第2章 壓力 壓強(qiáng) 知識清單

2壓力壓強(qiáng)2.1壓強(qiáng)一、壓力（1）定義：垂直作用在物體表面的力叫作壓力（2）方向：總是垂直物體表面，并指向被壓物體（3）作用點：受力物體的表面（4）大小：當(dāng)物體靜止在水平面時，壓力大小等于重力大?。?）影響壓力作用效果的因素：壓力大小、受力面積大?。ㄞD(zhuǎn)化法：觀察凹陷程度比較）①與接觸面積有關(guān)：比較乙丙可得②與壓力大小有關(guān)：比較甲乙可得二、壓強(qiáng)（1）定義：在物理學(xué)中，物體所受壓力的大小與受力面積之比叫作壓強(qiáng)（2）公式：p＝eq\f(F,S)（3）單位：國際單位制中，壓強(qiáng)p的單位是帕斯卡，簡稱帕，符號是Pa，1Pa＝1N/m2應(yīng)用公式p＝eq\f(F,S)應(yīng)注意的幾點：①F：施加在物體上的壓力．當(dāng)物體自由放置在水平面上靜止時，壓力的大小等于物體重力的大小，即F＝G②S：受力面積，兩物體相互接觸且相互擠壓的面積．③單位要統(tǒng)一：應(yīng)用公式時，F(xiàn)的單位是N，S的單位是m2，算出的壓強(qiáng)p單位才是Pa.（4）推導(dǎo)公式p=ρgh的應(yīng)用：粗細(xì)、密度均勻的圓柱體、長方體等規(guī)則物體對水平面的壓強(qiáng)可用：p=FS=GS=ρgSh三、減小或增大壓強(qiáng)的方法（1）減小壓強(qiáng)一般是減小有害壓強(qiáng)方法實例壓力一定時，增大受力面積鐵軌鋪在枕木上受力面積一定時，減小壓力易損貨物不能摞得太高條件允許時，減小壓力，同時增大受力面積卡車限重并增加輪子的個數(shù)（2）增大壓強(qiáng)一般是增大有益壓強(qiáng)方法實例壓力一定時，減小受力面積針尖做得很尖受力面積一定時，增大壓力壓路機(jī)的碾子很重條件允許時，增大壓力，同時減小受力面積釘釘子時，一方面用較大的力，另一方面把釘子做得尖細(xì)2.2液體內(nèi)部的壓強(qiáng)一、液體壓強(qiáng)1、液體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因（1）液體受重力作用，對支撐它的容器底有壓強(qiáng)。（2）液體具有流動性，對阻礙它流散開的容器壁也有壓強(qiáng)。（3）液體由于具有流動性而在液體內(nèi)部相互擠壓，因此液體部向各個方向都有壓強(qiáng)。2、液體壓強(qiáng)具有以下幾個特點：（1）液體除了對容器底部產(chǎn)生壓強(qiáng)外，還對“限制”它流動的側(cè)壁產(chǎn)生壓強(qiáng)，固體則只對其支承面產(chǎn)生壓強(qiáng)，方向總是與支承面垂直；（2）在液體內(nèi)部向各個方向都有壓強(qiáng)，在同一深度向各個方向的壓強(qiáng)都相等，同種液體，深度越深，壓強(qiáng)越大。（3）液體內(nèi)部壓強(qiáng)的大小還跟液體的密度有關(guān)，在深度相同時，液體的密度越大，壓強(qiáng)越大。（4）容器底部受到液體的壓力跟液體的重力不一定相等。3、液體壓強(qiáng)的計算：注意∶應(yīng)用時，各個物理量的單位都應(yīng)統(tǒng)一取國際單位。其中ρ—kg/m3，g—N/kg，h—m，p—Pa。二、對液體壓強(qiáng)公式的理解（1）由可知，液體壓強(qiáng)只與液體密度和液體深度有關(guān)，與液體質(zhì)量、體積等無關(guān)。（2）h指的是液體的深度，是被研究的點到自由液面的豎直距離。如下圖所示，A、B、C的深度分別是h1、h2和h3，D、E、F三點的深度相同，都是h。（3）該公式適用于靜止的液體和密度均勻的氣體，不適用于流動的液體、氣體。（4）和的應(yīng)用適用范圍壓強(qiáng)的定義式，適用于所有情況，多用于計算固體壓強(qiáng)液體壓強(qiáng)的計算式，也適用于計算形狀規(guī)則、質(zhì)地均勻的柱形固體對水平面的壓強(qiáng)計算順序固體先算壓力后計算壓強(qiáng)液體先算壓強(qiáng)后計算壓力（5）容器底所受壓力、壓強(qiáng)及對支持面的壓力、壓強(qiáng)的比較容器容器底受到的壓強(qiáng)p=ρ液gh容器底受到的壓力F=pS=ρ液gh=G柱F＞G液F=G液F＜G液對支持面的壓力F1=G液+G容對支持面的壓強(qiáng)p1=F1/S總結(jié)當(dāng)運用液體壓力壓強(qiáng)先算壓強(qiáng)再算壓力的方法變量太多無法計算時，可以通過先觀察杯子的形狀先比較壓力的大小，再比較壓強(qiáng)的大小。三、研究液體內(nèi)部的壓強(qiáng)研究什么？探究液體壓強(qiáng)與液體的深度是否有關(guān)探究液體壓強(qiáng)與液體的密度是否有關(guān)改變什么？壓強(qiáng)計探頭在液體內(nèi)部的深度密度不同的液體控制什么？液體的密度，壓強(qiáng)計探頭的方向壓強(qiáng)計探頭在不同液體中的深度和方向怎么改、控、測？實驗裝置圖(1)將U形管壓強(qiáng)計的探頭放人水中深度為H處，觀察并記錄U形管兩側(cè)液面的高度差△h1(2)保持探頭方向不變，改變探頭在水中的深度，觀察并記錄U形管兩側(cè)液面的高度差△h2(2)保持探頭方向不變，將探頭伸入密度不同液體中深度H處，觀察并記錄U形管兩側(cè)液面的高度差△h3怎么分析？若△h1≠△h2，則液體壓強(qiáng)與液體的深度有關(guān)若△h1≠△h3，則液體壓強(qiáng)與液體的密度有關(guān)實驗分析1、實驗器材及作用[U形管、刻度尺(測量壓強(qiáng)計的探頭在液體中的深度)]★2、實驗前檢查裝置氣密性的方法(用手壓探頭上的橡皮膜，觀察U形管中的液柱是否變化，若液柱變化明顯，則氣密性良好)3、實驗前U形管液面應(yīng)調(diào)平(若不平，應(yīng)重新拆裝)★4、轉(zhuǎn)換法的應(yīng)用(根據(jù)U形管中液面的高度差來判斷液體壓強(qiáng)的大小)★5、控制變量法的應(yīng)用。實驗結(jié)論:在同種液體的同一深度處，液體對各個方向的壓強(qiáng)都相等;在同種液體內(nèi)部，深度越深，液體壓強(qiáng)越大;在深度相同時，液體的密度越大，壓強(qiáng)越大實驗改進(jìn)探究液體壓強(qiáng)與什么因素有關(guān)如圖所示，容器中間用隔板分成左、右兩部分，隔板下部有一圓孔，用薄橡皮膜封閉，橡皮膜兩側(cè)壓強(qiáng)不同時其形狀發(fā)生改變。它可以用來做"探究液體壓強(qiáng)是否跟深度、液體密度有關(guān)"的實驗。1、實驗要驗證"在同種液體中液體壓強(qiáng)跟深度有關(guān)"這一結(jié)論，應(yīng)該怎樣設(shè)計實驗？說出實驗步驟和實驗現(xiàn)象。實驗步驟∶向容器左右兩邊加入水，使右邊水面高出左邊水面。實驗現(xiàn)象∶橡皮膜向左邊凸出。2、實驗要驗證"在深度相同時，液體壓強(qiáng)跟液體密度有關(guān)"這一結(jié)論，應(yīng)該怎樣設(shè)計實驗？說出實驗步驟和實驗現(xiàn)象。實驗步驟∶向容器左右兩邊分別加入水和鹽水，使兩邊液面相平。實驗現(xiàn)象∶橡皮膜向左邊凸出。四、連通器的原理：（1）連通器：上端開口，下部相連通的容器；（2）原理：連通器里裝同一種液體且液體不流動時，各容器的液面保持相平；（3）連通器的應(yīng)用：茶壺、鍋爐水位計、乳牛自動喂水器、船閘等都是根據(jù)連通器的原理來工作的。連通器液面相平的條件：(1)連通器里只有一種液體；(2)連通器里的液體不流動。只有同時滿足這兩個條件，連通器各部分的液面才是相平的，如果有一個條件不能滿足，則連通器各部分的液面不會相平。2.3大氣壓強(qiáng)一、大氣壓的存在1、大氣壓強(qiáng)：包圍在地球周圍的空氣層叫大氣層。大氣對浸在它里面的物體的壓強(qiáng)叫做大氣壓強(qiáng)，簡稱大氣壓或氣壓。2、大氣壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因：包圍地球的空氣由于受到重力的作用，而且能夠流動，因而空氣對浸在它里面的物體產(chǎn)生壓強(qiáng)?？諝鈨?nèi)部向各個方向都有壓強(qiáng)，空氣中某一點向各個方向的壓強(qiáng)大小相等。3、證明大氣壓存在的實例：馬德堡半球?qū)嶒?、覆杯實驗、用皮碗模擬馬德堡半球?qū)嶒?、雞蛋被空氣壓入瓶中的實驗等。人們的許多活動也直接利用了大氣壓，例如：用塑料吸管吸取飲料、塑料掛衣鉤的吸盤能緊貼在光滑的墻面上、醫(yī)生使用注射器將藥液吸入、用活塞式抽水機(jī)、離心式水泵抽水。注意：在大氣中的物體和人體表面都受到大氣壓強(qiáng)的作用。人們之所以沒有感覺到大氣對身體的壓力，是因為我們身體內(nèi)部也有壓強(qiáng)，體內(nèi)的壓強(qiáng)與體外的壓強(qiáng)近似相等，而且人作為高級生物長期生活在大氣中，對大氣壓強(qiáng)的作用早已習(xí)慣、適應(yīng)了。二、大氣壓的測量1、準(zhǔn)確測量大氣壓數(shù)值的實驗：托里拆利實驗。17世紀(jì)中期，意大利科學(xué)家托里拆利首先測出了大氣壓強(qiáng)值。2、托里拆利實驗的步驟(如圖所示)（1）取一根一端開口，一端封閉的1米長的玻璃管，往里面注滿水銀。用手指將管口堵住，然后倒插在水銀槽中。（2）將開口一端朝下，浸沒在水銀中，且將玻璃管豎直放置(管頂要真空)。（3）用刻度尺測出水銀柱的高度，即得所測的大氣壓的值。在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水銀柱的高度為760mm。（4）大氣壓數(shù)值的計算：。3、托里拆利實驗注意事項（1）玻璃管中要充滿水銀，不能留有氣泡；若有氣泡，會使測量結(jié)果偏小。（2）在做實驗時要將玻璃管豎直放置。（3）測量高度時要測水銀面到玻璃管中液面的豎直高度。（4）管內(nèi)水銀柱的高度只隨外界大氣壓強(qiáng)變化而變化，與管的粗細(xì)、傾斜角度、管的長度及將玻璃管提起還是壓下無關(guān)。（5）如果玻璃管上端破了一個洞，管內(nèi)的水銀不會向上噴出，因為破洞后的玻璃管與水銀槽構(gòu)成了連通器，管內(nèi)水銀將向下落回水銀槽，與水銀槽中的液面相平。4、托里拆利實驗不用水，而用水銀的原因如果用水做實驗，則由得。即大氣壓相當(dāng)于約10m(約三層樓)高水柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)，則實驗時玻璃管的長度必須大于10.3m，顯然用水做托里拆利實驗不合適。三、標(biāo)準(zhǔn)大氣壓1954年第十屆國際計量大會決議聲明，規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)大氣壓值為101.325kPa。1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓=，粗略計算中，可取。四、大氣壓的變化及測量1、大氣壓強(qiáng)變化的規(guī)律具體描述應(yīng)用說明與海拔的關(guān)系海拔越高，氣壓越小由于大氣壓是大氣層受到重力作用而產(chǎn)生的，離地面越高，空氣越稀薄與天氣、季節(jié)的關(guān)系一般晴天比陰天氣壓高，冬天比夏天氣壓高空氣中水蒸氣含量越大，氣壓越低氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系溫度不變時的氣休，體積越小，壓強(qiáng)越大；體積越大，壓強(qiáng)越小打氣筒打氣和利用壓縮制動原理的抽水機(jī)2、氣壓計：用來測量大氣壓的儀器。氣壓計分兩類：水銀氣壓計和金屬盒氣壓計。（1）水銀氣壓計：水銀氣壓計是在托里拆利管旁立一把刻度尺，從玻璃管中讀出水銀上、下液面差值，就是測定的大氣壓值，常用“mmHg”作單位。水銀氣壓計應(yīng)豎直放置。（2）金屬盒氣壓計(無液氣壓計)(如圖)：金屬盒氣壓計(無液氣壓計)的主要部分是個被抽成真空的金屬盒及一個與盒蓋中央相連的彈簧片，盒的表面是波紋狀的。大氣壓變化時盒的厚度及彈簧片的彎曲程度也隨之變化，固定在彈簧片末端的連桿就通過傳動機(jī)構(gòu)帶動指針旋轉(zhuǎn)，指示大氣壓強(qiáng)的值。3、液體的沸點與氣壓的關(guān)系：液體的沸點隨氣壓的增大而升高。高壓鍋就是依據(jù)這個原理制成的，用高壓鍋煮飯，既能節(jié)省燃料，還可以節(jié)約時間。【微點撥】大氣壓強(qiáng)在生活中的應(yīng)用1、影響大氣壓強(qiáng)的因素：①溫度：溫度越高，空氣分子運動的越強(qiáng)烈，壓強(qiáng)越大。②密度：密度越大，表示單位體積內(nèi)空氣質(zhì)量越大，壓強(qiáng)越大。③海拔高度：海拔高度越高，空氣越稀薄，大氣壓強(qiáng)就越小。2、生活中利用大氣壓強(qiáng)的例子：吸盤、自來水筆吸墨水、用吸管吸飲料、抽水機(jī)抽水、吸塵器、打針輸液、真空壓縮包裝袋等。2.4流體的壓強(qiáng)與流速的關(guān)系一、流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系1、流體：液體和氣體。2、液體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系：在氣體和液體中，流速越大的位置壓強(qiáng)越小。【微點撥】流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系1、流體：物理學(xué)中把沒有一定形狀、且很容易流動的液體和氣體統(tǒng)稱為流體，如：空氣、水。2、流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系：氣體流速大的位置壓強(qiáng)?。涣魉傩〉奈恢脡簭?qiáng)大。液體也是流體。它與氣體一樣，流速大的位置壓強(qiáng)小；流速小的位置壓強(qiáng)大。輪船的行駛不能靠得太近就是這個原因。二、流體壓強(qiáng)的應(yīng)用1、飛機(jī)的升力的產(chǎn)生：飛機(jī)的機(jī)翼通常都做成上面凸起、下面平直的形狀。迎面吹來的風(fēng)被機(jī)翼分成兩部分，由于機(jī)翼橫截面形狀上下不對稱，在相同的時間里機(jī)翼上方氣流通過的路程長，因而速度較大，對機(jī)翼的壓強(qiáng)較??；下方氣流通過的路程較短，因而速度較小，對機(jī)翼的壓強(qiáng)較大。飛機(jī)的升力：氣流在機(jī)翼上下表面由于流速不同、壓強(qiáng)不同產(chǎn)生的壓力差，這就是向上的升力。2、當(dāng)飛機(jī)在機(jī)場跑道上滑行時，流過機(jī)翼上方的空氣速度快、壓強(qiáng)小，流過機(jī)翼下方的空氣速度慢、壓強(qiáng)大。3、機(jī)翼上下方所受的壓力差形成向上的升力?！疚Ⅻc撥】流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系及應(yīng)用1、生活中跟流體的壓強(qiáng)相關(guān)的現(xiàn)象：(1)窗外有風(fēng)吹過，窗簾向窗外飄； (2)汽車開過后，路面上方塵土飛揚；(3)踢足球時的“香蕉球”； (4)打乒乓球時發(fā)出的“旋轉(zhuǎn)球”等。2、生活中與流體壓強(qiáng)的解答方法：在實際生活和生產(chǎn)中有許多利用流體壓強(qiáng)跟流速的關(guān)系來工作的裝置和現(xiàn)象，如飛機(jī)的機(jī)翼形狀、家用煤氣灶灶頭工作原理、小汽車外形的設(shè)計等。利用這些知識還可以解釋許多常見現(xiàn)象，如為什么兩艘船不能并排行駛、列車站臺上要設(shè)置安全線等。(1)首先要弄清哪部分流速快，哪部分流速慢；(2)流速快處壓強(qiáng)小，壓力也小，流速慢處壓強(qiáng)大，壓力也大；(3)流體