压强与浮力.docx
- 文档编号:14031344
- 上传时间:2023-06-20
- 格式:DOCX
- 页数:32
- 大小:26.59KB
压强与浮力.docx
《压强与浮力.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《压强与浮力.docx(32页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
压强与浮力
压强与浮力
固体的压力和压强
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
⑶固体可以大小方向不变地传递压力。
⑷重为G的物体在承面上静止不动。
指出下列各种情况
下所受压力的大小。
GGF+GG–FF-GF
研究影响压力作用效果因素的实验:
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
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;F:
牛顿S:
米2。
A使用该公式计算压强时,关键是找出压力F和受力面
积S。
B特例:
对于放在桌子上的直柱体对桌面的压强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:
1.5×104Pa。
它表示:
人站立时,其脚下每平方米面积上,受到脚的压力为:
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
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,后确定压强。
二、液体的压强
液体内部产生压强的原因:
液体受重力且具有流动性。
测量:
压强计用途:
测量液体内部的压强。
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。
压强公式:
⑴推导压强公式使用了建立理想模型法,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=ρV=ρSh
液片受到的压力:
F=G=g=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:
p:
Pa;g:
N/g;h:
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:
计算液体对容器底的压力和压强问题:
一般方法:
㈠首先确定压强p=ρgh;㈡其次确定压力
F=pS
特殊情况:
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
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
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,一般有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。
产生原因:
因为空气受重力并且具有流动性。
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。
大气压的实验测定:
托里拆利实验。
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。
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。
结论:
大气压p0=760Hg=76cHg=1.01×105Pa
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若外界大气压为HcHg试写出下列各种情况下,被密封
气体的压强。
HcHgcHgcHgcHgcHgcHgcHg
大气压的特点:
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。
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100Pa
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。
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
三、浮力
浮力的定义:
一切浸入液体的物体都受到液体对它竖直向上的力叫浮力。
浮力方向:
竖直向上,施力物体:
液体
浮力产生的原因:
液体对物体向上的压力大于向下的压力,向上、向下的压力差即浮力。
物体的浮沉条件:
前提条件:
物体浸没在液体中,且只受浮力和重力。
请根据示意图完成下空。
下沉悬浮上浮漂浮
F浮GF浮=G
ρ液ρ物ρ液>ρ物
说明:
①密度均匀的物体悬浮在某液体中,若把物体切成大小
不等的两块,则大块、小块都悬浮。
②一物体漂浮在密度为ρ的液体中,若露出体积为物体总体积的1/3,则物体密度为ρ
分析:
F浮=G则:
ρ液V排g=ρ物Vgρ物=?
ρ液=23ρ
液
③悬浮与漂浮的比较
相同:
F浮=G
不同:
悬浮ρ液=ρ物;V排=V物漂浮ρ液<ρ物;V排 ④判断物体浮沉有两种方法: 比较F浮与G或比较ρ液与ρ物。 ⑤物体吊在测力计上,在空中重力为G,浸在密度为ρ的液体中,示数为F则物体密度为: ρ物=Gρ/ ⑥冰或冰中含有木块、蜡块、等密度小于水的物体,冰 化为水后液面不变,冰中含有铁块、石块等密大于水的物体,冰化为水后液面下降。 阿基米德原理: 内容: 浸入液体里的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。 公式表示: F浮=G排=ρ液V排g从公式中可以看出: 液体对物体的浮力与液体的密度和物体排开液体的体积有关,而与物体的质量、体积、重力、形状、浸没的深度等均无关。 适用条件: 液体 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。 浮力的利用: 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。 单位t由排水量可 计算出: 排开液体的体积V排=;排开液体的重力G排=g; 轮船受到的浮力F浮=g轮船和货物共重G=g。 潜水艇: 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。 气球和飞艇: 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。 密度计: 原理: 利用物体的漂浮条件来进行工作。 构造: 下面的铝粒能使密度计直立在液体中。 刻度: 刻度线从上到下,对应的液体密度越来越大浮力计算题方法总结: 确定研究对象,认准要研究的物体。 分析物体受力情况画出受力示意图,判断物体在液体中所处的状态。 选择合适的方法列出等式。 计算浮力方法: ①称量法: F浮=G-F。 ②压力差法: F浮=F向上-F向下 ③漂浮、悬浮时,F浮=G ④F浮=G排或F浮=ρ液V排g ⑤根据浮沉条件比较浮力 四.例题分析 例1.市场上出售一种圆形塑料吸盘,试利用这样的吸盘,加上一块玻璃板,弹簧测力计和三角板及刻度尺粗略地测出大气压的值.写出测量步骤并分析如何减小实验误差. 【分析与解】可先利用大气压,将吸盘压在玻璃板上,然后利用弹簧测力计间接测出大气对吸盘的压力,然后利用三角板和刻度尺测出吸盘的面积,再根据压强公式计算出大气压强. 步骤: 将吸盘挤压在玻璃上,利用三角板和刻度尺测出吸盘的 直径d. 将弹簧测力计的挂钩挂在吸盘的挂钩上,用手按着玻璃 板拉弹簧测力计,测出吸盘脱离玻璃板时弹簧测力计的最大 示数F. 因为大气对吸盘的压力与弹簧的最大拉力平衡,故大气 压强的表达式为p=F/S=4F/πd2 该实验误差主要是由于吸盘与玻璃之间的空气未完全 挤出以及吸盘自身的重力引起的.因此,实验中应注意: 尽 量挤出吸盘与玻璃板之间的空气玻璃板最好竖直放置,在水 平方向上拉弹簧测力计. 例2.一个木球在水中上浮,它在上浮的过程中受到的浮力是 A.逐渐增大B.保持不变c.逐渐减小D.先不变后减 小 【分析与解】解答本题的依据是分析好木球在上浮过程 中排开液体的变化情况,木球在水中上浮直至露出水面前, 排开液体的体积等于球的体积,故所受的浮力不变;当木球 开始露出水面后,在继续上升的过程中,它排开液体的体积 不断减小,故所受浮力也不断减小,因而答案D正确. 例3.开发和生产某种产品,应进行相应的科学研究.如研制压力锅,就应研究饱和蒸汽压跟温度的关系,其研究结 果分别用表格和图象表示,如图1.某种型号的压力锅如图 2所示,其限压阀由内阀和外套组成,测得限压阀的整体质 量为0.07g,压力锅排气孔的内径为3,参照图表填空和计算: 烹调较嫩和易熟的菜时,宜采用________的方式,烹调肉类食品,宜采用_______的方式; 当压力锅烧煮食物限压阀排气时,锅内最高温度大约 能达到多少? 【分析与解】从饱和蒸汽压跟温度的图表关系可知, 压强越大锅内温度越高,故烹调较嫩或易熟的菜时,宜 采用低压烹调的方式,烹调肉类食品,宜采用高压烹调的方 式. 用高压烹调时,当锅内压强超过一定限度时,排气孔有 气排出.所以锅内最大压强为外界大气压p0与限压阀对锅 盖压强pl之和: p=p0+p1=100Pa+g/πr2=100Pa+/3.14×22= 200Pa 参照图表可知,当锅内压强为200Pa时,所对应的温度 大约为120℃. 五.练习 一、单选题 l.如图所示是一体重为670N的初三学生在方格纸上站 立时描下的鞋底贴地部分的轮廓,其中每个方格的面积是 60c2,则该学生双脚站立于水平地面时,对地面的压强值较 为准确的是 A.1.7×104PaB.2.0×104Pac.3.3×104PaD.4.0× 104Pa .下列事例中,能够增大压强的是 A.固定零件时,常要在螺母下面垫上一片比较大的垫 圈B.菜刀钝了磨一磨,使它锋利些 c.在坦克的轮子上安装履带D.房屋的地基砌得比墙厚 .厨房、卫生间里的脏水,通过下水道流到阴沟,我们 却闻不到沟里的臭味.图中有四种下水管的结构图,正确的 是 .在冬天,剩有半瓶热水的暖水瓶经过一个夜晚后,第 二天拔瓶口的软木塞时觉得很紧,且不易拔出,其主要原因 是 A.软木塞受潮膨胀B.瓶口因温度降低而收缩变小 c.瓶内气体温度降低而把瓶塞吸住D.瓶内气体因温度 降低而压强减小,大气压把瓶塞压紧 .1912年秋天,当时世界上最大的轮船之——远洋航轮 “奥林匹克号”出了这样一件事: 当它正在大海上行驶时, 突然一艘跟它平行地疾驶着的小船像是服从着一种不可抗 拒的力量,几乎笔直地向大船冲去,结果发生了撞船事故, 其原因是 A.由于惯性 B.两船之间水的流速快,压强小,而船的另一侧水的 流速慢,压强大,压强差使两船相撞 c.可能当时风力太大,风使两船相撞 D.由于船速太快的缘故 .“死海不死”的故事说的是: “将奴隶和俘虏扔 进海里,可他们都漂浮在海面上”以下是几位同学对该 现象的解释,其中正确的是 A.奴隶和俘虏是被水平扔进海里的B.海水的密度等于 人体的密度,人在海里自然漂浮 c.人被扔进海里漂浮在海面上时,浮力大于重力D.人 被扔进海里漂浮在海面上时,浮力等于重力 .某同学估测大气对0.282的课桌上表面的压力,大约 是 A.2.8×102N B.2.8×103Nc.2.8×104ND.2.8×105N .在地铁和火车站台上等候车辆时,要求乘客离开站台 一米以上,其主要原因是 A.车辆过来时风太大B.车辆过来时,带来好多灰尘 c.车辆驶过站台车速快,带动空气流速加快,使人易“吸”向车辆,造成危险 D.车辆驶过站台车速快,使人与车之间的空气流速加 快,易将人向后吹倒 .一只装满盐水的杯子总重为3N,缓慢放入一只0.5N 的鸡蛋,溢出一些水,鸡蛋漂浮在水面上,这时杯子、盐水 及鸡蛋总重为 A.3.5NB.3Nc.2.5ND.2N 0.如图所示,是四种不同年代的潜水装置,图中标出 了它们潜人海水中的最大深度,其中能承受海水压强最大的 是 1.我们吸气时,下列说法正确的是 A.肺的容积减小,肺内空气压强大于外界大气压B.肺 的容积增大,肺内空气压强小于外界大气压 c.肺的容积增大,肺内空气压强大于外界大气压D.肺 的容积减小,肺内空气压强小于外界大气压 .在制药时为了从溶液中提取抗菌素,要用加热的方法 使水沸腾而除去水分,但抗菌素不能在超过80℃的温度下提 取,应采用的方法是 A.用微火加热使其沸腾B.降低容器内的气压,使水的 沸点低于80℃ c.缩短加热沸腾的时间D.增加容器内的气压,使水的 沸点低于80℃ 3.将质量为1000g的大木筏置于若干个浮筒上,为了安 全起见,每个浮筒至少要有1/3体积露出水面。 设每个浮筒 的质量均为25g,体积为0.13,则至少需要这样的浮筒 A.18个B.24个c.30个D.36个 二、填空题 .小伟同学参加军训时,体检称得他的质量为50g,当 他立正时,他对水平地面的压力大小为_______N,当他正步 走时,他对水平地面的压强将__________ .锅炉水位计是个__________,我们从锅炉外透明管中 看到的水面位置________于锅炉中的实际水面位置,可见连 通器内平衡时,液面位置与各容器的形状、粗细________. .打开水龙头,使自来水流过图4-29的玻璃管,从图可知A、B两处________处流速大,_______处压强大. .某同学拿着图4-30所示的自制大气压计,从底楼上 到五楼,他观察到的现象是: 玻璃管口水柱高度 _______了 这表明楼上的气压比楼下的 ________. .缝衣针的针头做得尖尖的,是为了 _______压强,缝 厚衣服时手指常常套上顶针,这是为了 ______压强. .由于长江上游的植被受到破坏,造成水土流失,使得 长江水中的泥沙含量增加,这相当于液体的密度 _____了, 因此在同等深度的情况下,长江水对堤坝的 ______增加,从 而使堤坝受到破坏的可能性增加了. 0.一只茶杯盛满水,盖上硬纸片倒置过来,纸片不会 掉下来.这是因为倒置的杯中水面上方没有空气,不受 ______的作用,而纸片受_______作用产生一个很大的力将 硬纸片及杯里的水托住. 1.我国的某些地方至今仍有放飞“孔明灯”的习俗, 它是用很轻的竹蔑扎成框架,上面和四周用纸糊严,下面放 一个盛松脂的小碟,点燃松脂,里面热空气的密度比空气的 密度___,所受的重力_________它所受的浮力,灯就会腾空 向上飞去. 2.XX年6月3日,中央电视台在云南抚仙湖次现场直 播水下考古的过程,这次水下考古使用了我国科学家自行设 计制造的现代化“鱼鹰号”深潜器,它下潜和上浮是靠____ 来实现的,深潜器在水面下下潜的过程中,受到水的浮力 ____________,水对它的压强___________. 3.一次飓风发生时,屋外气压急剧降到9×104Pa,这 是因为,当时窗户紧闭,可以认为室内气压是标准大气压, 粗略取作 l×105Pa.若室内屋顶的面积是 1002,这时屋顶 所受到的内外压力的差值可达 _________N,足以将屋顶掀 飞. .长颈鹿是世界上个子最高的动物,所以长颈鹿也是世 界上血压最高的动物,长颈鹿血液密度约为 1.05×103g/3 , 当长颈鹿心脏收缩把血液压到比心脏高 3的脑子中时,压强 至少________Pa. 三、问答题 .家里的茶壶盖上都开有一个小孔,如果小孔被堵住, 壶里的水就很难倒出来,请说明原因. .草原犬鼠洞有多个洞口,每个洞口用圆锥形土堆围成, 如图,这样的结构能改进洞内的通风情况,为什么? .XX年6月6日某报报道: “某国道设计使用年限为 15年以上,但才使用5年就大修,现已伤痕累累.有些运输 单位和个人只顾自己的利益,不顾国家利益,让汽车成倍超 载是损坏路面的直接原因.”请回答: ①中所说“只顾个人利益,不顾国家利益”,具体的含 义是什么? ②中隐含着一定的物理道理,请你把含有物理道理的句 子引出来,并说明这句话的道理. 四、实验探究题 .右表是某同学用水做“研究液体的压强”实验的部分 数据记录. 实验次数1、4、5说明: 水的压强随增加而增大; 实验次数l、2、3说明: 在同一深度,水向各个方向的 压强___________. .测量人体血液的密度有一种方法,先在几个玻璃管内 分别装人密度不同的硫酸铜溶液,然后分别在每一个试管中 滴进一滴血液,分析人员只要看到哪一个管中血液悬浮在其 中,就能判断血液的密度. 根据上文的启发,利用下列器材: 一个杯子,足够的水 和食盐,一根玻璃棒,一只密度计.你能否设计一个实验, 测量一个鸡蛋的密度.请写出: 实验的思路是. 实验所用到的物理原理是_______________________. 0.小王为了探究物体在水中不同深度所受浮力变化情况,如图所示,将一挂在弹簧测力计下的圆柱体金属块缓慢浸人水中,在圆柱体接触容器底之前,分别记下圆柱体下表 面所处的不同深度h和弹簧测力计相应的示数F,实验数据如下表. 分析表中实验数据.可以得出物体重_____N,第四次实 验时,物体受到的浮力是_____N; 分析表中第1列到第5列数据,说明;分析表中第6列到第7列数据,说明; 图中能正确反映弹簧测力计示数F和圆柱体下表面到水面的距离h关系的图象是 五、计算题 .在海滩案发现场留下了罪犯清晰的站立脚印,公安人员立即用蜡浇铸了如图所示的鞋模.蜡鞋模的平均厚度为 3c,质量为657g,又经过测试,达到同样脚印的压强为1.5×104Pa,罪犯的体重为多少? .在图图中,石料在钢绳拉力作用下从水面上方以恒定 速度下降,直至全部没入水中。 图是钢绳拉力F随时间t变 化的图象。 若不计摩擦阻力,求石料的密度。 D2.B3.D4.31.75B6右,在右盘增加砝码,或适当移动游 码7.0.9×103840097.02710 0纯银制造11c12不符合要求,应加5g的水13ρ全= 5.8g/c3151.06×10348 课本拓展题: 1=27g2.175.6g702.51×103偏小曹冲称 象,力的合成 B2.B3.c4.D5.B6.D7.c8.c9.B10.D11.B12.B13.B14.490 增大15.连通器等于无关16.BA17.上升低18.增大减小19.增加压强20.大气压大气压21.小小于22.改变自身重力不变增大23.流速大压强小1.0
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 压强 浮力