一、固体的压力和压强
1、压力:
概念:垂直压在物体表面上的力;方向:支持面垂直。固体可以大小方向不变地传递压力。
2、压力和重力的关系:重为G的物体在支持面上静止不动。在横线上填出下列各种情况下支持面所受压力的大小。
可见压力有时小于重力,有时大于重力,最后哪个图中压力与重力无关。因此,不要认为压力就是重力,它们是两种不同性质的力,只有当物体放在水平面上,压力才等于物体的重力。
3、压力的作用效果与压力和受力面积有关。
在探究压力的作用效果与压力的关系时,要控制受力面积不变,改变压力,实验中可以用海绵或细沙的凹陷程度间接反映压力的作用效果。
实验中既采用了控制变量法,又用到了转换法。
4、压强:
①定义:
物体单位面积上受到的压力叫压强;物理意义:压强是表示压力作用效果的物理量。
②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2(m2)
③由公式可知,压强的大小是由压力和受力面积两个因素同时决定,在探讨压强和压力的关系时,一定要有受力面积不变的条件。在探讨压强与受力面积的关系时,一定要有压力不变的条件,所以“压力越大,压强越大”或者“受力面积越大,压强越小”的说法都是错误的。
④对于放在水平桌面上密度分布均匀的直柱体,如:圆柱体、正方体、长方体等,它们对水平桌面的压强可用公式P=ρ固gh计算。
⑤压强单位Pa的认识:1Pa表示1m2面积上受到的压力为1N。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为1.1×104Pa。
⑥减小压强的方法是:减小压力或者增大受力面积;增大压强的方法是:增大压力或者减小受力面积。如钢轨铺在枕木上,是通过增大受力面积来减小压强。严禁汽车超载是防止因增大压力而增大对路面的压强。
二、液体的压强
1、产生原因:
液体受重力且具有流动性。探究液体压强用压强计。简易压强计主要由蒙有橡皮膜的金属盒、橡皮管、U形管等组成。作用在橡皮膜上的压强越大,U形管的左、右两管内液面的高度差越大(转换法)。
液压计故障和排除:
实验前,液压计有高度差~拔下重装
实验中,液压计液面高度差变化不明显~①若有故障,气密性差(橡皮膜漏气),读数偏小。②若无故障,将液压计的金属盒浸的更深或增加液体密度。
注意控制变量法
2、液体压强的规律:
⑴ 液体对容器底部和侧壁都有压强,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 液体的压强与液体的密度有关。
3、液体压强的计算公式:P=ρgh
其中h表示进入液体的深度,指从液面开始,到指定的“研究位置”之间竖直方向上的距离。公式中各量的单位:P:Pa;g:N/kg;h:m ;
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,与液体的质量、体积、重力、容器的底面积、容器形状均无关。
4、如图液体对容器底的压力F和液体重力G的关系:
粗细均匀的容器F=G;底小口大的容器F<
5、计算固体压力和压强
一般先用F=G求压力,再用p=F/S求压强。
6、计算液体压力和压强
一般先用P=ρgh求压强;再用F=PS求压力。
7、连通器
概念:指上端开口,底部连通的容器。
原理:连通器里装同种液体且液体静止时,各容器的液面保持相平;
应用:茶壶、锅炉水位计、船闸等
根据连通器概念,液体压强计不是连通器。
三、大气压
1、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,用P0表示。
大气压产生原因:空气受重力且具有流动性。
说明:“大气压”与“气压”是有区别的,如高压锅锅内部分气体的压强称为气压,高压锅锅外大气的压强称大气压。
2、证明大气压存在的著名实验是马德堡半球实验。
3、测定大气压的实验是指托里拆利实验,装置如图所示。
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再下降,这时管内外水银面的高度差产生的压强就是当时当地的大气压(等效替代法)。
说明:
A玻璃管里灌满水银的目的:使玻璃管倒置后,水银上方为真空;若未灌满,水银上方有空气会导致测量结果偏小。
B若把水银改成水,则需要玻璃管的长度约为10.3m;
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,但长度会变长。
4、通常把760mm高水银柱产生的压强叫一标准大气压,
其大小P0=1.013×105Pa
5、大气压的特点:大气压随高度增加而减小,在海拔3000米以内,每升高10米,大气压约降低100 Pa。大气压与地点、天气、季节的变化有关,如晴天大气压比阴天高,冬天比夏天高。
6、测定大气压的仪器叫气压计;一般分为:水银气压计和无液气压计两类。若水银气压计挂斜了,则测量结果会变大。根据气压与高度的关系,无液气压计可以改制成登山用的高度计。
7、一切液体的沸点,都是气压减小时降低,气压增大时升高。
8、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。
9、估测大气压的方法:
①取一个不带针头的注射器,将活塞推到底,封闭注射器的出液空;
②将注射器竖直方向放置且活塞向下,用细线在活塞上不断加挂钩码;
③记下活塞刚好被拉动时钩码的总质量为m;
④用刻度尺测出注射器上带刻度部分的长度为L,并读出注射器的体积为v;
⑤则大气压P0=mg/s=mgL/v。(提示用P=F/S计算,其中F=mg,注射器的横截面积S=v/L)
一、浮力的概念
1、浸入液体(或气体)的物体会受到液体(或气体)向上托的力叫浮力。其方向是竖直向上;
2、浮力产生的原因:液体对浸在其中的物体向上的压力大于向下的压力,这两个压力差就是浮力。
3、浸在液体中的物体,受到两个力的作用,分别是浮力和重力。
二、当物体放入液体中时,判断物体浮沉情况的方法
1.比较浮力F浮 和物体的重力G物
①若F浮 > G物 时,物体会上浮;
②若F浮 < G物 时,物体会下沉;
③若F浮 = G物 时,物体会悬浮或者会漂浮。
2.比较液体的密度ρ液和物体的密度为ρ物
①若ρ液 >ρ物 时,物体会上浮,静止时会漂浮在液面;
②若ρ液 <ρ物 时,物体会下沉;
③若ρ液 =ρ物 时,物体会悬浮。(注意此时不存在漂浮,与上面比较浮力和重力的情况不同)
3.悬浮和漂浮的区别:相同点:受到的浮力都等于其重力即F浮 = G
不同点:
悬浮时V排=V物即物体全部浸在液体中,它排开液体的体积等于物体的体积;
漂浮时V排<v物,即物体有一部分浸在液体中,它排开液体的体积小于物体的体积。
还有一点不同悬浮时ρ液=ρ物;漂浮时ρ液<ρ物
三、阿基米德原理
1、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。
其表达式的三种形式:F浮 =G排 或者F浮 = m排 g ,最常用的是F浮 =ρ液g V排
2、适用范围:液体(或气体)
3、公式F浮 =ρ液g V排其中各量选用的单位:F浮用 N ;ρ液用kg/m3 ;V排用m3
公式F浮 = G排 = m排 g中的m排 选用的单位是kg
4、根据F浮 =ρ液g V排 可知浮力的大小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 、浸没的深度均无关。
5、几个常用规律:
(1)物体漂浮在液体中,受到的浮力等于其重力;
(2)同一物体漂浮在不同液体里,因所受浮力始终等于其重力,故物体受到的浮力的大小不变;
(3)同一物体漂浮在不同液体里,在密度大的液体中,排开液体的体积小;
(4)物体悬浮或漂浮在液体时,若把物体切成大、小两块,它们仍然会悬浮或漂浮在液体中。
四、浮力的计算方法
五、浮力的利用
1.轮船
(1)原理:用密度比水大的物体制成轮船,要把它做成空心,使之排开水的体积增多,从而受到的浮力增大。
(2)排水量:轮船满载时排开水的质量。单位是t ;(注意1t=103kg)
(3)由排水量m排可以计算下列几个量:
①排开液体的体积:V排=m排/ρ水 ;
②排开液体的重力:G排=m排g ;
③轮船受到的浮力:F浮 = G排=m排g
④轮船和货物共重:G=F浮= m排g 。
2.潜水艇工作原理
潜水艇浸没在水下时,它排开水的体积等于它本身的体积,是一个定值,所以它在水中的浮力不变,潜水艇下潜和上浮是通过改变自身重力来实现的。
3.气球和飞艇
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。
4.密度计
密度计放在不同液体中,总是处于漂浮状态,则它受到的浮力始终等于其重力,可见它在不同液体中受到的浮力不变。根据V排= F浮/ρ液g可知密度计排开液体的体积与液体的密度成反比。故密度计在密度大的液体中排开液体的体积小(或者说它浸入液体中的部分少)。
六、神奇的升力
(1)液体和气体都具有流动性,称为流体。流体流速大的地方压强小,流速小的地方压强大。
(2)机翼的升力产生原因:气流经过机翼上方的流速比下方的流速大(上凸下平),则机翼上方空气的压强比下方的压强小,所以空气对机翼有了向上的升力。
附:体积单位换算关系:
1L=1dm3=1×10-3m3 1mL=1cm3=1×10-6m3
面积单位的换算关系:
1dm2==1×10-2m2 1cm2==1×10-4m2
联系客服