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7压力压强
第一课时压力与压强
考纲要求1.压力;2.压强的概念;3.压强的单位;4.运用压强公式解决有关
问题
考点1压力
定义 由于物体间发生挤压而______作用在________上的力
方向 ________于接触面指向被压物体
单位 ________(N)
力的传递 固体可以大小、方向不变地传递压力
压力的三要素:
①压力的作用点必在被压物体的表面上
②压力的方向应与被压物体的接触面垂直
③压力的有无要看是否有相互挤压作用
探究:
压力的作用效果与什么因素有关
研究方法 ______________
得出结论①压力一定时,受力面积________,压力的作用效果越明显;
②受力面积一定时,压力________,压力的作用效果越明显
[比较]如图5-1所示是承受面在各种情况下所受压力的大小(重为G的物体在承受面上静止不动)。
考点2压强
意义压强是表示________________的物理量
定义物体________上受到的压力,用符号____表示
公式 ________
单位 ________(Pa);1Pa=1N/m2
改变压强当压力不变时:
①可通过________受力面积的方法来减小压强;②通过
________受力面积的方法来增大压强。
当受力面积不变时:
①可通过________压力的方法来减小压强;②通过
________压力的方法来增大压强
[点拨]感受压强的大小:
一张报纸平放时对桌子的压强约为0.5Pa;
成人站立时对地面的压强约为1.5×104Pa。
知识纵横压力与重力的区别和联系
考题探究
类型一压力
命题角度:
探究“压力的作用效果与什么因素有关”。
例1 在建立压强概念时,做了如图5-2所示的“探究影响压力作用效果的因素”的实验。
(1)甲、乙两图所示的实验是为了说明什么?
(2)乙、丙两图所示的实验是为了说明什么?
(3)根据
(1)、
(2)的结果可以看出,压力的作用效果跟什么因素有关?
[解析]影响压力作用效果的因素有压力大小和接触面积的大小两方面,在“探究影响压力作用效果的因素”的实验中要注意控制变量。
甲、乙两图中控制了接触面积大小相同,研究压力作用效果与压力大小的关系;乙、丙两图中控制了压力大小相同,研究压力作用效果与接触面积大小的关系。
名师指点该类型题目一要注意实验中控制的不变量,二要找出人为控制的自变量,三看自变量引起的因变量的变化。
类型二压强
命题角度:
(1)压强的概念;
(2)压强的单位;(3)生活中增大或减小压强的方法;
(4)压力与压强的关系p=F/S;(5)运用压强公式解决有关问题;
(6)与浮力、机械效率结合。
例2 如图5-3所示的四个实例中,目的是为了减小压强的是( )
名师指点本类型的习题通常涉及生活中增大或减小压强的方法,通常以选择题的形式出现。
压强在我们生活、生产中有利有弊,有利的压强应想办法增大,有害的压强应想办法减小。
无论增大还是减小,都是从改变压力和受力面积两方面想办法。
例3 小明在研究“压强与压力的关系”时,记录的实验数据如下表所示。
请你对表格中的数据进行分析,归纳出压强与压力之间的关系式:
p=5Pa/N•F(或p=F/0.2m2)。
名师指点找因变量与自变量的关系记住口诀“加减乘除得定值”,通过尝试去寻找因变量与自变量的定量关系,然后再代入任意一组数据得到关系式中的常量。
例4 如图所示是一个上肢力量健身器示意图。
配重A受到的重力为1200N,其底面积为5×10-2m2,B、C都是定滑轮,D是动滑轮,杠杆EH可绕O点在竖直平面内转动,OE∶OH=2∶5。
小成受到的重力为600N,他通过细绳在H点施加竖直向下的拉力为T1时,杠杆在水平位置平衡,小成对地面的压力为F1,配重A受到的拉力为FA1,配重A对地面的压强p1为6×103Pa。
小成在H点施加竖直向下的拉力为T2时,杠杆仍在水平位置平衡,小成对地面的压力为F2,配重A受到的拉力为FA2,配重A对地面的压强p2为4×103Pa。
已知F1∶F2=20∶19,杠杆EH和细绳的质量均忽略不计。
求:
(1)拉力FA2。
(2)拉力T2。
(3)动滑轮D受到的重力G。
[解析]
(1)以物体A为研究对象,进行受力分析,如图(a)甲、乙所示。
物体A始终处于静止状态,所以有:
GA=N1+FA1,①
GA=N2+FA2,②
已知GA=1200N,③
N1=p1S=6×103Pa×5×10-2m2=300N,④
N2=p2S=4×103Pa×5×10-2m2=200N,⑤
联立各式解得:
FA1=900N;FA2=1000N。
(2)以人为研究对象,进行受力分析,如图(b)甲、乙所示。
人始终处于静止状态,所以有:
G人=F1′+T1′,G人=F2′+T2′,
因为T1′与T1大小相等,F1′与F1大小相等,
T2′与T2大小相等,F2′与F2大小相等。
所以有:
F1=G人-T1,F2=G人-T2,
已知F1∶F2=20∶19,得:
2019=G人-T1G人-T2。
⑥
对杠杆进行受力分析,如图(c)甲、乙所示:
根据杠杆平衡条件:
12(FA1+G)×OE=T1×OH,⑦
12(FA2+G)×OE=T2×OH,⑧
已知OE∶OH=2∶5,FA1=900N,FA2=1000N,
联立⑦⑧得:
T2-T1=20N,⑨
FA2+G=5T2,⑩
已知G人=600N,由⑥⑨解得:
T2=220N。
(3)将T2=220N代入FA2+G=5T2,得:
G=100N。
受力分析
对于综合题,首先运用拆分法进行受力分析,每个受力物体的每种状态的受力情况都要画出力的示意图来,然后将每种状态的受力平衡方程列出来,再结合具体的物理公式求解
第二课时液体压强
考纲要求1.液体内部压强的规律;2.运用液体压强公式解决有关问题;
3.连通器的应用
考点1液体压强
产生原因 液体受重力,具有流动性
测量仪器 压强计(原理:
通过U形管中液面________显示薄膜受到的______大小)
计算公式 设液体某处深度为h,密度为ρ,液柱底面积为S,根据
,
,
,不难推出
.
液体内部压强规律 ①液体对容器______和______都有压强;②液体内部
都有压强(因液体具有流动性);③在同一深度,各个方向的
压强________;④液体的压强随深度的增加而________;
⑤液体的压强与液体的________有关,在深度相同时,液体
密度越大,压强越大
[点拨]液体的压强只与液体的密度和液体的深度有关,而与液体的质量、体积、重力、容器的底面积、容器形状均无关。
考点2连通器
定义 上端________、下端________的容器
原理 连通器里装同一种液体且液体________时,各容器的液面保持________
应用 茶壶、锅炉水位计、乳牛自动喂水器、船闸等
帕斯卡原理 密闭液体可以大小不变地传递压强
知识纵横容器底所受压力、压强及支持面所受压力、压强的比较
固体压强的计算与液体压强的计算
一般情况下,固体的压力、压强,先求压力,再求压强;液体的压力、压强,先求压强,再求压力
考题探究
类型一液体压强
命题角度:
(1)“探究液体内部压强的特点”的实验过程;
(2)液体内部压强的规律;
(3)运用液体压强公式解决有关问题。
例1 在学习了液体压强的知识后,小红想用压强计区别不同密度的液体。
如图所示,实验桌上有两只长水筒,其中一个盛有纯净水,另一个盛有盐水,已知盐水的密度大于纯净水的密度。
小红将压强计的金属盒(探头)先后浸没到甲、乙两种液体中,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甲大于h乙,于是认为甲水筒中盛的是盐水。
小刚指出小红的实验结果是不准确的。
请你利用上述实验器材设计一个实验,能够正确地判断出盐水和纯净水。
写出简要的实验步骤和判断方法。
方法一:
分别将压强计的金属盒(探头)浸没到甲、乙两种液体中同一深度,记下压强计U形管两侧的液柱高度差h1和h2。
比较h1和h2的大小,因为盐水的密度大于纯净水的密度,所以U形管两侧的液柱高度差大的筒中盛的是盐水。
方法二:
分别将压强计的金属盒(探头)浸没到甲、乙两种液体中某一深度,使压强计U形管两侧的液柱高度差相等,分别记下压强计的金属盒(探头)所处的深度h1和h2,比较h1和h2的大小,因为盐水的密度大于纯净水的密度,所以压强计的金属盒(探头)所处深度小的筒中盛的是盐水。
名师指点本题是“探究液体内部压强规律”实验的变式,重点考查了控制变量法的应用。
例2 (多选)质量为1kg的平底空水桶,底面积为700cm2。
水桶内装有30cm深的水,放在水平地面上,如图甲所示,水对水桶底的压强比水桶对地面的压强小1000Pa。
当小明用竖直向上的力F提水桶,但没有提起来时,如图乙所示,水桶对地面的压强为1800Pa。
则下列选项正确的是(g取10N/kg)( )
A.水桶内水的质量为28kgB.水桶内水的质量为27kg
C.F的大小为154ND.F的大小为126N
[解析]从“水对水桶底的压强比水桶对地面的压强小1000Pa”入手列方程:
ρgh+1000Pa=(m桶g+m水g)/S可求得m水,再根据“水桶对地面的压强为1800Pa”列方程:
1800Pa=(m桶g+m水g-F)/S可求得F。
名师指点本题重点考查固体压力、压强与液体压力、压强的辨析和受力分析,要特别注意固体压强公式和液体压强公式的应用条件。
类型二连通器
命题角度:
连通器的应用。
例3 如图6-3所示的四个装置中不属于连通器的是( )
名师指点连通器在生产、生活中有着广泛的应用,我们要善于发现和发明。
方法集锦
压强公式的灵活运用
p=F/S是压强的定义式,普遍适用,一般用来计算固体压强,计算顺序是先压力(F=G=mg)后压强(p=F/S);p=ρgh适用于计算液体压强,计算顺序是先压强(p=ρgh)后压力(F=pS);当固体为密度均匀的柱体时,也可通过推导使用p=ρgh,以方便解题。
第三课时大气压强流体压强和流速
考纲要求1.大气压现象;2.托里拆利实验;3.大气压随高度增加而减小;
4.流体压强与流速的关系
考点1大气压强
定义 大气对浸在它里面的物体的压强叫做大气压强,简称大气压,一般用p0表
示
产生原因 ①空气受重力作用;②气体具有流动性
测量工具 气压计——水银气压计和无液气压计
压强特点 ①空气内部向____________都有压强(因气体具有流动性),且空气中某
点向各个方向的大气压强都________;
②大气压的值与地点、天气、季节的变化有关,一般来说,晴天大气压
比阴天高,冬天比夏天高
验证存在 马德堡半球实验、覆杯实验、瓶吞蛋实验等
测定大小 托里拆利实验
变化规律 大气压随高度增加而________;在海拔3000m以内,每上升10m,大
气压大约降低100Pa
应用 吸饮料、输液、活塞式抽水机和离心式抽水机等
考点2大气压的测量
目的测定大气压的值
实验过程如图
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
到上下的压强相等,即向
下的大气压=水银柱产生的压强
实验结论 标准大气压p0=______mmHg=______cmHg=________Pa
拓展①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
________;若未灌满,则测量结果偏______(选填“大”或“小”);若管
中混入少量空气,测量结果会偏______
②本实验若把水银改成水,则需要玻璃管的长度大约10.336m
③将玻璃管稍上提或下压,管内外液面的高度差______;④将玻璃管倾斜,
管内外液面的高度差________,长度________(均选填“不变”、“变长”或
“变短”);⑤将玻璃管加粗,管内外液面的高度差______;⑥向水槽内加水
银,管内外液面的高度差______;
考点3流体压强和流速的关系
定义 能够流动的物体叫做流体,如气体、液体等
压强特点 流体在流速较大的地方压强较______,流速较小的地方压强较
______(均选填“大”或“小”)
升力 飞机机翼的升力产生原因(如附图所示):
机翼形状下方平上方凸起,当气流
迎面吹来时,在相同的时间内上方气流经过的路程________下方气流经过的
路程,因此上方气流流速较大,压强________,下方气流流速较小,压强
________。
机翼上、下表面受到了不平衡力的作用,向上的力大于向下的
力,二者合力是向上的,这便是我们所说的升力
应用 站台安全线、喷雾器、“香
蕉球”等
知识纵横
气体压强与海拔高度、沸点、温度、体积的关系
(1)海拔高度:
大气压随高度的增加而减小.
(2)沸点:
液面上的大气压强越大,液体的沸点越高;反之,大气压强越低,液体的沸点
越低.烧瓶中的水停止沸腾后,
(3)与温度的关系:
对于一定质量的气体,在体积不变的情况下,温度越高气体压强越大,
温度越低气体压强越小.
(4)与体积的关系:
对于一定质量的气体,在温度不变的情况下,体积越大气体压强越小,
体积越小气体压强越大.
考题探究
类型一大气压强
命题角度:
(1)大气压现象;
(2)大气压的规律。
有关问题。
例1 小林用纸杯、塑料片和水做实验。
他将纸杯装满水,用塑料片把杯口盖严,一只手按住塑料片,另一只手抓住杯底,在空中将纸杯倒过来。
移开按塑料片的手后,他发现塑料片和杯子里的水都不落下来,如图所示。
小林对这一现象的解释是:
塑料片和杯子里的水都不落下来是由于塑料片被水粘住了,与大气压无关。
请你利用上述器材再补充必要的辅助器材,设计一个实验证明小林的解释是错误的。
请你写出实验步骤和实验现象。
【答案】实验步骤和实验现象:
①先用铁钉在纸杯底部扎一个孔;
②用手指堵住杯底的孔,将纸杯装满水后用塑料片将杯口盖严,用另一只手按住塑料片将纸杯倒置,移开按住塑料片的手,观察到塑料片和杯子里的水都不落下来;
③放开堵住孔的手指,发现塑料片和杯子里的水都马上落下来。
[解析]实验设计要考虑到塑料片和水的关系不变,通过改变纸杯内的空气情况来改变塑料片的状态。
名师指点此题为一道证伪题,证伪题考查内容:
①审题能力;②控制变量思想;③证伪实验基本思路;④迁移能力;⑤表达能力。
类型二托里拆利实验
命题角度:
托里拆利实验。
例2 意大利科学家托里拆利首先用实验的方法测出了____________的数值。
类型三流体压强和流速的关系
命题角度:
流体压强与流速的关系。
例3 飞机起飞升空时,机翼上方气流的流速比机翼下方的大,则机翼上方的气流对机翼的压强________(选填“大于”、“小于”或“等于”)机翼下方的气流对机翼的压强。
[解析]观察飞机机翼截面图知,其形状上凸下平,因此在飞机起飞过程中,机翼上方空气流速比下方大,根据流体压强与流速的关系可知,上方气体压强比下方小,从而形成向上的升力。
流体压强与流速关系应用实例
除飞机外,“流体压强与流速的关系”在生产、生活中还有很多应用,如:
火车道两旁的安全线,建筑房屋时要在屋顶上面留有气孔以防刮大风时损坏屋顶等等。
例4 如图所示,一把太阳伞固定在地面上,一阵大风吹来,伞面被“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”,伞上方的空气流速大于下方
B.伞面被向上“吸”,伞上方的空气流速大于下方
C.伞面被向下“吸”,伞上方的空气流速小于下方
D.伞面被向上“吸”,伞上方的空气流速小于下方
考题训练
一.单项选择题:
1.把一块砖平放在水平地面上,它对地面产生的压强为P,若把8块砖同样的砖按图7所示放在水平地面上,则它们对地面产生的压强为
A.8PB.4PC.2PD.(1/2)P
2.如图8所示,A、B为两个正方体,边长分别为5cm和10cm。
物体A重10N,物体B重30N(绳重不计),则物体B对水平地面的压强为
A.0PaB.2000PaC.3000PaD.4000Pa
3.如图9所示,甲、乙、丙是三个完全相同的圆柱体竖放在水平地面上,若把乙、丙中的阴影部分切除后,甲、乙、丙对水平地面的压强大小关系正确的是
A.P甲=P乙=P丙B.P甲
图7图9
4.已知两个实心圆柱体A、B的底面积之比为1:
3,高度之比为2:
3,
构成A、B两个圆柱体物质的密度分别为ρA和ρB。
将B放在水平地
面上,A叠放在B上面(如图10甲所示),B对地面的压强为p1。
若
把B叠放在A上面(如图10乙所示),B对A的压强为p2。
若p1:
p2=1:
2,则ρA:
ρB为
A.3:
2B.1:
3C.2:
5D.9:
4
5.平放在水平桌面上的三个实心正方体对桌面的压强相同。
它们的密度分别为1、2和3,
且1>2>3。
则这三个正方体对桌面的压力F1、F2、F3的大小关系为
A.F1=F2=F3B.F1<F2<F3C.F1>F2>F3D.不能确定
6.甲、乙两个长方体,由不同材料制成,其中底面积分别为
、
,高度之比
,密度之比为
,若把甲放在水平桌面上,乙放在甲上,水平桌面受到的
压强为7000Pa,当把乙取下放在水平桌面上静止不动时,桌面对乙的支持力为
A.20NB.16NC.9ND.4N
二.填空
7.如图11所示,某同学用弹簧测力计拉着放在水平
桌面上的木块匀速滑动,在木块前端离开桌面至一半移
出桌面的过程中,木块对桌面压力,木块对桌图11
面压强.(均选填“变大”“变小”或“不变”)
8.桌面的面积为1m2,上面放着质量为5kg的物体,物体与桌面接触面积为0.1m2,
则物体对桌面的压力是______N,对桌面的压强是______Pa.(g取10N/kg)
9.边长是10cm的正方体,重30N,沿斜面匀速下滑。
已知斜面对它的支持力是图12
15N,则物体对斜面的压力大小为______,压强大小为_______.
10.有A、B两个正方体,它们的边长之比为2∶1,密度之比为3∶4。
将它们
如图12所示叠放在水平地面上,此时A对B的压强与B对地面的压强之比
为________。
11.把同种材料制成的甲、乙两个正立方体,放在水平桌面上,甲、乙对桌面的图13
压强分别为P1和P2,如图13所示,把乙放在甲的上面,则甲对桌面的压强为。
四.实验与探究
12.图14是小阳同学在探究压力的作用效果时的部分图片。
图14
(1)比较甲、乙两图可知:
。
(2)小阳将质量分布均匀的物体B沿竖直方向切成大小不同的两块,如图丙所示,,将左边部分移开后,发现剩余部分B′对泡沫的压力作用效果没有变化,如图丁所示,这是因为压力的作用效果是由和共同决定的。
五.计算题
13.图15中轻质横杆AB可绕固定点O在竖直平面内转动,OA∶OB=4∶5,系在横杆A端的细绳通过滑轮悬挂着重为400N的物体M。
重700N的运动员站在水平地面上用力举起横杆B端,恰好使AB在水平位置平衡,已知运动员双脚与地的接触面积为250cm2。
⑴画出运动员受力示意图;
⑵求运动员对B点施力的大小;
⑶求运动员对地的压强。
14.金属块甲静止在水平地面上,对地面的压强是5.4×105Pa。
有一轻质杠杆AB,支点为O,且OA∶OB=5∶3。
将甲挂在杠杆的B端,在A端悬挂质量为4kg的物体乙时,杠杆如图16所示在水平位置平衡,此时金属块甲对地面的压强变为1.8×105Pa。
当在杠杆A端改挂质量为多少kg的物体时,金属块甲对地面的压力刚好为零?
图16
15.在图17所示装置中,甲物重G甲=10N,乙物重G乙是动滑轮重G轮的8倍。
物体乙跟地面的接触面积为1.5×10-2m2。
轻杆AB可以绕O点转动,且OA∶OB=2∶1。
不计轴摩擦,装置如图所示处于平衡状态时,乙对水平地面的压强P=2×103Pa。
求:
此时动滑轮对物体乙的拉力F拉;若在物体甲下面再加挂物体丙,恰使物体乙对地面的压强为零。
求:
丙的物重G丙。
16.图18是运动员利用器械进行举重训练的示意图,其中横杆AB可绕固
定点O在竖直平面内转动,OA∶OB=4∶5,系在横杆A端的细绳通过滑轮悬
挂着物体M。
运动员小强站在水平地面上时对地面的压强为1.1×104Pa,当他用
力举起横杆B端恰好使AB在水平位置平衡时,他对横杆B端竖直向上的作用
力F1为300N,此时他对水平地面的压强为1.6×104Pa。
若在物体M下面再加
挂物体N,小强需用更大的力举起横杆B端,当AB在水平位置再次平衡时,
他对横杆B端竖直向上的作用力F2,他对地面的压强为3.3×104Pa,此时细绳
对横杆A端的拉力为F3。
根据上述条件,下列计算结果正确的是
(g取10N/kg,横杆AB与绳的质量均忽略不计)
A.物体M的质量为375kgB.小强的质量为65kg
C.F2的大小为750ND.F3的大小为1650N
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