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第十六章_压强和浮力

发布时间:2014-03-08 10:56:59  

第十六章

压强和浮力

垂直 压力的大小 受力面积

单位面积 p= F S 增大 减小 平方米(m2) 帕斯卡(Pa)

相等 增大 大 kg/m3 p=ρ液 gh m

马德堡半球实验 托里拆利实验 1.013×105 0.76



G排
排开液体的体积

ρ液 gV 排 液体的密度 < = < >

重力 等于

第1课时
一、压力

固体压强和流体压强

垂直作用 在物体表面上的力. 1.定义:__________ 垂直 于被压物体的表面,并不一定竖直向下. 2.方向:________ 大小 和__________ 受力面积 有关. 3.压力的作用效果:跟压力的_____

画压力的示意图时,要注意压力的作用点应画在受力物体 上.

二、压强 单位面积 上受到的压力. 1.定义:物体__________
F 2.计算式:p= . S

帕斯卡 ,简称___ 帕 ,符号___ 3.国际单位:_______ Pa ;1 Pa=1 N/m2. 4.增大和减小压强的方法

(1)增大压强的方法
①受力面积一定时,增大压力;

②压力一定时,减小受力面积;
③增大压力,同时减小受力面积.

(2)减小压强的方法

①受力面积一定时,减小压力;
②压力一定时,增大受力面积;

③减小压力,同时增大受力面积.
三、液体压强 重力 的作用,因而对容器 1.产生原因:液体由于受到_______ 底部 有压强;液体由于具有_______ 流动性 ,因而对阻碍它流动的 ________ 容器壁 ______也有压强.

2.特点

各个方向 (1)液体内部朝______________ 都有压强; 各方向的压强相等 (2)在同一深度,液体向________________________ ;
越深,液体的压强_____ 越大 ; (3)液体密度相同时,液体____ 深度相同 时,液 (4)液体的压强还与液体的密度 ____有关,在_________ 密度越大,__________ 压强越大 . 体________

3.计算公式:p=ρ液 gh.

ρ液——液体的密度——kg/m3,g 取 9.8 N/kg,h——自由液
面到研究点的竖直距离——m.

p=ρ液 gh 只适用于液体和形状规则、质量分布均匀的固体
的压强求法,式中 h 是自由液面到研究点的竖直距离. 4.连通器 (1)定义:上端开口、下端连通的容器.

同一种液体不流动 时,各容器中 (2)特点:连通器里的___________________
液面高度总是相同 的. 的_____________________ (3)应用:茶壶、锅炉水位计、乳牛自动喂水器、船闸等.

四、大气压强
1.证明大气压存在的著名实验:马德堡半球实验.

托里拆利 实验. 2.第一个测量大气压的实验:_________

在托里拆利实验中: ①水银柱的高度是指管内外水银面的竖直高度差,不是指 管倾斜时水银柱的长度. ②管内水银柱的高度只随外界大气压的变化而变化,与管 的粗细、长度、倾斜程度无关.

76 cm 汞柱高产生的压 3.标准大气压:1 标准大气压=_______

强=___________ 1.013×105 Pa.
4.应

用:挂钩吸盘、吸饮料、吸墨水、离心式抽水机. 5.大气压的变化 减小 ,在海拔 3 000 m 以内, (1)大气压随高度的增加而______ 每升高 10 m,大气压减小 100 Pa. (2)天气的变化也会影响大气压.

6.气压计
水银气压计 :测量比较准确,不便携带,常用于气象 (1)____________ 站和实验室. 金属盒气压计 无液气压计). (2)_________________(

五、流体压强跟流速的关系 1.流体:气体、液体都可以流动,它们统称为流体. 2.流体压强与流速的关系:在气体和液体中,流速越大 ________

压强越小 流速越小 的位置_________ 压强越大 . 的位置________ ,_________
相同时间内,机翼上方 3.飞机的升力: 飞机飞行时,在________

速度较大,它对机翼的_________ 压强较小 ; 的气流通过的路程较长 ________,因而________ 路程较短 ,因而速度较小,它对机翼的压强较 下方气流通过的_________ 压强差 ,这就产生了向上的 大.因此在机翼的上下表面存在_________

升力 .飞机的升力不是飞机受到的浮力. ______

考点1

压力和压强

【例1】将重为 2.5 N、边长为 0.1 m 的正方体物块,放在 水平桌面中央.该物块对桌面的压力大小为________N,压强 为________Pa;如沿竖直方向将该物块切去一半,则剩余部分 对桌面的压强为________Pa.

思维点拨:边长为 0.1 m 的正方体物块,其底面积 S= 0.1 m×0.1 m=0.01 m2;物块对水平桌面压力的大小等于重力, F 即:F=G=2.5 N,利用压强公式 p= 可以计算出压强;当沿 S 竖直方向切去一半,压力和受力面积都减小一半,所以压强的 大小不变.
我的答案:2.5 250 250

[教师参考· 备选题](2011 年杭州)如图 B39 所示,用两食指 同时压铅笔两端,左手指受到的压力为 F1,压强为 P1,右手指

受到的压力为 F2,压强为 P2,下列说法正确的是( C )

图B39

A.F1<F2

B.F1>F2

C.P1<P2

D.P1>P2

考点2

改变压强的方法

【例2】(2011年桂林)如下列图所示的实例中,目的是为了
增大压强的是( )

思维点拨:增大压强的方法有:压力一定时,减小受力面

积;受力面积一定时,增大压力;增大压力的同时减小受力面
积. 我的答案:C

[教师参考· 备选题](2011 年漳州)高速铁路的轨道不是铺设
在普通的枕木上,而是铺设在更宽的混凝土枕木上.混凝土枕 压强 . 受力面积 ,减小_____ 木做宽的目的是为了增大____________

考点3

液体压强

【例3】(2010年深圳)某同学用如图 16-1-1 所示装置来

探究影响液体内部压强大小的因素,下表是实验得到的数据, 分析正确的是(
)

图16-1-1

序号 液体 1 2 3 4 5 水 水 水 水 水 盐水

深度 /cm 3 3 3 6 9

橡皮膜 方向 朝上 朝下 朝侧面 朝上 朝上

朝上

压强计
左液面 /mm 186 186 186 171 158 右液面 /mm 214 214 214 229 242 液面高度 差/mm 28 28 28 58 84

6

9

154

246

92

A.比较 1、2、3 组数据可知,液体内部同一深度处各个 方向压强大小不同 B.比较 1、4 组数据可知,液体内部压强大小与液体密度 有关 C.比较 4、6 组数据可知,液体内部压强随深度增加而增大 D.比较 5、6 组数据可知,液体内部压强大小与液体密度 有关 思维点拨:探究影响液体内部压强大小的因素时采用控制 变量法.数据 1、2、3 是液体密度一定, 研究液体内部在同一 深度各方向的压强是否相等;数据 1、4、5 是液体密度一定, 研究液体内部压强与深度的关系;数据 5、6 是深度一定,研究 液体内部的压强与液体密度的关系. 我的答案:D

(2011 年衡阳)如图 16-1-2,关于液体中 a、b、c、d 四点
压强的说法中正确的是( B )

图16-1-2 A.a 点的压强最大 C.c 点的压强最大 B.b 点的压强最大 D.d 点的压强最大

考点4

大气压强

【例4】(2011年连云港)下列四幅图中,关于气体压强有关

的说法与实际不符的是(

)

思维点拨:高压锅气密性好,锅内的气压增大,水的沸点
增大,容易将食物煮熟,节约能源. 我的答案:A

[教师参考· 备选题](2010年镇江) 下列现象中与大气压强
无关的是( D )

图40

考点5

流体压强跟流速的关系

【例5】(2010年泰州)据报道,我国制造的高速列车(图 16 -1-3),运行速度可达 380 km/h.这种列车进站速度要比普通列 车大一些.为避免候车乘客被“吸”向火车的事故发生,站台 上的安全线与列车的距离也要更大些.这是因为列车进站时车

体附近(

)

图16-1-3

A.气流速度更大、压强更小 B.气流速度更大、压强更大 C.气流速度更小、压强更大 D.气流速度更小、压强更小 思维点拨:高速列车进站时,列车速度很快,导致车体附

近的压强更小,若人站在安全线内,人身后的气体流速慢,压
强大,容易将人压向列车,发生交通事故. 我的答案:A

[教师参考· 备选题](2011年宿迁)我国第五代隐形战机—— 歼20已研制并试飞成功,速度可达声速的2.35倍.若以680 m/s 6 800 ;飞行时,以飞机 的速度飞行,10秒内可飞行______m ____为参照 物,飞行员是静止的;机翼的横截面设计成如图所示的形状, 小的原理,从而使机 是利用了在气体中流速越大的地方压强越__ 翼的上下表面产生压强差,为飞机提供升力.

第2课时
一、浮力

浮力及其应用

1.概念:浸在液体(气体)里的物体受到的液体(气体)对它 向上的托力. 竖直向上 . 2.浮力的方向:__________

3.阿基米德原理 它排开 (1)内容:浸在液体中的物体所受的浮力

,大小等于______ 液体所受的重力 . _______________

ρ液 gV排 . (2)公式:F浮=G排=__________

4.物体的浮沉条件 (1)受力分析法(物体完全浸没在液体中时)

F浮>G物 时,物体上浮; 当_________
F浮<G 时,物体下沉; 当_________


F浮=G物 时,物体悬浮在液体中. 当_________
(2)比较密度法
液>ρ物 时,物体上浮; 当ρ _________

ρ________ 液=ρ物 当 时,物体悬浮在液体中;
液<ρ物 当ρ ________ 时,物体下沉.

5.求浮力大小的方法

(1)称量法:F浮=G-F.(G 是物体受到重力,F 是物体浸入
液体时弹簧测力计的读数) (2)压力差法:F浮=F向上-F向下. (3)阿基米德原理:F浮=G排或 F浮=ρ液 gV 排. (4)二力平衡法:F浮=G物(适合漂浮、悬浮状态). 二、浮力的应用 排开水的体积 1.轮船:采用“空心”的方法来增大 ______________从而 增大浮力 ,使其漂浮在水面上. ___________

自重 ,从 2.潜水艇:通过向水舱中充水或排水来改变_______ 而实现上浮、悬浮或下潜. 小于 空气的气体(氢 3.气球和飞艇:其气囊中充的是密度______ 气、热空气或氦气),因而能够升空;可以通过改变气球或气囊 体积 来改变气球和飞艇受到的浮力大小,从而实 中气体的________ 现升降.

液体密度的仪器,在液体中处在______ 漂浮 4.密度计:测定________
浮力相同,密 状态,同一密度计漂浮在不同的液体中,受到的________ 浸入液体的体积越大,该液体________ 密度越小 度计__________________ .

①物体浸在液体里,受到的浮力跟液体的密度有关,跟该

物体的密度无关.
②完全浸没在液体中的物体,物体的体积等于物体排开液 体的体积. ③轮船的排水量就是轮船满载时排开水的质量.

考点1

阿基米德原理

【例1】(2011年铜仁)某同学在“探究浮力大小与什么因素 有关”时,做了如图 16-2-1 所示的实验.根据要求完成下列 探究过程:

图16-2-1

(1)石块的重力 G=________N.
(2)石块浸没在水中后测力计的示数 G′=________N,由 此可得石块所受浮力 F浮=________N. (3)石块排开水所受到的重力 G排=________N. (4)比较 F浮和 G排的大小,可以发现:F浮______G排. 思维点拨:该实验的关键在于石块受到的浮力和石块排开 水的重力的测量,可以利用称量法:F 浮=G-F ,计算出石块

受到的浮力,石块排开水的重力等于水和小桶的总重减去空小
桶的重力. 我的答案:(1)3.0 (2)1.6 1.4 (3)1.4 (4)=

在探究“影响浮力大小的因素”时,同学们做了如图 16- 2-2 所示的一系列实验.请你根据图中所标弹簧测力计的示数 等信息回答下列问题:

图16-2-2

1 (1)物体全部浸入水中受到的浮力是____N ;

排开液体的体

积 (2)根据图①②③实验可得出浮力的大小与_________________
有关; ③④ 实验可得出浮力的大小与液体密度有关. (3)根据图______

考点2

物体的沉浮条件

【例2】(2010年广州)弹簧测力计挂着一重为 3 N 的物体 A,
物体 A 浸没并静止在水中,如图 16-2-3 所示.

图16-2-3

(1)图中弹簧测力计的示数是__________N.物体 A 所受浮 力是__________N.

(2)如果测力计不拉着物体 A,A 在水中会______(选填“下
沉”、“上浮”或“悬浮”).判断的依据是________________.

思维点拨:先利用称量法:F 浮=G-F,计算出物体 A 受
到的浮力,再根据浮力和重力的关系,判断出测力计不拉着物 体 A 时,物体 A 的浮沉情况. 我的答案:(1)1.2 到的浮力 1.8 (2)下沉 物体的重力大于物体受

装有不同液体的甲、乙两烧杯,如图 16-2-4 所示,放入 两个完全相同的物体,当物体静止后两烧杯中液面恰好相平.

液体对甲乙两烧杯底部压强分别是 p 甲、p 乙,液体对两物体的 浮力分别是 F 甲、F 乙,下列判断正确的是(
)

图16-2-4

A.p 甲>p 乙,F 甲=F 乙
C.p 甲=p 乙,F 甲<F 乙

B.p 甲=p 乙,F 甲>F 乙
D.p 甲<p 乙,F 甲=F 乙

解析:两木块完全相同且在液体中受力平衡,即浮力都等

于物体的重力;由于物体在甲中浸入水面的体积比乙中的小,
故由F=ρgV 排,得甲液体的密度大于乙液体的密度,由于液面

高度相同,由p=ρgh 得 p 甲>p 乙.
答案:A

考点3

密度的应用

【例3】(2011 年桂林)如图16-2-5 所示,潜水艇能够上

浮和下沉是通过改变__________来实现的;潜水艇在上浮过程
中,未露出水面之前,所受的浮力将________(选填“变大”、 “变小”或“不变”).

图16-2-5

思维点拨:潜水艇在未露出水面之前,液体密度一样,它 排开液体的体积不变,根据F 浮=ρ液 gV 排可以判断出它所受的 浮力不变;它通过排出水舱中的水,减小自重,当浮力大于重 力时,它就上浮.

我的答案:自重 不变

[教师参考· 备选题]如图所示的四个场景中,主要依靠空气 浮力而“飞天”的是( C )

考点4

压强和浮力综合

【例4】(2011年宿迁)一个质量为 0.6 kg,边长为 0.1 m 的

正方体物块,放置在水平地面上,g 取 10 N/kg.求:
(1)物块受到的重力.

(2)物块对地面的压强.
(3)若将物块浸没在水中后松手,通过计算判断该物块的浮 沉情况.

思维点拨:正方体对桌面的压力大小等于正方体的重力, F 根据p= 可以计算出物块对地面的压强,根据 F浮=ρgV排可以 S 计算出物块浸没在水中时,受到的浮力,再根据浮力和重力的 大小关系,可以判断出物块的浮沉情况.也可以根据ρ物=m/V 求出物

块的密度,再根据物块密度和液体密度的大小关系,判 断出物块的沉浮条件.

我的答案:(1)G=mg=0.6 kg×10 N/kg=6 N F G 6N (2)p= = = =600 Pa S S 0.01 m2 (3)解法一: F浮=ρgV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×(0.1 m)3=10 N 因为F浮>G,所以物块上浮. m 0.6 kg 3 3 解法二:ρ物= V = 3=0.6×10 kg/m ?0.1 m? 因为ρ物<ρ水,所以物块上浮.

[教师参考· 备选题](2011年自贡)小杰同学在游玩“海底世

界”时,观察到鱼嘴里吐出的气泡上升时的情况如图B41所示,
对气泡上升过程中受到的浮力和水对它的压强分析正确的是 ( )

图B41

A.浮力不变,压强不变 B.浮力变小,压强变小 C.浮力变大,压强变小 D.浮力变大,压强变大 答案:C

1.(2011 年湛江)一艘轮船从海里驶入河里,它受到的重力 不变 ,它受到的浮力_____ 不变 ,它排开水的体积_____ 变大 .(填 大小_______ “变大”、“变小”或“不变”)

2.(2011年广州)某物质的质量与体积的关系如图16-2-6 0.8×103 kg/m3. 由该物质构成的体积为 所示,该物质的密度是___________ 4×10-5 m3的实心物体,重是____N 0.32 ,把它放入密度为1.0×103 0.32 ,排开水的体 kg/m3 的水中,静止后受到的浮力大小是______N 3.2×10-5 m3.(g=10 N/kg) 积是_____________

图16-2-6

3.(2011 年广东)如图 16-2-7 所示,密度为ρ0 的液体中 有体积均为 V 的 A、B、C 三个实心物体,A 正在向上运动,B 静止,C 正在向下运动.此刻它们受到的浮力分别为 FA、FB、

FA=FB=FC ,请写出 B 物体所受的浮 FC,三者的大小关系是_____________ ρ0gV ,B 物体的密度为ρ 0 力表达式 FB=______ ___.

图16-2-7

4.(2011 年肇庆)如图 16-2-8 所示,用电吹风吹机翼模

B, 型,机翼模型上升.图中 A、B、C 三点,气体流速最快的是___ 增大 A 若增大风力,机翼模型获得的升力将_____ 气体压强最大的是___. (选填“增大”、“减小”或“不变”).

图16-2-8

5.(2010 年肇庆)对图 16-2-9 中有关物理学家和物理史 实的说法,正确的是( C )

图16-2-9 A.(a)最早是由托里拆利做的 B.托里拆利通过计算(a)图中马拉力的大小,最早测出大 气压的数值 C.托里拆利通过(b)图,最早测出大气压的数值 D.马德堡市长通过(b)图,最早测出大气压的数值

6.(2010 年梅州)如图 16-2-10 所示,金属小球浸没于装 有水的容器底部,它共受三个力的作用,试在图中画出其受力

示意图.

图16-2-10 答案:如图22所示.

图22


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