壓強(qiáng)
⒈壓強(qiáng)P:物體單位面積上受到的壓力叫做壓強(qiáng)。
壓力F:垂直作用在物體表面上的力,單位:牛(N)。
壓力產(chǎn)生的效果用壓強(qiáng)大小表示,跟壓力大小、受力面積大小有關(guān)。
壓強(qiáng)單位:牛/米2;專門名稱:帕斯卡(Pa)
公式: F=PS 【S:受力面積,兩物體接觸的公共部分;單位:米2?!?
改變壓強(qiáng)大小方法:①減小壓力或增大受力面積,可以減小壓強(qiáng);②增大壓力或減小受力面積,可以增大壓強(qiáng)。
⒉液體內(nèi)部壓強(qiáng):【測量液體內(nèi)部壓強(qiáng):使用液體壓強(qiáng)計(U型管壓強(qiáng)計)。】
產(chǎn)生原因:由于液體有重力,對容器底產(chǎn)生壓強(qiáng);由于液體流動性,對器壁產(chǎn)生壓強(qiáng)。
規(guī)律:①同一深度處,各個方向上壓強(qiáng)大小相等②深度越大,壓強(qiáng)也越大③不同液體同一深度處,液體密度大的,壓強(qiáng)也大。 [深度h,液面到液體某點(diǎn)的豎直高度。]
公式:P=ρgh h:單位:米; ρ:千克/米3; g=9.8牛/千克。
⒊大氣壓強(qiáng):大氣受到重力作用產(chǎn)生壓強(qiáng),證明大氣壓存在且很大的是馬德堡半球?qū)嶒?yàn),測定大氣壓強(qiáng)數(shù)值的是托里拆利(意大利科學(xué)家)。托里拆利管傾斜后,水銀柱高度不變,長度變長。
1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓=76厘米水銀柱高=1.01*105帕=10.336米水柱高
測定大氣壓的儀器:氣壓計(水銀氣壓計、盒式氣壓計)。
大氣壓強(qiáng)隨高度變化規(guī)律:海拔越高,氣壓越小,即隨高度增加而減小,沸點(diǎn)也降低。
六、浮力
1.浮力及產(chǎn)生原因:浸在液體(或氣體)中的物體受到液體(或氣體)對它向上托的力叫浮力。方向:豎直向上;原因:液體對物體的上、下壓力差。
2.阿基米德原理:浸在液體里的物體受到向上的浮力,浮力大小等于物體排開液體所受重力。
即F浮=G液排=ρ液gV排。 (V排表示物體排開液體的體積)
3.浮力計算公式:F浮=G-T=ρ液gV排=F上、下壓力差
4.當(dāng)物體漂浮時:F浮=G物 且 ρ物<;ρ液 當(dāng)物體懸浮時:F浮=G物 且 ρ物=ρ液
當(dāng)物體上浮時:F浮>G物 且 ρ物<;ρ液 當(dāng)物體下沉?xí)r:F浮<G物 且 ρ物>;ρ液
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定義 ① 一物理學(xué)中把垂直作用在物體表面上的力叫 做壓力。
二壓強(qiáng)是表示物體單位面積上所受力的大小的物理量。 ②標(biāo)準(zhǔn)大氣壓為1.013x10^5(10的5次方) Pa,大氣壓的數(shù)值相當(dāng)于大約76cm水銀柱所產(chǎn)生的壓強(qiáng),就是大氣壓的大小。
(3)公式:p=F/S (壓強(qiáng)=壓力÷受力面積) p—壓強(qiáng)—帕斯卡(單位:帕斯卡,符號:Pa) F—壓力—牛頓(單位:牛頓,符號:N) S—受力面積—平方米(符號:M) F=PS (壓力=壓強(qiáng)*受力面積) S=F/P (受力面積=壓力÷壓強(qiáng)) ( 壓強(qiáng)的大小與受力面積和壓力的大小有關(guān)) 對于壓強(qiáng)的定義,應(yīng)當(dāng)著重領(lǐng)會四個要點(diǎn): ⑴受力面積一定時,壓強(qiáng)隨著壓力的增大而增大。(此時壓強(qiáng)與壓力成正比) ⑵同一壓力作用在支承物的表面上,若受力面積不同,所產(chǎn)生的壓強(qiáng)大小也有所不同。
受力面積小時,壓強(qiáng)大;受力面積大時,壓強(qiáng)小。 ⑶壓力和壓強(qiáng)是截然不同的兩個概念:壓力是支持面上所受到的并垂直于支持面的作用力,跟支持面面積,受力面積大小無關(guān)。
壓強(qiáng)是物體單位面積受到的壓力。跟受力面積有關(guān)。
⑷壓力、壓強(qiáng)的單位是有區(qū)別的。壓力的單位是牛頓,跟一般力的單位是相同的。
壓強(qiáng)的單位是一個復(fù)合單位,它是由力的單位和面積的單位組成的。在國際單位制中是牛頓/平方米,稱“帕斯卡”,簡稱“帕”。
③影響壓強(qiáng)作用效果的因素 1.受力面積一定時,壓力越大,壓強(qiáng)的作用效果越明顯。(此時 壓強(qiáng)與壓力成正比) 影響壓力作用效果的因素 試驗(yàn) 2.當(dāng)壓力一定時,受力面積越小,壓強(qiáng)的作用效果越明顯。
(此時壓強(qiáng)與受力面積成反比) (5)1Pa的物理意義:1平方米的面積上受到的壓力是1N。(1牛頓的力作用在一平方米上) 1Pa大?。阂粡埰戒伒膱蠹垖λ阶烂娴膲簭?qiáng),3粒芝麻對水平桌面的壓強(qiáng)為1Pa 注:等密度柱體與接觸面的接觸面積相等時,可以用 P=ρgh p—液體壓強(qiáng)—Pa. ρ—液體密度—千克/立方米(kg/m3) g—9.8N/kg(通常情況下可取g=10N/kg)有時也取10N/kg 壓力和壓強(qiáng) 任何物體能承受的壓強(qiáng)有一定的限度,超過這個限度,物體就會損壞。
壓強(qiáng) 試驗(yàn) 物體由于外因或內(nèi)因而形變時,在它內(nèi)部任一截面的兩方即出現(xiàn)相互的作用力,單位截面上的這種作用力叫做壓力。 一般地說,對于固體,在外力的作用下,將會產(chǎn)生壓(或張)形變和切形變。
因此,要確切地描述固體的這些形變,我們就必須知道作用在它的三個互相垂直的面上的力的三個分量的效果。這樣,對應(yīng)于每一個分力Fx、Fy、Fz、以作用于Ax、Ay、Az三個互相垂直的面,應(yīng)力F/A有九個不同的分量,因此嚴(yán)格地說應(yīng)力是一個張量。
由于流體不能產(chǎn)生切變,不存在切應(yīng)力。因此對于靜止流體,不管力是如何作用,只存在垂直于接觸面的力;又因?yàn)榱黧w的各向同性,所以不管這些面如何取向,在同一點(diǎn)上,作用于單位面積上的力是相同的。
由于理想流體的每一點(diǎn)上,F(xiàn)/A在各個方向是定值,所以應(yīng)力F/A的方向性也就不存在了,有時稱這種應(yīng)力為壓力,在中學(xué)物理中叫做壓強(qiáng)。壓強(qiáng)是一個標(biāo)量。
壓強(qiáng)(壓力)的這一定義的應(yīng)用,一般總是被限制在有關(guān)流體的問題中。 垂直作用于物體的單位面積上的壓力。
若用P表示壓強(qiáng),單位為帕斯卡(1帕斯卡=1牛頓/平方米) 液體壓強(qiáng) 液體容器底、內(nèi)壁、內(nèi)部的壓強(qiáng)稱為液體壓強(qiáng),簡稱液壓。 (一)液體壓強(qiáng)原理(帕斯卡定律)的產(chǎn)生帕斯卡發(fā)現(xiàn)了液體傳遞壓強(qiáng)的基 本規(guī)律,這就是著名的帕斯卡定律.所有的液壓機(jī)械都是根據(jù)帕斯卡定律設(shè)計的,所以帕斯卡被稱為“液壓機(jī)之父”. 在幾百年前,帕斯卡注意到一些生活現(xiàn)象,如沒有灌水的水龍帶是扁的.水龍帶接到自來水龍頭上,灌進(jìn)水,就變成圓柱形了.如果水龍帶上有幾個眼,就會有水從小眼里噴出來,噴射的方向是向四面八方的.水是往前流的,為什么能把水龍帶撐圓? 通過觀察,帕斯卡設(shè)計了“帕斯卡球”實(shí)驗(yàn),帕斯卡球是一個壁上有許多小孔的空心球,球上連接一個圓筒,筒里有可以移動的活塞. 液體壓強(qiáng) 試驗(yàn) 把水灌進(jìn)球和筒里,向里壓活塞,水便從各個小孔里噴射出來了,成了一支“多孔水槍” 帕斯卡球的實(shí)驗(yàn)證明,液體能夠把它所受到的壓強(qiáng)向各個方向傳遞.通過觀察發(fā)現(xiàn)每個孔噴出去水的距離差不多,這說明,每個孔所受到的壓強(qiáng)都相同 帕斯卡通過“帕斯卡球”實(shí)驗(yàn),得出著名的帕斯卡定律:加在密閉液體任一部分的壓強(qiáng),必然按其原來的大小,由液體向各個方向傳遞 (二)液體壓強(qiáng)(帕斯卡定律)的原理 我們知道,物體受到力的作用產(chǎn)生壓力,而只要某物體對另一物體表面有壓力,就存在壓強(qiáng),同理,水由于受到重力作用對容器底部有壓力,因此水對容器底部存在壓強(qiáng)。
液體具有流動性,對容器壁有壓力,因此液體對容器壁也存在壓強(qiáng)。 在初中階段,液體壓強(qiáng)原理可表述為:“液體內(nèi)部向各個方向都有壓強(qiáng),壓強(qiáng)隨液體深度的增加而增大,同種液體在同一深度的各處,各個方向的壓強(qiáng)大小相等;不同的液體,在同一深度產(chǎn)生的壓強(qiáng)大小與液體的密度有關(guān),密度越大,液體的壓強(qiáng)越大。”
(三)液體內(nèi)部壓強(qiáng): 一、同種液體 1、向各個方向都有壓強(qiáng) 2、同一深度處,壓強(qiáng)一致 3、深度越深,壓強(qiáng)越大 。
“壓強(qiáng)”知識歸納總結(jié) 一、知識要點(diǎn)(一) 壓力和壓強(qiáng)的區(qū)別和聯(lián)系見下表: 壓力壓強(qiáng)定義垂直壓在物體表面上的力物體在單位面積上受到的壓力物理意義物體表面所承受的使物體發(fā)生形變的作用力比較壓力的作用效果公式F=PSP=F/S單位牛頓(N)帕斯卡(Pa)1Pa=1N/m2大小有的情況下和物體的重力有關(guān),一般情況下和物體的重力無關(guān)跟壓力的大小和受力面積有關(guān)液體對容器底部F=PSP=p液gh(h指深度,是液體內(nèi)部某點(diǎn)到液面的豎直距離) (二) 液體的壓強(qiáng)1、液體內(nèi)部壓強(qiáng)的規(guī)律:液體內(nèi)部向各個方向都有壓強(qiáng);在同一深度,向各個方向的壓強(qiáng)都相等;深度增大,液體的壓強(qiáng)也增大;液體的壓強(qiáng)還和液體的密度有關(guān),在深度相同時,液體的密度越大,壓強(qiáng)越大。
2、上端開口,下端聯(lián)通的容器叫做連通器。連通器的特點(diǎn)是:當(dāng)連通器里的液體不流動時,各容器中的液面總保持在同一高度。
常見的連通器的實(shí)例:涵洞,茶壺,鍋爐水位計等。(三) 大氣壓強(qiáng)1、大氣由于受到重力而產(chǎn)生的壓強(qiáng)叫做大氣壓強(qiáng),簡稱大氣壓。
2、首次準(zhǔn)確測定大氣壓強(qiáng)值的實(shí)驗(yàn)是:托里拆利實(shí)驗(yàn)。一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓等于76cm高水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng),約為1.013*105Pa.3、大氣壓是變化的,隨高度的增加而減??;大氣壓還跟氣候有關(guān)。
4、液體的沸點(diǎn)隨液體表面的氣壓增大而增大,隨氣壓的減小而減小。(四) 流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系:1、氣體、液體都具有流動性,因此被稱作流體。
2、在流體中,流速越大的位置壓強(qiáng)越小。二、重點(diǎn)、難點(diǎn)剖析(一) 重力和壓力的區(qū)別:可以從受力物體、施力物體、大小、方向、作用點(diǎn)等方面來比較。
(二) 注意正確的判斷受力面積:壓強(qiáng)公式P=F/S中S是受力面積,而不是物體的表面積,關(guān)鍵看所討論的壓力是靠哪一個面承受,而不一定是受壓物體的表面積,代入數(shù)據(jù)計算時要注意各物理量單位的統(tǒng)一。(三) 知道液體壓強(qiáng)的特點(diǎn):由于液體受到重力作用和液體還具有流動性,因此在液體內(nèi)部就存在著由于本身重力和流動而引起的壓強(qiáng)。
通過推理和實(shí)驗(yàn)都可得出液體內(nèi)部的壓強(qiáng)公式為P=pgh。1、公式P=pgh的物理意義:P=pgh是液體的壓強(qiáng)公式,由公式可知,液體內(nèi)部的壓強(qiáng)只與液體的密度、液體的深度有關(guān),而與容器的形狀、底面積、液體的體積、液體的總重力無關(guān)。
2、公式P=pgh的適用范圍:這個公式只適用于計算靜止液體的壓強(qiáng),不適用于計算固體的壓強(qiáng),{盡管有時固體產(chǎn)生的壓強(qiáng)恰好也等于P=pgh,例如:將一密度均勻的、高為h的圓柱體放在水平桌面上,桌面受到的壓強(qiáng):P=F/S=G/S=mg/S=pVg/S=pshg/S=pgh.但這只是一種特殊情況,不能由此認(rèn)為固體對支持物所產(chǎn)生的壓強(qiáng)都可以用P=pgh來計算。}但對液體來說無論容器的形狀如何,都可以用P=pgh計算液體內(nèi)某一深度處的壓強(qiáng)。
3、公式P=pgh和P=F/S的區(qū)別和聯(lián)系:P=F/S是壓強(qiáng)的定義式,也是壓強(qiáng)的計算公式,無論對固體、液體還是氣體都是適用的。而P=pgh是通過公式P=F/S結(jié)合液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)推導(dǎo)出來的,常用于計算液體的壓強(qiáng)。
4、由于液體具有流動性,則液體內(nèi)部的壓強(qiáng)表現(xiàn)出另一特點(diǎn):液體不但對容器底有壓強(qiáng),而且對容器側(cè)壁也有壓強(qiáng),側(cè)壁受到的壓強(qiáng)與同深度的液體的壓強(qiáng)是相等的,同樣利用公式P=pgh可以計算出該處受到的壓強(qiáng)大小。(四)流體的壓強(qiáng)與流速的關(guān)系:流速快的地方壓強(qiáng)小。
飛機(jī)機(jī)翼上凸下平,導(dǎo)致上下兩個表面的氣體的流速不同,從而造成了上、下兩個表面的壓力不同,使機(jī)翼獲得了向上的升力。同向航行的兩艦艇之間要有一定的間隔,而不能靠的太近。
列車高速行駛時,行人和車輛應(yīng)該與之保持一定的距離。
1.水的密度:ρ水=1.0*103kg/m3=1 g/ cm3。
2. 1m3水的質(zhì)量是1t,25px3水的質(zhì)量是1g。 3.利用天平測量質(zhì)量時應(yīng)"左物右碼"。
4.同種物質(zhì)的密度還和狀態(tài)有關(guān)(水和冰同種物質(zhì),狀態(tài)不同,密度不同)。 5.增大壓強(qiáng)的方法:①增大壓力②減小受力面積。
6.液體的密度越大,深度越深液體內(nèi)部壓強(qiáng)越大。 7.連通器兩側(cè)液面相平的條件:①同一液體②液體靜止。
8.利用連通器原理:(船閘、茶壺、回水管、水位計、自動飲水器、過水涵洞等)。 9.大氣壓現(xiàn)象:(用吸管吸汽水、覆杯試驗(yàn)、鋼筆吸水、抽水機(jī)等)。
10.馬德保半球試驗(yàn)證明了大氣壓強(qiáng)的存在,托里拆利試驗(yàn)證明了大氣壓強(qiáng)的值。 11.浮力產(chǎn)生的原因:液體對物體向上和向下壓力的合力。
12.物體在液體中的三種狀態(tài):漂浮、懸浮、沉底。 13.物體在漂浮和懸浮狀態(tài)下:浮力 = 重力。
14.物體在懸浮和沉底狀態(tài)下:V排 = V物。 15.阿基米德原理F浮= G排也適用于氣體(浮力的計算公式:F浮= ρ氣gV排也適用于氣體)。
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