乙两杯液体中,压强计U形管
两侧的液柱高度差分别用h/甲和h/乙表示,使h/甲
与h/乙,比较
,则的一定是盐水。
请你将小敏的实验思路补充完整。
21、(09年黔东南州)某科学实验小组利用注射器、弹簧
测力计、刻度尺等器材测量大气压强的值,实验步骤如下:
(1)把注射器的活塞推至注射器筒的底端,然后用橡
皮帽堵住注射器的小孔,这样做的目的是。
(2)如图14-15所示,用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部,使绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢拉动注射器筒,当注射器中的活塞刚被拉动时,记下
弹簧测力计的图14-15
示数为29.9N。
(3)如图14-16所示,用刻度尺测出注射器全部刻度的长度为c,计算出活塞的横截面积。
(4)计算得到大气压强的数值
为Pa。
(5)同学们发现实验误差较大,请分析,该实验过程中导致误差的因素有(请写出两条):
①;
②。
22、给你弹簧测力计、水、细线、小石块,要求用这些
器材测出植物油的密度,写出实验步骤和求植物油密度的数
学表达式。
23、在弹簧测力计下挂一圆柱体,从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降,圆柱体浸没后继续下降,直到圆柱体底面
与烧杯底部接触为止,如图14-17所示是圆柱体下降过程中
弹簧测力计读数F随圆柱体下降高度h变化的图像。
求:
(1)分析图像可知,圆柱体重力是N;
(2)圆柱体浸没在水中时,受到的浮力是N;
(3)圆柱体的体积是3;
(4)圆柱体的密度是g/3;
(5)分析图像Bc段,可得结论:
物体浸没液体图14-17
之前,浸入液体的深度越深,受到的浮力越(选
填“大”或“小”);
(6)分析图像cD段,可得结论:
24、如图14-18所示为一粗细均匀的圆桶,横截面积为0.22,桶自身重为100N,容器内壁的A点距液面20c,A点所受液体的压强为1800pa,圆桶放在水平地面上,求:
1液体对容器底部的压强。
2圆桶对水平地面的压强。
25、如图14-19所示,浮在水面上的木块,没入水中的
部分是75c3,露出水面的部分是25c3,根据已有的条件,你能求出那些物理量?
并把它们解出来(至少计算出与木块
有关的4个物理量)。
压强和浮力参考答案
1、减小压强增大压强减小压强增大摩擦2、不变变小
3、解析:
甲乙两个图所示的是具有相同接触面积的情况下,压力越大,压力的作用效果越明显;乙丙两图所示的是具有相同压力的情况下,接触面积越大,压力的作用效果越不明显.
答:
被压下的深浅程度(或形变大小)乙、丙甲、乙压
强
4、空心浮力5、、1402X106Pa6、压强相撞
7、105N104g不变不变变小浮起
8、铁块木块9、5X10-20.65N10、1:
41:
1
11、12500N500pa0.52500N1000pa
12、6813、10N8N140.25X1035.33X10-4
15、大气压减小摩擦提高药瓶相对手臂的高度
16、
(1)压柄做得宽大有利于减小压强;
(2)钉书针(出针口)很尖细有利于增大压强;
(3)底座做得宽大有利于减小压强;
(4)订书机是以转轴为支点的杠杆
17、60048018、B19、D
20、相等探头在两液体中的深度探头在液体中深度小的是盐水
21、
(1)排尽注射器内的空气(3)6.00(4)0.9X105
(5)①空气没有排尽②注射器筒壁与活塞之间有摩擦
22、实验步骤:
①用弹簧测力计测出小石块在空气中的重力为G;
2将石块浸没在水中,读出弹簧测力计的示数为F1;
3将石块浸没在植物油中,读出弹簧测力计的示数为
F2。
植物油密度的数学表达式:
P=卩水
23、答案:
(1)12
(2)8(3)8X10—4(4)1.5X103
(5)大
(6)结论:
浮力大小跟物体的浸没深度无关
24、①A点在液体中的深度:
hA=20c=0.2
A点所受液体的压强:
pA=18
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