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压强和浮力

05/11

《压强和浮力》复习提纲

一、固体的压力和压强

1、压力:⑴ 定义:垂直压在物体表面上的力叫压力。

⑵ 压力并不都是由重力引起的,通常把物体放在桌面上时,如果物体不受其他力,

则压力F = 物体的重力G

2、研究影响压力作用效果因素的实验:

⑴课本甲、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。和 对比法

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=F/ S 其中各量的单位分别是:p:帕斯卡(Pa);F:牛顿(N)S:米(m)。 A使用该公式计算压强时,关键是找出F=G=mg)和(受力面积要注意两物体的接触部分)。

B特例:对于放在桌子上的直柱体(如:圆柱体、正方体、长放体等)对桌面的压强p=ρgh

⑷ 压强单位Pa的认识:一张报纸平放时对桌子的压力约0.5Pa 。成人站立时对地面

的压强约为:1.5×104的压力为:1.5×104N

⑸ 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:缝一针做得很细、菜刀刀口很薄

4、一容器盛有液体放在水平桌面上,求压力压强问题:

处理时:把盛放液体的容器看成一个整体,先确定压力(水平面受的压力F=G容+G液),

后确定压强(一般常用公式 p= F/S )。 22

二、液体的压强

1、液体内部产生压强的原因:液体受重力且具有流动性。

2、测量:压强计 用途:

3、液体压强的规律:

⑴ 液体对容器底和测壁都有压强,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。

4、压强公式:

⑴ 推导压强公式使用了前面引入光线的概念时,就知道了建立理想

模型法,这个方法今后还会用到,请认真体会。

⑵推导过程:液柱体积V=Sh ;质量m=ρV=ρSh

液片受到的压力:F=G=mg=ρShg . 液片受到的压强:p= F/S=ρgh

⑶液体压强公式p=ρgh说明:A、公式适用的条件为:液体

B、公式中物理量的单位为:

C、从公式中看出: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。著名的帕斯卡破桶实验充分说明这一点。 D、液体压强与深度关系图象:

6

、计算液体对容器底的压力和压强问题: 5、

一般方法:㈠首先确定压强p=ρgh;㈡其次确定压力F=pS

特殊:压强:对直柱形容器可先求F 用p=F/S 压力:①作图法②对直柱形容器 F=G

7、连通器:⑴定义: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、概念: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。说明:“大气压”与“气压”是有区别的,如高压锅内的气压——指部分气体压强。高压锅外称大气压。2、产生原因:因为 空气受重力并且具有流动性。

3、大气压的存在——实验证明:历史上著名的实验——马德堡半球实验。

小实验——覆杯实验、瓶吞鸡蛋实验、皮碗模拟马德堡半球实验。

4、大气压的实验测定:托里拆利实验。(1)实验过程:在长约1m,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760mm。

(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=760mmHg=76cmHg=1.01×105Pa(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 m C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76cm水银柱的大气压叫标准大气压。

1标准大气压=760mmHg=76cmHg=1.01×105Pa 可支持水柱高约10.3m

5、大气压的特点:

(1)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,且大气压的值与地点、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。

(2)大气压变化规律研究:在海拔3000米以内,每上升10米,大气压大约降低100 Pa

6、测量工具:定义:测定大气压的仪器叫气压计。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。

7、应用:活塞式抽水机和离心水泵。

8、沸点与压强:内容:一切液体的沸点,都是气压减小时降低,气压增大时升高。

应用:高压锅、除糖汁中水分。

9、体积与压强:内容:质量一定的气体,温度不变时,气体的体积越小压强越大,气体体积越大压强越小。 应用:解释人的呼吸,打气筒原理,风箱原理。

☆列举出你日常生活中应用大气压知识的几个事例?

答:①用塑料吸管从瓶中吸饮料②给钢笔打水③使用带吸盘的挂衣勾④人做吸气运动

浮 力

阿基米德原理:浸在液体中的物体所受的浮力,大小等于它排开的液体所受的重力。 用公式表示:F浮=G排=液gv排 ,F浮:浮力(牛),液:液体密度(千克/立方米),v排:物体排开液体的体积(立方米)。

当物体漂浮在液面上时,物体排开液体的体积必然小于物体本身的体积,V排V物 ,而G=F

浮,由物gv物=液gv排可得物液;

当物体悬浮在液体中时,物体排开液体的体积等于物体本身的体积,V排=V物 ,而G=F浮,由物gv物=液gv排可得物=液;

当物体沉到容器底时,物体排开液体的体积等于物体本身的体积,V排=V物 ,而G>F浮,由物gv物=液gv排可得物>液;

浮力的应用:

1. 轮船:轮船的大小通常用排水量(轮船满载时排开的水的质量)来表示。

排水量=船自身的质量+满载时货物的质量

2. 潜水艇:

1) 潜水艇两侧有水舱,向水舱中冲水时,潜水艇逐渐加重,当水舱充水潜水

艇重等于同体积的水重时,潜水艇就悬浮在水中;

2) 当用压缩空气的方法将水舱里的水排出一部分时,潜水艇变轻,从而上浮。

3) 靠改变自身重力而实现上浮、下沉、或停留在水中。

4) 实际航行时,上浮和下潜过程中潜水艇总要开动推进器加快上浮和下潜的

速度。

5) 普通潜水艇的潜水深度可达300米。

3. 气球和飞艇:

1) 气球里冲的是密度小于空气的气体。

2) 利用空气的浮力升入高空。

4. 密度计:

1) 利用物体漂浮在液面的条件工作,即F浮=G物。

2) 密度计上标的刻度是被测液体的密度与水的密度之比。

3) 大刻度值在下面,小刻度值在上面。

影响浮力大小的因素:液体密度、物体排开液体的体积。

相同、相关、相似、相异的八对概念

一、“漂浮”与“浮在液面”

“漂浮”与“浮在液面”是两个相同的概念,表示物体静止在液面,一部分浸在液体中,在重力和浮力的作用下平衡。

二、“漂浮”与“悬浮”

“漂浮”与“悬浮”是两个相似的概念,它们的相同点是:都是在重力和浮力的作用下平衡,它们的不同点是:“漂浮”是部分浸入,而“悬浮”是浸没。

三、“上浮”与“浮在液面”

“上浮”与“浮在液面”是两个不同的概念,“上浮”是受重力和浮力的作用,且浮力大于重力,物体处于不平衡状态,向上作加速运动;“浮在液面”是在重力和浮力作用下的平衡状态。不过物体“上浮”的最终结果是“浮在液面”。

四、“下沉”与“沉在液底”

“下沉”与“沉在液底”是两个不同的概念,“下沉”是受重力和浮力的作用,且浮力小于

重力,物体处于不平衡状态,向下作加速运动;“沉在液底”是在重力、浮力和底面支持力三个力作用下的平衡状态。不过物体“下沉”的最终结果是“沉在液底”。

五、“浸没”与“浸入”

“浸入”与“浸没”是大概念与小概念的关系,它们之间是包含与被包含的关系。“浸没”是指物体全部浸在液体中;而“浸入”可以是指物体全部浸在液体中,也可以是指物体部分浸在液体中。

六、“物体浮在液面的条件”与“物体浮沉的条件”

“物体浮在液面的条件”是:重力等于浮力;“物体浮沉的条件”是:当浮力大于重力时,物体上浮;当浮力等于重力时,物体悬浮;当浮力小于重力时,物体下沉;

七、“排开”与“排出”

阿基米德原理指出:“浸在液体中的物体,受到液体对它的浮力,浮力的大小等于这个物体排开液体的重力。”其中指的是物体“排开”液体的重力,而不是指物体“排出”液体的重力。当容器装满液体把物体放入液体中,这时“排开”和“排出”相同。当容器未装满液体把物体放入液体中,这时“排开”和“排出”不相同。

八、“物体的体积”与“物体排开液体的体积”

“物体的体积”不一定等于“物体排开液体的体积”,只有当物体浸没时“物体的体积”等于“物体排开液体的体积”,而物体部分浸在液体中时,“物体的体积”大于“物体排开液体的体积”。

浮力规律总结

一、漂浮问题“五规律”:

规律一:物体漂浮在液体中,所受的浮力等于它受的重力;

规律二:同一物体在不同液体里,所受浮力相同;

规律三:同一物体在不同液体里漂浮,在密度大的液体里浸入的体积小;

规律四:漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几,物体密度就是液体密度的几分之几;

规律五:将漂浮物体全部浸入液体里,需加的竖直向下的外力等于液体对物体增大的浮力。 规律六:物体漂浮在液体中时,它排开液体的重力等于物体的重力,排开液体的质量等于物体的质量。

二、沉底问题“五规律”:

规律一:物体漂浮在液体中,所受的浮力小于它受的重力;

规律二:同一物体在不同液体里,所受不同相同,液体密度越大浮力越大;

规律三:同一物体在不同液体里沉底,排开液体的体积相同,都等于物体的体积;

规律四:物体沉底时,它排开液体的重力小于物体的重力,排开液体的质量小于物体的质量,等于液体的密度乘以物体的体积。

三、V排:

1、如果液体密度一定时,知道F浮可求V排,反之也可求浮力。

2、如果液体密度一定时,V排的变化量等于浮力的变化量除以液体密度与g的乘积。

3、在同一容器中,V排的变化量等于液体深度变化量乘以容器的底面积。

4、在同一液体中,V排等于物体的底面积乘以物体浸入液体的深度。

5、物体放入液体中时,V排等于液体的底面积乘以液体上升的高度。

四、浮力与上下表面的压力;

1、浮力是上下表面压力的合力。F浮=F2-F1

2、应用;一般上面的公式应用在求不规则图形收到液体给它的压力。

五、浮力与压强:一般情况下,浮力与压强(压力)的综合题都是液体对容器底的压强(压力)。

1、当物体浸入液体中时,如果物理在液体中向下运动时,浮力的变化量等于液体对容器底

的压力变化量。压强变化量等于压力(浮力)变化量除以容器底面积

2、当物体漂浮时,液体对物体底面的压强等于浮力除以物体的底面积,反之浮力等于物理底面受到压强乘以物体的底面积。

六、密度计原理:密度计放入不同密度不同的液体中时所受的浮力相同:

1、可以应用浮力相等列方程

一个物体漂浮在某种液体上,如果排开水的体积占总体积的n/m ,则物体的密度为这种液体密度的n/m

思路汇总:

解浮力问题的一般步骤:

(1)确定研究对象。一般情况下选择浸在液体中的物体为研究对象。

(2)分析物体受到的外力。主要是重力G(mg或ρ物gV物)、浮力F浮(ρ液gV排)、拉力、支持力、压力等。

(3)判定物体的运动状态。明确物体上浮、下沉、悬浮、漂浮等。

(4)写出各力的关系方程和由题目给出的辅助方程。如体积间的关系,质量密度之间的关系等。

(5)将上述方程联立求解。通常情况下,浮力问题用方程组解较为简便。

(6)对所得结果进行分析讨论。


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