初三物理总复习辅导教学 压强 撰稿人 曹伟明
一、基础知识
二、典型应用
(一)基础篇
(二)提高篇
三、习题
(一)基础篇
(二)提高篇
(三) 答案
一、基础知识
1、压力和重力的区别
压力(F) | 重力(G) | |
定义 | 垂直压在物体表面上的力 | 由于地球的吸引而使物体受到的力 |
施力物体 | 任何物体只要挤压 | 只能是地球 |
力的性质 | 属于弹力 | 场力 |
产生方式 | 接触且挤压 | 不需接触 |
力的作用点 | 受力物体表面 | 重心 |
方向 | 垂直于物体的接触面且指向被作用的物体 | 总是竖直向下 |
大小 | 1、 物体放置在水平面或桌面,F=G,此时只是数值相等,但F与G也是两个不同的力 2、 F与G有关,但不相等, 3、 F与G无关 |
2、压强
(1)压强是表示压力作用效果的物理量。压强的定义是:物体单位面积上受到的压力。
(2)压强的公式:P=。这个公式适用于固体、液体和气体。
(3)压强的国际单位是帕斯卡,1帕=1牛/米2。
(4)增大和减小压强的方法:增大压力,减小受力面积可能增大压强,减小压力,增大受力面积可以减小压强。
3、液体的压强
(1)液体压强的特点:液体对容器底和侧壁都有压强,液体内部向各个方向都有压强。液体的压强随深度的增加而增大。在同一深度,液体内各个方向的压强相等;不同液体的压强还跟密度有关系。
(2)液体压强公式:P=ρgh。其中ρ表示液体的密度,h表示自由液面竖直向下计算的深度。
4、大气压强
(1)大气对浸在它里面的物体的压强叫做大气压强。证明大气压存在的著名实验,是马德堡半球实验。
(2)用托里斯拆利实验可测定大气压的数值
(3)大气压的单位:帕斯卡、标准大气压、等于760毫米水银柱的大气压叫标准大气压。1标准大气压=1.01×105帕
(4)大气压强的现象
(5)大气压随压度的增加而减小.
二典型应用
(一)基础篇
1、有关固体压力、压强的计算
例1将重1500牛,边长为1米的正方体物块,放在面积为0.6米2的正方形水平桌面的中央,求桌面受到的压强是多大?
分析:求桌面受到的正方体物块的压强,属于固体压强的计算问题,应用P=求解。公式中F表示压力。物块放在水平桌面上,桌面受到的压力就等于物块的重力1500牛。而S表示受力面积。题目中给出了两个面积值,一是物块的底面积1米2,另一个是桌面的面积0.6米2。物块的底面积大于桌面的面积,物块放在桌面的中央,桌面的受力面积应等于桌面的面积。
解:
F=G=1500牛
S=0.6米2
P==1500牛÷0.6米2=2500帕
答:桌面受到压强为2500帕。
说明:
(1)利用P=计算固体压强问题的关键是确定受力面积。解题时,要抓住“受力”二字分析物体表面到底有多大面积受到了压力的作用,而不能任意取一个面积代入。例如:,人站在地面上,受力面积是两只鞋的面积,而人走路时,受力面积是一个鞋的面积。
(2)题目中给出的桌面面积小于物体的底面积,受力面积为桌面面积,若桌面面积做成于物体的底面积,这时受力面积为物体的底面积,解题时,其中有一个面积值没用到。因而在解题时,不但要分析出题目中的隐含条件,而且要分析出题目中的多余条件。
例2:一块方砖放在水平地面上,如图1所示。若沿水平方向切去1/2则剩余的砖对地面的:( )
A、压力不变、压强不变
B、 压力减半,压强减半
C、 压力不变,压强减半
D、压力减半,压强不变
分析与解:砖放在水平地面上,它以地面的压力在数值上等于砖的重力。砖对地面的压强可运用压强公式P=求出压力与受力面积的比值,这样就可以分析出压力、压强的变化。
设:砖的重力为G,底面积为S
没有切1/2时,砖对地面的压力 F1、压强P1分别为
F1=G
P1=
沿水平方向切去1/2后,砖对地面的压力F2压强P2分别为:
F2=1/2G
P2=
所以,压力减半,压强也减半
这道题的正确答案,应选B
说明:这是涉及物体压力、压强变化的题。压力大小的变化,对于放在水平支承面上的物体来说,主要看其重力大小的变化,比较容易判断。,而压强大小的改变,是由压力,受力面积两个因素决定的,要综合两个因素全面考虑。
2、有关液体压强、压力的计算
例3 游泳池中水深3米,在离池底1米处,水产生的压强是 帕。
分析与解:运用液体压强公式P=Ρgh计算液体内某点压强时,其中h表示液体的浓度,它是指从液体的自由液面到被测点的竖直距离。因而本题中h=3米-1米=2米,代入液体压强计算公式
P=Ρgh=1.0×103千克/米3×9.8牛/千克×2米
=1.96×104帕
说明:
(1)公式P=Ρgh是计算液体由于重力而产生的压强,由公式可知,液体内部压强只与液体的密度及液体的深度有关,而与液体的重力、液体的体积、容器的形状等因素无关。
(2) 公式 P=Ρgh中h表示深度,不能理解为高。能准确地判别断出h的大小是计算液体压强的关键。
例4如图2所示的试管内装一定量的水,当试管竖直放置时,水对管底的压强为P1;当管倾斜放置时,水对管底的压强为P2,比较P1、P2的大小,则:
A P1>P2 B P1=P2 C P1<P2 D 条件不足,无法判别
分析与解:液体压强公式P=Ρgh,水对试管底部的压强是由液体的密度和深度两个因素决定的,当试管竖直放置时,深度为h1倾斜时,深度为h2。从图中可以看出倾斜后深度h2小于竖直放置时的深度h1。倾斜后,液体的密度没有改变,因而根据P=Ρgh,可以推出,试管倾斜后,深度变小,管底受到的压强变小,即P1>P2,正确答案为A
说明,本题常见的错误是选出“B”为答案。错误原因是认为两种情况下试管内的水重没有改变,因而水对试管底的压力不变,压强也不变。实际上,当试管倾斜后,试管内的水的体积没有改变,试管的内径不变,因而水在试管内的长度不变,但倾斜后,竖直高度变小,因而水对容器底的压强变小。也可以理解为,当试管倾斜时,一部分水压在试管壁上,使得试管底受到的压力变小,压强变小。由此可见,一定量的液体可以产生不同的压力、压强,说明液体的压强跟液体的体积、液体的重力没有关系。
例5如图3所示玻璃杯中装有重为3牛的水,杯子的底面积为20厘米2,杯内水面高度是10厘米,若玻璃杯受到的重力为1牛,求:
(1)水对杯底的压力。
(2)装有水的玻璃杯对水平桌面的压强。
分析:求水对杯底的压力,这是液体的压力、压强问题。求液体的压力压强,应先求出水对玻璃底的压强,再求水对杯底的压力。求玻璃杯对桌面的压强,属于固体的压力、压强的问题。求固体压力、压强,应先求出玻璃杯对桌面的压力,再求出它对桌面的压强。
解:
(1)水对容器底的压强:
P=ρgh=1.0×103千克/米3×9.8牛/千克×0.1米=980帕
水对容器底的压力
F=PS=980帕×20×10-4米2=1.96牛
(2)玻璃杯对桌面的压力
Fˊ=G=G水+G杯=3牛+1牛=4牛
玻璃杯对桌面压强
P==2×103帕
说明:
(1) 玻璃杯内水重3牛,通过计算水对容器的底的压力只有1.96牛,即水对容器底的压力不等于容器内的水重。如果认为水有多重,对容器底部的压力就有多大,显然是错误的。因此,在计算液体对容器底的压力时,要先用公式P=ρgh算出压强,再利用F=PS,求出压力。
(2) 在本题中水对容器底部的压强为980帕,装有水的玻璃杯对水中桌面的压强为2000帕。如果说不考虑玻璃杯的重力,杯对桌面的压强:P==1500帕,即水对容器底部的压强是液体的压强,决定于ρ液、h,与液重无关。玻璃杯对桌面的压强是固体压强;决定于压力和受力面积。这两个压强值不一定相等,没有一定的数量关系。
(二)提高篇
例6甲乙两个均匀实心圆柱体,它们的质量之比m甲:m乙=1:2,底面积之比S甲:S乙=1:3,高度之比h甲:h乙=5:2,把它们竖直放在水平桌面上,求:(1)两圆柱体的密度之比ρ甲:ρ乙?
(2)若把甲柱放在乙柱的上面,甲以乙的压强为P1,乙对水平桌面的压强为P2则P1:P2为多少?
分析与解:
求密度
求压强之比
将题目中叙述的两柱体如折叠放画出图形;如图4所示,应用公式P=求解,甲以乙压力F甲:G甲=mpg乙受压力的面积为S甲,乙对水平桌面压力F2=G甲+G乙=(m甲+m乙)·g水平桌面受压面积为S2
解:
说明:
有关柱体叠放水压强比的问题,利用求解的关键是确定受力面积,如果题目中给出图,要审图,确定受力面积分别是多大,题目中没给图,一定要先画图,建立直观的物理图景,然后确定,压力和受力面积。
三、习题
(一)基础篇
1、关于压力,下列说法正确的是( )
A 压力的大小总是等于物体的重力;
B 任何情况下压力的大小都不等于物重的大小。
C 压力的方向总是向下
D 压力的方向总是垂直于接触面
2、如图5所示,一木块放在地面上,若将它沿虚线截去一半后,下列说法正确的是( )
A 压力变小,压强变小
B 压力变小,压强不变
C 压力不变,压强不变
D 以上种情况都可能发生
3、如图6所示,木块A和B叠放在一起,木块A重2.4牛,B重4.8牛,A的底面积为0.1分米2,而B的底面积为0.4分米2,则B对水平地面的压强分别为:
A 4.8牛,1200帕
B 7.2牛,1800帕
C 2.4牛,600帕
D 4.8牛,4800帕
4、如图7所示盛水容器,水在A、B两处的压强分别是为PA、PB,它们之间的正确关系是:
A PA=2PB
B PA=3PB
C PA=1/2PB
D PA=1/3PB
5、两个圆柱形容器甲和乙,底面积之比S甲:S乙=2:3,分别代入密度不同的液体,且ρ甲:ρ乙=5:4,两容器底部受到的压力之比F甲:F乙=10:7,则两容器内液体的深度之比为( )
A 1:1 B 4:9 C 100:49 D 12:7
6、关于大气压的现象,下列说法正确的是:( )
A 大气压的值是固定不变的
B 一个标准大气压能支持约10.3米高的水柱
C 在同一地点,同时用粗细不同的玻璃管做托里拆利实验,测出大气压的值是相同的
D 大气压随高度的变大而变大
7、高山上气压低,水的沸点 于100℃,所以不易煮熟鸡蛋,(填“高”、“低”)
8、把针头插入药液中,提起活塞,药液就能进入针管中,这是由于 的作用。假如用酒精做托里拆利实验,管内上方是真空,那么标准大气压能支持
米高的酒精柱。
9、一块砖长25厘长、宽10厘米、厚5厘米,这块砖平放和侧放在地面上时,它对地面压力这比是 ,压强之比是 。
10、如图8所示,木块A与木块ab的接触面积为0.5分米2,木块A重3.2牛,手指用力2.4牛,则木板ab受到的压力为 牛,受到的压强为 帕斯卡.
11、如图9所示,两个相同的密闭的容器内盛有质量相等的同种液体,以不同方式静置在桌子上,设其底面积人所受的压强分别为P甲和P乙,压力分别为F甲和F乙;桌面所受的压强分别为P甲′和P乙′,压力分别为F甲′和F乙′。比较它们的大小,结论为:P甲 P乙;F甲 F乙;P甲′
P乙′;F甲′ F乙′。(填“<”“>”或“=”)
12、甲、乙两支完全相同的试管,内装质量相等的液体,甲管竖直放置,乙管倾斜放置,两管液面相平,如图10所示。设液体对两试管底的压强分别为P甲和P乙,则P甲 P乙(填“大于”、“小于”或“等于”)
13、图钉尖的面积是0.3毫米2,图钉帽的面积0.75厘米2.在向墙上按图钉时,手对钉帽的压力是15牛.求(1)手对钉帽的压强是多大? (2)钉尖对墙的压强是多大?
(二)提高篇
1、如图11所示的甲、乙、丙三个容器的底面积相等,容器中装有等深的水,若将三个相同的木块分别放入三个容器内,水不溢出,静止后比较容器底部受到的水的压强:( )
A 甲最大
B 乙最大
C 丙最大
D 一样大
2、圆柱体A、B高度相等,底面积之比为4:1。把它们竖直地放在水平地面上,它们对地面的压强之比为1:2。若把圆柱体A叠放在圆柱体B上时,圆柱体B对地面的压强增大为原来的( )
A 2倍 B 3倍 C 4倍 D 6倍
3、两个实心物体A、B叠放在一起后,放在水平地面如图12所示,已知A物体的密度为ΡA,底面积为SA,B物体的密度为Ρb,底面积为SB。若A对B 的压强等于B对地面的压强,求A、B两物体的高度之比 。
答案:
(一)基础篇
1、D 2、 B 3、B 4、D 5、D 6、B、C 7、低 8、大气压,12.92
提示:ρ水银·gho=ρ酒ghˊ
∴h′=
9、1:1,1:2
10、2.4 480
11、= < > =
12、大于
提示
甲、乙两支完全相同试管中装甲、乙不同液体
∵m甲=m乙 ρ甲·V甲=ρ乙·V乙
又∵V甲< V乙
∴ρ甲> ρ乙
∵P甲=ρ甲gh
∴P甲> P乙
13、2×105帕 5×107帕
提示:
已知:S尖=0.3毫米2=0.3×10-6米2
S帽=0.75厘米2=0.75×10-4米2
F帽=15牛
求(1)P帽 (2)P尖
解(1)P帽=
(2)F尖=F帽=15牛
P尖
答:手对钉帽的压强是2×105帕
(二)提高篇
1 C
提示
放入木块后,木块密度小于水的密度,所以木块浮在水面上,而三个木块重相同,浮在水布受到的浮力相等.,所以三个木块排开的水的体积也相等.
由于三个容器的底面积相同,但容器形状不同.从图11中可以看出甲是敞口容器,丙是缩口容器,木块放入后,它们在三个容器中排开水的体积相同,但水面升高的高度却不同,其中丙缩口容器越往上,容积越往上,容积越大,水面上升的最少 。
根据液体压强公式P=ρgh,ρ液相同,h丙最大,因而丙容器中水对容器底部的压强最大。
2、B
3、
提示:
如图13,A对B的压强为PA,B对地面压强为PB。
∵PA=PB
∴
∴
∴
∴
∵