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文檔簡介

第九章壓強(qiáng)(知識清單)

第1節(jié)壓強(qiáng)

1壓力

2影響壓力作用效果的因素

知識清單

3壓強(qiáng)

4怎樣減小或增大壓強(qiáng)

一、壓力

1.壓力的概念

(1)作用在物體表面上的力叫做壓力,常用下表示。如圖所示:

木塊對斜面的壓力

(2)壓力的作用點:在受壓的物體表面。

(3)壓力的方向:垂直并指向受壓的物體表面。

由于受力物體的受力面可能是水平面,也可能是豎直面,還可能是角度不同的傾斜面,因此壓力的

方向沒有固定指向,它可能指向任何方向,但始終和受力物體的受力面相.

(4)壓力的大小

壓力的大小并不一定等于重力的大小,有時相等,有時無關(guān)。只有當(dāng)物體自由靜止在____時,物體

對支持面的壓力大小才等于物體所受的重力大小。

壓力廠與重力無關(guān)

(5)產(chǎn)生條件:兩個物體必須相互接觸,而且有相互擠壓的作用。

(6)壓力的作用效果:壓力作用在接觸面上,使物體發(fā)生形變。

2.壓力與重力的區(qū)別與聯(lián)系

(1)區(qū)別

壓力重力

由于_____吸引而使

定義垂直作用在物體表面的力

物體受到的力

垂直于受力物體表面,

方向豎直向_____

并指向被壓物體

作用點被壓物體表面—

有時與重力有關(guān),大小相等。

大小有時與重力有關(guān),但大小不等。與質(zhì)量成正比G=mg

有時與重力無關(guān)。

接觸的物體間相互擠壓而來源于萬有引力,

力的性質(zhì)

發(fā)生形變產(chǎn)生的,屬于彈力是非接觸力

受力示意圖

(2)壓力與重力的聯(lián)系

只有當(dāng)物體處于水平面,且在豎直方向上只受重力和支持力時,物體對水平面壓力的大小、方向才

與重力的大小方向相同,盡管如此,壓力仍不是重力。

二、實驗:探究影響壓力作用效果的因素

【猜想與假設(shè)】小小的蚊子能輕而易舉地用口器把皮膚刺破,重重的駱駝卻不會陷入沙中。由此猜

想:壓力作用的效果除了與壓力的大小有關(guān),還跟有關(guān)。

【設(shè)計實驗】

(1)實驗器材:形變顯著的物體(如海綿、沙子等)、壓力小桌、祛碼。

(2)實驗方法

①控制變量法:探究壓力的作用效果與壓力的大小和受力面積的關(guān)系,采用該法進(jìn)行。

②轉(zhuǎn)換法:壓力的作用效果通過海綿的來體現(xiàn)。

(3)改變壓力和受力面積的方法

①保持小桌與海綿的接觸面積不變,在小桌上放一個祛碼,改變壓力,比較海綿兩次形變的程度,

如圖甲、乙所示,記入表中。

②控制壓力不變,改變小桌與海綿的接觸面積(小桌L次桌面朝上正放,一次桌面朝下倒放),比較海

綿兩次形變的程度,如圖乙、丙所示,記入表中。

【進(jìn)行實驗與收集證據(jù)】

操作1:在海綿上放一個小桌,觀察圖甲所示海綿被壓陷的深淺;

操作2:在小桌子上方放一個祛碼,再次觀察海綿的凹陷深度,如圖乙;

操作3:將小桌子倒置,桌面和海綿接觸,放上祛碼,然后再次觀察海綿的凹陷深度,如圖丙。

實驗現(xiàn)象與記錄:

實驗壓力受力面積壓力作用效果

甲小桌的重力桌腳(小)明顯

乙小桌+祛碼重力桌腳(?。┖苊黠@

丙小桌+祛碼重力桌面(大)極不明顯

【分析論證】由甲、乙可得出,受力面積大小相同時,壓力作用效果與壓力大小有關(guān),壓力越大,

壓力作用效果越o由乙、丙可得出,壓力大小相同時,壓力作用效果與受力面積大小有關(guān),受力

面積越小,壓力作用效果越。

【實驗結(jié)論】壓力的作用效果與壓力大小和受力面積有關(guān);在受力面積相同時,壓力越大,壓力的

作用效果越明顯。在壓力相同時,受力面積越小,壓力的作用效果越明顯。

【交流討論】實驗中選擇海綿而不選擇木板的原因是海綿易發(fā)生____,實驗現(xiàn)象明顯,而木板不

易發(fā)生形變,實驗現(xiàn)象不明顯。實驗中可以用沙子、橡皮泥等代替海綿。

三、壓強(qiáng)

1.壓強(qiáng)

(1)物理意義:表示壓力的o

(2)定義:物體所受壓力的大小與受力面積叫做壓強(qiáng)。

壓力F

(3)公式:壓強(qiáng)=P

受力面積S

壓強(qiáng)在數(shù)值上等于物體單位面積所受的壓力。

適用范圍:這是壓強(qiáng)的定義式,適用于所有物體間的壓強(qiáng)計算,包括氣體、固體、液體。

(4)單位:壓強(qiáng)的國際單位是帕斯卡,簡稱帕,符號是pa。

lpa=N/m2,Ipa表示Im2面積上所受的。

實際應(yīng)用中常用千帕(kpa)、兆帕(Mpa)作單位,氣象學(xué)中常用百帕(hpa)作單位。

換算關(guān)系:lMpa=l(Pkpalkpa=103palhpa=100pa

(5)理解壓強(qiáng)公式p=-s

①壓強(qiáng)大小是由壓力和受力面積共同決定的,不僅僅決定于壓力大小。在S一定時,〃與廠成正比,

在尸一定時,P與S成反比。

②公式中的廠是壓力,而不是重力。當(dāng)物體放在水平上時,壓力的大小等于重力。

③公式中的S是受力面積,它是施力物體擠壓受力物體時,二者相互接觸的面積,而不是其他面

積,而且在計算時S的單位用國際單位。

2.壓強(qiáng)與壓力的辨析

項目壓強(qiáng)壓力

物體所受壓力大小垂直壓在物體

定義

與受力面積之比表面上的力

物理意義表示壓力的作用效果物體發(fā)生形變的作用力

公式P=F/SF=pS

單位____(N)____(pa)

與壓力的大小和有時與重力有關(guān),

大小

受力面積都有關(guān)有時與重力無關(guān)

3.柱體的壓強(qiáng)

(1)公式推導(dǎo):如圖所示,有一質(zhì)量分布均勻的柱狀固體,密度為p,底面積為S,高度為限求

該柱體對水平面的壓強(qiáng)。

這個柱體的體積%;這個柱體的質(zhì)量:

對水平面壓力F=G=mg=pVg=

對水平面壓強(qiáng):pj=g=_____

ss

即柱體產(chǎn)生的壓強(qiáng)p=pgh

(2)公式中各物理量的意義與單位

p表示密度,單位為(kg/m3);表示高度,單位為(m);g=9.8N/kg

〃表示壓強(qiáng),單位為(Pa)

各物理量的單位全部采用國際單位制。

(3)理解公式p=pgh

①公式p=,g〃只適用于的物體(例如長方體、正方體、圓柱體等)對水平面的壓強(qiáng),不能用

于其他形狀的物體產(chǎn)生的壓強(qiáng);

②柱形的物體對水平面的壓強(qiáng)只與物體的密度和高度,與物體的底面積、重力等o(均

選填“有關(guān)”或“無關(guān)”)

四、怎樣減小或增大壓強(qiáng)

1.減小壓強(qiáng)的方法

(1)減小方法

①當(dāng)受力面積一定時,_____壓力;②當(dāng)壓力一定時,受力面積(均選填“減小”或“增大”)。

(2)減小壓強(qiáng)的事例

軌道鋪設(shè)在枕木上書包帶比較寬汽車限重

軌道鋪在枕木上、坦克履帶、滑板都是通過增大減小壓強(qiáng)的;汽車限重是通過減小汽車對

地面的減小壓強(qiáng)的。

2.增大壓強(qiáng)的方法

(1)增大方法

①當(dāng)受力面積一定時,______壓力;②當(dāng)壓力一定時,受力面積(均選填“減小”或“增

大”)。

(2)增大壓強(qiáng)的事例

o

第2節(jié)液體的壓強(qiáng)

1液體壓強(qiáng)的特點

2液體壓強(qiáng)的大小

知識清單

3連通器

4液體產(chǎn)生的壓力

一、液體壓強(qiáng)的特點

1.實驗:探究液體內(nèi)向各個方向都有壓強(qiáng)

(1)實驗探究

①如圖1所示,表明水對容器的有向下的壓強(qiáng);如圖2所示,說明水對有壓強(qiáng)。

沒有水時,倒入水時,

橡皮膜平坦橡皮膜凸出.

沒有水時,倒入水時,橡

橡皮膜平坦皮膜向下凸出

——管子

廣廣Vy膠帶

>孔

——水

圖3

②如圖3所示,選取一柱狀容器,讓水面高出容器口一段高度,會發(fā)現(xiàn):水從底部流出,說明液體內(nèi)

部有向的壓強(qiáng);水從容器側(cè)壁的孔中噴出,說明液體對有壓強(qiáng);容器上表面有水向上噴出,說

明水內(nèi)部也有向的壓強(qiáng)。

③如圖4所示,將底部和側(cè)壁套有橡皮膜的空塑料瓶豎直壓入水中,發(fā)現(xiàn)底部和側(cè)壁的橡皮膜向瓶

內(nèi)凹,表明水內(nèi)部向都有壓強(qiáng)。

(2)實驗結(jié)論:液體內(nèi)向各個方向都有壓強(qiáng)。

(3)液體產(chǎn)生壓強(qiáng)的原因:液體受到,液體具有性。

2.壓強(qiáng)計

(1)作用:測量液體內(nèi)部O

(2)構(gòu)造:壓強(qiáng)計主要由U形管、橡皮管、探頭(由空金屬盒蒙上橡皮膜構(gòu)成)三部分組成。

(3)原理:放在液體里的探頭上的橡皮膜受到液體壓強(qiáng)的作用會發(fā)生形變,U形管左右兩側(cè)液面

就會產(chǎn)生______,高度差的大小反映了橡皮膜所受壓強(qiáng)的大小,液面的高度差越大,壓強(qiáng)越—o

,橡皮牌―橡皮管

u

(4)壓強(qiáng)計的使用

①實驗前應(yīng)檢查蒙在金屬盒上的橡皮膜、連接用的橡皮管及各連接處是否o常用方法是用手

輕按橡皮膜,觀察壓強(qiáng)計U形管兩側(cè)液面的高度差是否發(fā)生變化,如果變化,說明;如果不變,

說明漏氣,則要查出原因,加以修整。

②當(dāng)壓強(qiáng)計的橡皮膜沒有受到壓強(qiáng)時,U形管中的液面應(yīng)該是的,若出現(xiàn)高度差,需要將橡

皮管取下,再重新安裝。

3.實驗探究:液體內(nèi)部壓強(qiáng)的大小有什么特點

【猜想與假設(shè)】

猜想1:潛水越深,需要的裝備越堅固,液體壓強(qiáng)的大小可能與深度有關(guān);

猜想2:水越多,重力越大,液體壓強(qiáng)的大小可能與液體的質(zhì)量有關(guān);

猜想3:液體的壓強(qiáng)是由液體產(chǎn)生的,壓強(qiáng)的大小可能與液體的種類有關(guān);

猜想4:液體壓強(qiáng)的大小可能與液體內(nèi)部的方向有關(guān)。.....

【設(shè)計實驗】

(1)實驗器材:壓強(qiáng)計、鐵架臺、透明深水槽、水、鹽水、刻度尺等。

(2)探究方法一一控制變量法

①保壓強(qiáng)計探頭在水中的深度不變,改變探頭的方向,觀察并記錄U形管液面的高度差。

②控制液體的種類不變(水)、探頭在水中的方向不變,逐漸改變探頭在水中的深度,觀察并記錄

U形管液面的高度差。

③把壓強(qiáng)計的探頭放入鹽水中,控制探頭的深度不變、在鹽水中的方向不變,觀察并記錄U形管

液面的高度差。

【進(jìn)行實驗與收集證據(jù)】

操作1:保持U形管壓強(qiáng)計探頭在水中的深度不變;改變探頭的方向,分別沿水平向上、水平向下、

沿豎直方向,觀察并記錄U形管液面的高度差。實驗現(xiàn)象:U形管液面的高度差A(yù)〃相等。

操作2:保持液體的種類不變(水)、探頭在水中的方向不變(水平向下),逐漸增加探頭在水中的

深度,觀察并記錄U形管液面的高度差。實驗現(xiàn)象:U形管液面高度差△歷<△力2VA43。

操作3:把壓強(qiáng)計的探頭分別放入水、酒精中,控制深度相同、探頭所對某一方向不變,觀察并記

錄U形管液面的高度差。實驗現(xiàn)象:水酒精。

【分析論證】

①由操作1可得出:在液體內(nèi)部的同一深度,向各個方向的壓強(qiáng)o

②由操作2可得出:同種液體,液體內(nèi)部的壓強(qiáng)隨的增加而增大。

③由操作3可得出:液體內(nèi)部的壓強(qiáng)跟液體有關(guān)。深度相同時,密度越大,液體內(nèi)部的壓強(qiáng)

越O

【實驗結(jié)論】液體壓強(qiáng)的特點:

在液體內(nèi)部的同一深度,向各個方向的壓強(qiáng)都相等;深度越深,壓強(qiáng)越大;液體內(nèi)部壓強(qiáng)的大小還

跟液體的密度有關(guān),在深度相同處,液體的密度越大,壓強(qiáng)越大。

【交流討論】

(1)探究中用到的方法

①轉(zhuǎn)換法:通過觀察U形管兩液柱的高度差來比較壓強(qiáng)的大小。

②控制變量法:探究液體內(nèi)部的壓強(qiáng)與的關(guān)系;探究液體內(nèi)部壓強(qiáng)與的關(guān)系;探究液體

內(nèi)部壓強(qiáng)與的關(guān)系。

(2)U形管壓強(qiáng)計只能比較壓強(qiáng)的大小,不能測量壓強(qiáng)的大小。

(3)探究液體的壓強(qiáng)與液體質(zhì)量的關(guān)系

實驗:取兩只粗細(xì)不同、瓶嘴大小相同的塑料瓶去底,在瓶嘴上扎橡皮膜,將其倒置,向兩瓶中裝入等

質(zhì)量的水,可以看到,橡皮膜凸出的程度不同,細(xì)塑料瓶橡皮膜凸起得更大些。

結(jié)論:等質(zhì)量的水對底部的壓強(qiáng)不同,液體壓強(qiáng)的大小與液體質(zhì)量_____,而與液體有關(guān),深

度越大,壓強(qiáng)越大。

4.與液體壓強(qiáng)有關(guān)的現(xiàn)象

①輸液時,要把藥②修建水壩時③“蛟龍”號潛水器下潛④潛水員在不同的深

液提高一定高度。上窄下寬深度最大為7062米。度穿不同的潛水服

①在醫(yī)院輸液時,要把藥液提高到一定的高度;②修建水壩時上窄下寬;③“蛟龍”號潛水器下潛

深度最大為7062米;④潛水員在不同的深度使用不同的潛水服。

二、液體壓強(qiáng)的大小

1.研究方法——“理論推導(dǎo)法”

要想得到液面下某處的壓強(qiáng),可以設(shè)想這里有一個水平放置的“平面”S。這個平面以上的液柱對

平面的壓力等于液柱所受的—力,所以計算出液柱所受的重力是解決問題的關(guān)鍵。計算這段液柱對“平

面”產(chǎn)生的壓強(qiáng),就能得到液面下深度為處的壓強(qiáng)。

2.推導(dǎo)液體壓強(qiáng)的大小

如圖所示,設(shè)想在密度為p的液面下有一高度為從截面積為S的液柱。

這個液柱體的體積v=,這個液柱的質(zhì)量m=pV=

這個液柱對平面的壓力F=G=mg=

平面S受到的壓強(qiáng)p=-=____________

S

因此,液面下深度為〃處液體的壓強(qiáng)為〃=

3.進(jìn)一步理解p=pgh

(1)壓強(qiáng)公式中的物理量及其單位

〃表示液體的,單位為千克/米3(kg/m3)

〃表示液體的,單位為米(m);g為常數(shù),大小為9.8N/kg

P表示液體在深度為〃處的壓強(qiáng),單位為帕(Pa)。

公式中的物理量單位全部使用國際單位。

(2)深度/?:指液面到某點的距離,而不是高度。如圖所示,容器底部的深度為27cm,/點

的深度為cm,3點的深度為cm。

(3)影響液體壓強(qiáng)大小的因素

根據(jù)°=的萬可知:液體內(nèi)部壓強(qiáng)只跟液體和有關(guān);與液體的質(zhì)量、體積、重力、容器的

底面積、容器形狀均無關(guān)。

(4)帕斯卡破桶實驗

帕斯卡在1648年曾經(jīng)做了一個著名的實驗:他用一個密閉的裝滿水的木桶,在桶蓋上插入一根細(xì)

長的管子,從樓房的陽臺上向細(xì)管子里灌水。結(jié)果只灌了幾杯水,竟把桶壓裂了。

分析:由于細(xì)管子的容積較小,幾杯水灌進(jìn)去,大大提高了水的深度隊從而對水桶產(chǎn)生很大

的,這個壓強(qiáng)就對桶壁在各個方向產(chǎn)生很大的壓力,把桶壓裂了。

“帕斯卡裂桶實驗”說明:同種液體產(chǎn)生的壓強(qiáng)取決于液體的深度,與液體的質(zhì)量、重力等因素?zé)o

關(guān)。

三、連通器

1.連通器

(1)連通器的概念:上端、下端的容器叫做連通器。

注意連通器的特征:底部互相連通;容器上端都開口;與形狀無關(guān)。

連通器連通器液面相平的原理

(2)連通器的特點

①連通器里裝同種液體,當(dāng)液體不流動時,連通器各部分中的液面總是的。

②利用液體壓強(qiáng)知識解釋連通器的特點

如上圖所示,在連通器中,設(shè)想在容器底部連通的部分有一“液片”ABo因為液體不流動時,液

片AB處于平衡狀態(tài),所以液片兩側(cè)受到相等:FI=F2

根據(jù)壓強(qiáng)公式p=7"可知:Fi=PiSFi=P£,所以液片兩側(cè)受到壓強(qiáng)相等:p\=p2

XHpi=P2=即pghi=pghi

所以〃尸〃2,即兩管液面相平。

2.連通器的應(yīng)用

(1)茶壺:茶壺的壺身與壺嘴構(gòu)成,如果壺嘴太高,則倒不出水;如果壺嘴太低,則裝不

滿水,如圖所示。

(2)鍋爐水位計:能通過觀察水位計的玻璃管中的水位了解鍋爐內(nèi)的水位,如圖所示。

(3)洗手間下水管:U形管存水彎頭是一個連通器,正常使用時應(yīng)充滿水,阻礙下水道內(nèi)的臭味

從下水管進(jìn)入洗手間內(nèi),如圖所示。

(4)乳牛自動喂水器:儲水槽與飲水槽構(gòu)成連通器,水位不相平時水就能流動,使水槽內(nèi)始終有

水,如圖所示。

3.三峽船閘

(1)船閘的基本構(gòu)造:船閘由閘室和上、下游閘門以及上、下游閥門組成(見甲圖)。

(2)船閘的工作過程

①分析一艘輪船由上游通過船閘駛往下游的情況。

下游閘門閘室上游閘DC

\CI:

BA

BA

甲關(guān)閉下游閥門B,打開上游閥門A,乙閘室水面上升到和上游水面____

閘室和上游水道構(gòu)成了后,打開上游閘門C,船駛?cè)腴l室.

DC

BA

丙關(guān)閉上游閘門C和閥門A,T閘室水面下降到跟游水

打開下游閥門B,閘室和下游水面相平后,打開下游閘門D,船

道構(gòu)成了一個.駛向下游.

②輪船由下游通過船閘駛往上游的情況可參照上述①分析。

四、液體產(chǎn)生的壓力

因為液體具有流動性,所以容器中的液體對容器底部的壓力大小與容器的形狀有關(guān)。

1.液體對容器底部的壓力與容器形狀的關(guān)系

(1)三種常見不同形狀的容器

甲是柱形,乙是口大底小形,丙是口小底大形。

(2)柱形容器

設(shè)柱形容器的底面積為S,內(nèi)盛有密度為八深度為人的液體。

則液體對容器底部的壓強(qiáng)為p=—液體對容器底部的壓力為尸=pS=/>g〃S,而g的含義是以容器

底為底、以液柱深度為高的柱體的體積,即V^hS,

所以尸=pS=/g/zS==(G拄的含義是以/柱為體積的那部分液體的重力)。

結(jié)論:在柱形容器中,液體對容器底的壓力大小液體自身的重力。

(3)口大底小形容器

設(shè)容器的底面積為S,內(nèi)盛有密度為小深度為人的液體。

則液體對容器底部的壓強(qiáng)為p=pgh

液體對容器底部的壓力為b=0S=/)g/7sas相當(dāng)于右圖中紅色部分液柱的體積)

因為必泄,所以尸<稱憶泄=,液體對容器底部的壓力FVG瑕

結(jié)論:在口大底小形容器中,液體對容器底的壓力液體自身的重力。

(4)口小底大形容器

設(shè)容器的底面積為S,內(nèi)盛有密度為小深度為/?的液體。

則液體對容器底部的壓強(qiáng)為p=pgh

液體對容器底部的壓力F=pS=pghS(必相當(dāng)于右圖中紅色部分液柱的體積)

因為必>憶海,所以尸>意/海=,液體對容器底部的壓力為F>G跟

結(jié)論:在口小底大形容器中,液體對容器底的壓力液體自身的重力。

2.分析計算液體對容器底部壓力大小的方法

(1)在柱形容器中,液體對容器底的壓力大小—液體重力(選填“等于”或“不等于”)。在計算或

討論直柱形容器底所受壓力時,一般根據(jù)尸=G波體或尸=0S進(jìn)行計算(根據(jù)題目提供的條件選擇)。

(2)在非柱形容器中,液體對容器底的壓力大小液體重力(選填“等于”或“不等于”)。在計算

或討論非柱形容器底所受壓力時,一般要先計算壓強(qiáng)p=pg〃,然后再根據(jù)尸=0S計算壓力。

第3節(jié)大氣壓強(qiáng)

1大氣壓強(qiáng)的存在

知識清單2大氣壓的測量

3大氣壓的應(yīng)用

一、大氣壓強(qiáng)的存在

1.實驗探究:大氣壓的存在

(1)覆杯實驗

①實驗一:把杯內(nèi)加滿水,將硬紙片放在塑料杯杯口,用手按住并倒置過來,放手后,發(fā)現(xiàn)硬紙片

沒有掉下來。原因分析:杯中裝滿水,排出了空氣,杯內(nèi)水對硬紙片向下的壓強(qiáng)小于對硬紙片向

上的壓強(qiáng),由于的作用,硬紙片沒有掉下來。

實驗一實驗二實驗三

②實驗二:把杯內(nèi)加滿水,將硬紙片放在塑料杯杯口,用手按住,并倒置過來,將紙杯朝不同的方向,

發(fā)現(xiàn)硬紙片都不會脫落。說明大氣向各個方向都有壓強(qiáng)。

③實驗三:在裝滿水倒置的塑料杯底部用針扎一個小孔,發(fā)現(xiàn)硬紙片掉了下來,水流出。原因分析:

用針在塑料杯杯底扎孔后,水上方有大氣壓,下面也有大氣壓,所以水在的作用下流出來。

(2)瓶吞雞蛋

將剝了皮的熟雞蛋放入廣口瓶中,雞蛋不會掉入瓶中。將浸過酒精的棉花點燃后放入廣口瓶內(nèi),然

后立即將剝殼的熟雞蛋堵住瓶口,發(fā)現(xiàn)熟雞蛋被“吞入”瓶中。

原因分析:棉花燃燒,瓶內(nèi)空氣受熱膨脹被排出一部分,堵上雞蛋,瓶內(nèi)氣體冷卻后,瓶內(nèi)氣壓低

于外界,在大氣壓的作用下,雞蛋被壓入瓶中。

(3)馬德堡半球?qū)嶒?/p>

德國馬德堡市的市長奧拓?格里克,1654年5月,他做了兩個直徑36cm的空心銅半球,密合后抽

出里面的空氣,然后每個半球上栓8匹馬,總共16匹馬才把兩個半球拉開。

馬德堡半球?qū)嶒灥慕忉專呵蝮w內(nèi)部沒有氣體,也就沒有向外的壓強(qiáng)(壓力),外部有大氣,對半球

的四周表面有壓強(qiáng),所以是大氣壓強(qiáng)(壓力)把兩個半球緊緊壓在起。馬德堡半球?qū)嶒?,證明大氣存

在_____并且很o

(4)探究歸納:大氣與液體一樣,向各個方向都有壓強(qiáng)。

2.大氣壓

(1)概念:大氣對浸在它里面的物體產(chǎn)生的壓強(qiáng)叫做大氣壓強(qiáng),簡稱或氣壓。

(2)大氣壓產(chǎn)生的原因

地球周圍的空氣層因地球的吸引而受到作用,同時空氣又具有性,因此大氣對浸在空氣

中的物體表面就產(chǎn)生了壓強(qiáng)。

(3)大氣壓的特點

在大氣層內(nèi)部向各個方向都有壓強(qiáng);在同一高度、同一地點向各個方向的壓強(qiáng)大小相等。

(4)大氣壓存在的現(xiàn)象

生活中吸飲料、吸藥液、吸墨水等例子都表明大氣壓的存在,實際上,一切“吸”液體的過程都是

二、大氣壓的測量

1.托里拆利實驗

(1)托里拆利實驗過程

①在長度大約1米、一端封閉、一端開口的玻璃管中灌滿水銀,排出空氣。

②一只手握住玻璃管中部,用另一只手指緊緊堵住玻璃管開口端并把玻璃管小心地倒插在盛有水銀

的槽里。

滿

銀山大氣壓

③待開口端全部浸入水銀時放開手指,將管子豎直固定,當(dāng)管內(nèi)水銀停止下降時,讀出此時水銀柱

的高度,約760mm。

④如果玻璃管傾斜,進(jìn)入到玻璃管內(nèi)水銀的長度會變大,但是水銀柱的豎直高度不變,依舊是760nlm。

(2)實驗分析

玻璃管內(nèi)水銀面的上方是,沒有大氣壓,管外水銀面的上方是,玻璃管內(nèi)的水銀面之所

以能夠高于水銀槽內(nèi)的水銀面,是因為支撐著管內(nèi)這段水銀柱使它不會落下。

(3)實驗結(jié)論

大氣壓的數(shù)值等于它支撐的這段產(chǎn)生的壓強(qiáng),即p大氣瓜=p水銀

這個實驗最早是由意大利科學(xué)家托里拆利做的,故被稱為實驗。

2.理解托里拆利實驗

(1)水銀柱的高度

水銀柱的高度是指管內(nèi)外水銀面的豎直高度差,不是指管傾斜時水銀柱的長度,實驗過程中,只要

測量正確(測量高度差),玻璃管是否傾斜實驗結(jié)果(選填“影響”或“不影響”)。

管內(nèi)水銀柱的高度只與外界的大氣壓有關(guān),與管的粗細(xì)、長度、形狀、插入水銀中的深度都無關(guān),

改用粗一些或細(xì)一些的玻璃管結(jié)果(選填“影響”或“不影響”)。

(2)玻璃管口在水銀中的深度

玻璃管口在水銀槽內(nèi)的深度不影響實驗結(jié)果,稍稍向上提或向下按玻璃管,只能改變管內(nèi)水銀柱上

方真空部分的體積,而水銀柱的高度不變。

(3)玻璃管內(nèi)漏進(jìn)空氣

實驗時,如果玻璃管內(nèi)漏進(jìn)去一些空氣,因為管內(nèi)空氣能夠產(chǎn)生壓強(qiáng),所以會使水銀柱的液面下降,

測量結(jié)果變.(選填"大"或"小”)。

(4)托里拆利實驗如果用水來做,則水的高度大約m,太不方便。計算過程:

1.0X105帕

“里==10.3米

P木g16103千克/米3x9.8牛/千克

3.標(biāo)準(zhǔn)大氣壓

(1)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓

托里拆利當(dāng)時測得管內(nèi)外水銀面的高度差為760mm,通常把這樣大小的大氣壓叫做大氣壓,

用字母po表示。

根據(jù)液體壓強(qiáng)的公式,760mm高的水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)

po=P^gh=Pa

粗略計算時可取標(biāo)準(zhǔn)大氣壓為1.0x105pa。

(2)大氣壓的一些單位

帕(pa)、千帕(kpa)、百帕(hpa)、標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、毫米水銀柱高(mmHg柱)或厘米水銀柱高(cmHg

柱)等。

1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓=1.013x105pa=毫米水銀柱=_____厘米水銀柱

4.氣壓計

氣壓計:測量大氣壓的儀器叫做氣壓計。

(1)水銀氣壓計:在托里拆利實驗中,如果玻璃管旁立一個刻度尺,讀出水銀柱的高度,就知道

當(dāng)時的大氣壓了,這就是一個簡單的水銀氣壓計。水銀氣壓計比較準(zhǔn)確,但攜帶不便。

氧氣瓶和滅火器上的

金屬盒氣壓計

氣壓計也是一種無液氣壓計

(2)金屬盒氣壓計(又稱無液氣壓計)

它的主要部分是一個波紋狀真空金屬盒,氣壓變化時,金屬盒厚度會發(fā)生變化,傳動裝置將這種變

化轉(zhuǎn)化為指針的偏轉(zhuǎn),指示出氣壓的大小。

(3)自制氣壓計

①制作與使用

取一個瓶子,裝入適量帶色的水,再取一根兩端開口的細(xì)玻璃管,在它上面畫上刻度,使玻璃管穿

過橡皮塞插入水中。從管的上端吹入少量氣體,使瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)大于大氣壓,水沿玻璃管上升到瓶口以

上。根據(jù)玻璃管內(nèi)水柱的高低,就可以知道外部大氣壓強(qiáng)的大小,如下圖所示。

②自制氣壓計的測量原理

在玻璃管內(nèi)的底部取一液片“AB”,因為液片靜止,所以

。內(nèi)寸大氣田+2水即尸內(nèi)上=P0+A?g/7水

因為瓶內(nèi)氣壓基本不變,即水對液片向上的壓強(qiáng)p內(nèi)基本不變,所以當(dāng)外界大氣壓強(qiáng)00降低時,〃

水變;反之,外界大氣壓強(qiáng)P0增大時,/水變0

該氣壓計會受溫度的影響,當(dāng)溫度升高時,瓶內(nèi)氣壓P內(nèi)變大,水變大。

6.大氣壓與高度的關(guān)系

(1)實驗探究:拿著自制氣壓計從一樓到五樓,記錄并觀察玻璃管內(nèi)水柱的高度(即管內(nèi)與瓶內(nèi)

水面的高度差)。

樓層12345

管內(nèi)與瓶內(nèi)

55.35.766.3

水面的高度差/cm

實驗現(xiàn)象:拿著自制氣壓計從一樓到五樓,發(fā)現(xiàn)管內(nèi)水面的高度差變大。

實驗結(jié)論:大氣壓隨高度增加而O

(2)大氣壓與高度的關(guān)系

p/kPa

100

80

607

Z=i

404

1工

£9

205

6i

o-

海平面1234km

kmkmkmkmkmkm

【看圖分析】

①結(jié)論:大氣壓隨高度增加而減小,在海拔3000m以內(nèi),每升高10m,大氣壓大約減小.pao

②大氣壓隨海拔高度的升高而減小的原因

大氣壓由于大氣受重力而產(chǎn)生,因為海拔越高,空氣越稀薄,空氣密度變小,大氣重力變小,因此

大氣壓就會降低。當(dāng)離開地面的高度達(dá)到100km時,大氣就變得極其稀薄了。

(3)高度計:如果無液氣壓計的刻度盤上標(biāo)的是高度,就變成了計。因為大氣壓強(qiáng)隨高度的

增加而減小,我們可測出不同高度的氣壓值,把它們的對應(yīng)關(guān)系刻在無液氣壓計的刻度盤上即可。

7.水的沸點與大氣壓的關(guān)系

(1)實驗探究

①進(jìn)行實驗:如圖所示,將水加熱至沸騰后停止加熱,沸騰停止,若將燒瓶內(nèi)部的空氣抽出,停止

沸騰的水又重新沸騰起來。

7r

②現(xiàn)象分析:抽出空氣,瓶內(nèi)的氣壓降低,停止沸騰的水還能重新沸騰起來,說明瓶內(nèi)水的沸點

了。

③實驗結(jié)論

液體的沸點與液體表面上方的氣壓有關(guān),氣壓降低,沸點;氣壓升高,沸點O

(2)水的沸點與氣壓值對照表

觀察表格可以得出水的沸點與氣壓之間的關(guān)系:

氣壓值

12351020305070101

(xlO3pa)

沸點

41623324660698190100

(℃)

①氣壓越大,水的沸點越高;氣壓越小,水的沸點越低。

②在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,水的沸點為°C。

在海拔8848米的珠穆朗瑪峰頂上,大氣壓約為31000pa,水的沸點大約是:℃(69?75℃間)。

(3)高壓鍋的原理

高壓鍋使鍋內(nèi)部的氣壓____1個大氣壓,水的沸點,要在高于100℃時才沸騰,這樣高壓鍋

內(nèi)部就形成高溫高壓的環(huán)境,飯就容易很快做熟。

三、大氣壓的應(yīng)用

1.生活中應(yīng)用實例

在生活中,吸塵器、吸盤掛鉤、拔火罐等都是應(yīng)用了大氣壓,這些吸的過程都是靠大氣壓“壓”的

結(jié)果。

1—

吸塵器吸盤掛鉤拔火罐

2.活塞式抽水機(jī)

(1)組成:活塞式抽水機(jī)由圓筒、活塞、出水管、兩個單向閥門A、B等組成。

(2)工作原理

『<

年4

仙HT1

aipaI

甲ZL丙

①提起活塞,閥門A受到大氣壓的作用關(guān)閉?;钊旅婵諝庀”?,氣壓小于外界的大氣壓。低處的

水受到大氣壓的作用,推開閥門進(jìn)入圓筒。

②當(dāng)壓下活塞時,閥門B被水壓下關(guān)閉,水被阻不能向下流動,便沖開閥門進(jìn)入圓筒的上部。

③再提起活塞時,活塞上面的水迫使閥門關(guān)閉,水從側(cè)管流出。同時井的水又在大氣壓的作

用下推開閥門而進(jìn)入圓筒。

3.離心式抽水機(jī)

水泵軸線

如圖所示,葉輪在電動機(jī)的帶動下高速旋轉(zhuǎn),泵殼里的水也隨葉輪高速旋轉(zhuǎn),同時被甩入出水管中,

這時葉輪附近的壓強(qiáng)減小,.迫使低處的水推開底閥,沿進(jìn)水管進(jìn)入泵殼,進(jìn)入泵殼的水又被葉輪

甩入出水管,這樣一直循環(huán)下去,就不斷把水送到了高處。

第4節(jié)流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系

1流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系

知識清單2飛機(jī)的升力

3用傳感器研究氣體流速與壓強(qiáng)的關(guān)系

一、流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系

1.流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系

(1)流體:

液體和氣體都具有流動性,統(tǒng)稱為。如空氣、水等,流體流動時產(chǎn)生的壓強(qiáng)稱作流體壓強(qiáng)。

(2)實驗探究:流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系

①實驗一:分不開的紙

如圖所示,手握兩張紙,讓紙自然下垂,在兩張紙中間向下吹氣。發(fā)現(xiàn)兩張紙不但不分開,反而會

靠攏。

【實驗分析】吹氣時,兩張紙條內(nèi)側(cè)空氣流動,壓強(qiáng)變,而紙條外側(cè)空氣的流速基本不

變,大氣壓強(qiáng)相對較大,存在壓強(qiáng)差,因而有_____差,是這個壓力差把兩紙條壓到了一起。

【實驗結(jié)論】在氣體中,流速越大的位置,壓強(qiáng)越O

②實驗二:口吹硬幣跳躍木塊

如圖所示,在離桌邊20?30cm的地方放一枚鋁制硬幣,在硬幣前10cm左右放置一個高度約2cm的木

塊,在硬幣后放置一本與硬幣厚度相當(dāng)?shù)墓P記本。在硬幣上方沿著與桌面平行的方向用力吹一口氣,發(fā)

現(xiàn)硬幣會跳過木塊。

流速大,壓強(qiáng)小

【現(xiàn)象分析】實驗中的硬幣,上面只有空氣與它接觸。吹氣時硬幣向上“跳”,說明它下面空氣向

上的壓力較o硬幣上下兩面的面積相同,因此一定是下面空氣向上的比較大。由于吹氣,硬

幣上面的流速變大,壓強(qiáng)變;硬幣下方空氣流速小,壓強(qiáng)大。

【實驗結(jié)論】在氣體中,流速越大的位置,壓強(qiáng)越小。

③實驗三:吹不開的乒乓球

如圖所示,在盛水的淺容器中放入兩個乒乓球,使兩球間隔一定的距離且靜止?,F(xiàn)用一細(xì)紙管向兩

乒乓球中間吹氣,兩乒乓球會靠攏。

【實驗分析】兩個乒乓球向中間靠攏,說明兩球內(nèi)側(cè)受到液體的壓強(qiáng)變小,吹氣前后兩球外側(cè)受到

液體壓強(qiáng)不變,球內(nèi)外存在____差,因而存在壓力差,兩球在作用下向中間靠攏。

【實驗結(jié)論】在液體中,流速越大的位置,壓強(qiáng)越小。

④實驗四:玻璃管中水柱的高度為何不同?

如圖所示是一粗細(xì)不同的玻璃管,在粗細(xì)不同的位置上分別有豎直玻璃細(xì)管與其連通,讓水流過玻

璃管。會發(fā)現(xiàn)三個豎直玻璃管中的水柱高度不相同,與粗管處連接的管子,水柱高,與細(xì)管處連接的管

子,水柱低。

壓強(qiáng)大壓強(qiáng)小壓強(qiáng)大

【實驗分析】水平管的粗細(xì)不同,水流動時,流量是的,故三段水平管中水的流速是的

(均選填“相同”或“不相同”);粗管中的水,流速小,細(xì)管中的水,流速大。水流動時,小豎管中水

柱的高度不相同,根據(jù)液體的壓強(qiáng)公式°=0g/7可知,各段水平管中水的壓強(qiáng)不相同,粗管中水的壓

強(qiáng),細(xì)管中水的壓強(qiáng)o

【實驗結(jié)論】在液體中,流速大的位置,壓強(qiáng)小;流速小的位置,壓強(qiáng)大。

(3)探究歸納

在氣體和液體中,流速越大的位置,壓強(qiáng)越;流速越小的位置,壓強(qiáng)越=

2.用“流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系”解釋現(xiàn)象

(1)火車站臺上的安全線

在火車站和地鐵站的站臺上往往要畫一條安全線。原因是:當(dāng)火車或地鐵進(jìn)站時,會帶動人和車之

間的空氣的流速加快,人外側(cè)空氣流速慢壓強(qiáng)大,而內(nèi)側(cè)流速快壓強(qiáng),會產(chǎn)生一個向側(cè)的壓

強(qiáng)差,將人推向火車,易出現(xiàn)危險。

(2)噴霧器的工作原理

噴霧器的小孔處比較細(xì),當(dāng)有氣體流出時,空氣流速快,壓強(qiáng),容器里液面上方的空氣壓強(qiáng)

大,液體就沿著細(xì)管上升,從管口流出后,受氣流的沖擊,被噴成霧狀。

(3)草原犬鼠的洞穴

犬鼠的洞穴有兩個出口,一個是平的,另一個則是隆起的土堆。這是為什么呢?

兩個洞口的形狀不同,決定了洞穴中空氣流動的方向。吹過平坦表面的風(fēng)速,壓強(qiáng);吹

過隆起表面的風(fēng)速,壓強(qiáng)O因此,地面上的風(fēng)吹進(jìn)了犬鼠的洞穴,給犬鼠帶去了習(xí)習(xí)涼風(fēng)(均

選填“大”或“小”)。

氣流慢,壓強(qiáng)大氣流快,壓強(qiáng)小

(4)跑車的氣流偏導(dǎo)器

跑車車身形狀和機(jī)翼類似,高速飛馳時,如果產(chǎn)生向上的力就會發(fā)飄,會造成行駛不穩(wěn)定。所以在

跑車車尾安裝了一種“氣流偏導(dǎo)器”,“氣流偏導(dǎo)器”上表面平直,下表面呈向下凸,當(dāng)跑車高

速行駛時,流過它上方的空氣速度比下方空氣o此時,上方空氣壓強(qiáng)比下方空氣壓強(qiáng)大,這樣,“氣

流偏導(dǎo)器”受到一個向的壓力差,從而使車輪抓緊地面。

氣流

偏導(dǎo)器

尸1>尸2

、飛機(jī)的升力

如圖所示是飛機(jī)的機(jī)翼截面形狀,機(jī)翼的形狀基本是,機(jī)翼的形狀對飛機(jī)的起飛起了很重要

的作用。

飛機(jī)起飛前,先在跑道上跑一段距離,空氣相對機(jī)翼向后運動。因為機(jī)翼的形狀是上凸下平,所以

上方空氣流速,壓強(qiáng),機(jī)翼上、下方存在壓強(qiáng)差,產(chǎn)生_____,形成了向的升力。

機(jī)翼上、下表面的是產(chǎn)生升力的原因。

三、拓展性實驗一用傳感器研究氣體流速與壓強(qiáng)的關(guān)系

【實驗介紹】如圖,三節(jié)直徑不同的塑料管聯(lián)結(jié)在一起,然后與抽氣機(jī)相通。當(dāng)抽氣機(jī)抽氣時,在

同一時間內(nèi),通過三個管子的氣體總量是相同的,所以細(xì)管內(nèi)氣體的流速一定比粗管內(nèi)氣體的流速大。

將三個氣體壓強(qiáng)傳感器分別放入管內(nèi),將傳感器與計算機(jī)相連,從計算機(jī)上就可以讀出三個位置氣體的

壓強(qiáng)值。

看看是不是氣體流速大的地方壓強(qiáng)小。

圖9.4-5用傳感器研究氣體流速與壓強(qiáng)的關(guān)系

【實驗與現(xiàn)象】

(1)將三個氣體壓強(qiáng)傳感器探頭分別插入三節(jié)管中,將傳感器與電腦相連,打開抽氣機(jī)抽氣,觀

察電腦屏幕。

(2)調(diào)換抽氣機(jī)的擋位,重復(fù)上述實驗,記錄電腦屏幕圖像,如圖乙所示。

【實驗分析】如圖所示,①、②、③三條圖線分別對應(yīng)粗細(xì)不同的三節(jié)管中氣體壓強(qiáng)隨時間變化的

情況。分析圖像可知,處流速大,壓強(qiáng);處流速小,壓強(qiáng)o

當(dāng)調(diào)換抽氣機(jī)的擋位后,圖乙中的三條圖線均下移,由此可判斷三節(jié)管中氣體的流速均。(選

填“增大”或“減小”)

【實驗結(jié)論】流體的流速越大,壓強(qiáng)越??;流體的流速越小,壓強(qiáng)越大。

第九章壓強(qiáng)(知識清單)

第1節(jié)壓強(qiáng)

1壓力

2影響壓力作用效果的因素

知識清單

3壓強(qiáng)

4怎樣減小或增大壓強(qiáng)

一、壓力

1.壓力的概念

(1)垂直作用在物體表面上的力叫做壓力,常用F表示。如圖所示:

木塊對斜面的壓力

(2)壓力的作用點:在受壓的物體表面。

(3)壓力的方向:垂直并指向受壓的物體表面。

由于受力物體的受力面可能是水平面,也可能是豎直面,還可能是角度不同的傾斜面,因此壓力的

方向沒有固定指向,它可能指向任何方向,但始終和受力物體的受力面相垂直。

(4)壓力的大小

壓力的大小并不一定等于重力的大小,有時相等,有時無關(guān)。只有當(dāng)物體自由靜止在水平面

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