压强 液体的压强专项分析
百科知识问答题-水浒108将怎么死的
压强 液体的压强
(一)压力
1.
垂直作用在物体表面上的力叫压力。当两个物体相互接触并且发生挤压作
用时就有压力产生。
2. 压力的方向总是指向受力的物体并垂直于被压物体表面。
3.
压力不是重力,它们是性质不同的两种力。
(1)压力是由于相互接触的两个物体互相挤压发生形变而
产生的;而重力
是由于地面附近的物体受到地球的吸引作用而产生的。
(2)压力的方向可以
向上,可以向下,也可以沿水平方向,即只要指向物
体表面并垂直于物体表面即可;而重力的方向总是竖
直向下。
(3)压力可以由重力产生也可以与重力无关,当物体放在水平面上且无其
他外力作
用时,压力的大小在数值上等于物重。
(二)压强
1. 压强的定义:物体单位
面积上受到的压力叫压强。压强是用来比较压力作
用效果大小的物理量。“单位面积”应理解为“单位受
力面积”是指施加压力的
物体与受压力的物体互相接触并挤压的面积。
F
2. 压强
的定义式
p
;适用于固体、液体和气体。压强的单位符号是
Pa
,
S
2
。用该公式分析问题时切忌不能单纯用数学观点去分析得出压强与
1Pa1Nm
压力成正比、与受力面积成反比的错误结论,应注意当满足压力F不变这一条件
时压强与受力面
积成反比才成立,进而得出比例式
P
1
S
2
;当满足受力
面积S
P
2
S
1
P
1
F
1。
P
2
F
2
不变时压强与压力成正比才成立,进而得出比例式
3. 增大和减小压强的方法:在压力一定时,用增大(或减小)受力面积的方
法来减小(或增
大)压强;在受力面积一定时,用增大(或减小)压力的方法来
增大(或减小)压强。
(三)液体的压强
1. 液体的压强是由于液体受重力的作用且液体有流动性产生的。但液体
压强
的大小与液体重力大小无关,即一定重力大小的液体可以产生不同的压力、压强。
2.
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、液体的
压强随深度的增加而增大、在同
一深度,液体向各个方向的压强都相等;不同液
体的压强还跟它的密度有关。
gh
3. 液体压强公式
p
,其中h——液体的深度,是从液体
的自由表面到
液
所研究的液体内部某点(或面)的高度,即从上向下量的距离。
gh
4.
定义式
pFS
与
p
的区别与联系。
液
(1)液体压强公式
p
是根据流体的特点,利用定义式
pF
S
推导
gh
液
出来的,只适用于液体,而
pFS
具有普遍
的适用性。
(2)在公式
pFS
中决定压强大小的因素是压力和受力面积;在液体
压
强公式
p
中决定液体压强大小的因素是液体密度和深度。
g
h
液
(3)对于规则的侧壁竖直的容器,底部受到的压强用公式
pFS
和<
br>计算结果一致;对于其他不规则的容器,计算液体压强一定要用
p
gh液
p
gh
否则会出现错误。
液
5. 连通器:能
够根据连通器里装有同一种液体且当液体静止时液面相平的道
理。分析船闸的构造和工作原理;知道生活
和生产中应用连通器的器具和装置。
大气压强
(一)大气压
大气对浸
没在它里面的物体的压强叫做大气压。马德堡半球实验证明了大气
压的存在,而且很大。
(二)大气压的测定及测定仪器
1. 测定出大气压数值的实验是托里拆利实验。
2. 常用水银气压计,金属盒气压计(无液气压计)测定大气压。
(三)大气压的单位
除了用国际单位制中压强的单位帕斯卡来表示外,还常用厘米汞柱、毫米
汞
5
柱和标准大气压来表示。1标准大气压
。
76cmHg760mmHg1.0110P
(四)大气压的变化及对沸点的影响
1. 大气压随高度的增加而减小,但减小是不均匀的。
2. 大气压随天气而变化,一般说来晴天的大气压比阴天高,冬天的大气压比
夏天高。
3. 一切液体的沸点都是气压减小时降低,气压增大时升高。
(五)大气压的应用
活塞式抽水机和离心式水泵都是利用大气压的作用而工作的。
(六)气体压强跟体积的关系
在温度不变时,一定质量的气体体积越小,压强越大;体积越大,压强越小。
【典型例题】
[例1]
一个物体重为20牛,把它放在斜面上,请你用力的示意图画出物体受到
的重力和斜面上受到的压力。
F
G
图1
解析:重力的作用点在物体的重心,而压力的作用点在受力物体的表面,在
斜面上。
答案:如图1。
易错分析:解这类题学生最易出错的是:重力的方向和压力的作用点,应注<
br>意,重力的方向是竖直向下的,其作用点在重心(若是规则物体,则在几何中心)。
压力的作用点
在受力物体的表面上,其方向垂直于受力物体的表面。
[例2] 如图2所示的容器中,装有重为20
N的酒精,容器底面积为100cm
2
,试
求A,B两处的压强和酒精对容器底部的压
力。
A
30cm
12cm
B
图2
解析:由图
示可知,A,B两处的深度分别为
h
,
30cm12cm18cm
A<
br>,由液体压强公式可以分别求得两处的压强
p
A
和
p
B
,容器底受到的
h30cm
B
酒精的压力可由
FpS
求得。
33
gh0.810kgm9.8Nkg0.3m2352P解答:p
BBa
洒精
33
gh0.810kgm9.8Nkg0.18m
1411.2P
p
AA
酒精
<
/p>
42
容器底所受的压力为:
F
pS2352P
10010m23.52N
Ba
易错分析:本题的求解中,常会有同学认为容器底面所受
的压力等于所装酒
F20N
3
精的重力,形成如下的错解:
F
,p
210Pa
G20N
B
42
S10010m
关于
P
A
的求解,容易发生的错误是把
h
A
看成是12cm,这显然是未正确理解
深度的概念。
本题的处理过程体现了液体
压力、压强问题求解时,先求压强(用
p
),
gh
再求压力(用
FpS
)的一般模式。
[例3] 有两个用同种材料制成的圆柱体A和B,A的高
度是B的高度的3倍,
将A垂直放在水平地面上,B竖直放在A上如图3(甲)所示,这时A对地面的压强与B对A的压强之比为3:1,若将A,B倒置后仍放在水平地面上,如图
3(乙)所示,则
A对B的压强与B对水平地面的压强之比是多少?
图3
解析:A对B的压力在数
值上等于G
A
。受力面积为S
A
,所以
p
A
B对地面的压力应为
G
A
G
B
,受力面积为
S
B
。
所以
p
B地
F
G
A
,
SS
A
G
A
G
B
,根据已知条件,
若求出G
A
与G
B
,S
A
与S
B
的关系,
S
B
本题就可迎刃而解。
FSGS
答案:
p
A地
p
FS(GG)S
BABBA
ABAA
pp
G(GG)G31G
BA
BABA
2
B
A地
3
Shg2
ShgS
AABBA
2S
B
p
AB
F
FS(GG)S
p
SGS
BBBAB
AAAA
B地
ppG(GG)
SS11
ABAAB
BA
B地
方法
提练:这是一道压强与重力、密度等知识的综合题。它涉及
m
,
V
F
等公式的应用和对受力面积“S”的理解,常见的错误有:(1)求B对
S
F
地的压力时认为
F
;(2)对中的“S”理解不透,故胡乱使用S
A、
p
G
BB
S
S
B
。
[例4]
图钉尖端的面积是0.3mm
2
,图钉上钉帽与手指的接触面积为42mm
2
,试
计算手指用1.26N的压力往木板上按压图钉时,手指和木板受到的压强分别为多
少?
p
F
2
F
1
图4
解析:如图4所示
,手指用1.26N的压力按压图钉时,钉尖对木板的压力
F
2
,其大小也等于1.2
6N。
解答:设手指的受力面积为S
1
,钉尖对木板的压力的受力面积为S
2
,压强
F
1.26N
4
1
分别为p
1
和
p
2
,则
p
F
310Pa
F1.26N
1
2
1
62
S
10m1
42
p
2
F
2
1.26N
6。
4.210Pa
62
S
2
0.310m
拓展延伸:运用压强公式时,p,F,S必须一一对应,所用的单位必须统一
采用国际单位制的基本单位
,尤其应注意受力面积的单位应统一化为m
2
和受力
面积的含义。
[例5]
在托里拆利实验中,若玻璃管中水银柱高度低于76cm,可能的原因是
( )
A.
将玻璃管向上提或向下压了
B. 玻璃管粗了或细了,不适中
C.
水银槽中水银多了,应倒些水银走
D. 玻璃管放倾斜了一点
E.
当地大气压低于一个标准大气压或实验场所地处高原
F. 管内混有了少量空气
解析:托里
拆利实验是利用水银产生的压强来巧妙地表示大气压强的大小,
因液体压强与容器的形状无关,在密度一
定时,只与液体的深度有关,故可排出
A,B,C。当管子倾斜时,管内的水银柱变长,但竖直高度不变
,可排除D,当
pp
管内混有少量空气时,空气会对下面产生压强,且有
p
,
0
汞
气
,故此时h值会低于76cm,大气压随着高度的
增加而减小,正
ghpp
0
汞
气
确答案应选E,F。
答案:EF
易错分析:液柱产生的压强与管子的形状和粗细无关,当管内上方无空气时,。当管内上方有少量空气时,
p
。
pp
ghppp
g
0
0
汞汞汞汞
气气
不少学生认为:玻璃管向上提,管
内水银柱下降,玻璃管向下压,管内水银
柱上升,玻璃管粗,管内水银柱下降,玻璃管细,管内水银柱上
升,水银槽中水
银多了,玻璃管内水银柱会高于76cm,其实76cm是指管内水银面与水银槽内的水银面的高度差,玻璃管放倾斜了一点,将管内长度当成竖直高度,这些都是
解题的误区。
[例6] 如图5所示,M为与U形管相连的球形容器内有某种气体,U形管中水
银柱的高度差
为10cm,大气压为75cm高水银柱,求球形容器内气体的压强p。
图5
解析:管内水银柱的高度不相等,表明M容器中的气体压强与右管液面上
的大气压不相等,过左
管水银面取一水平面,该平面上管中部分压强相等,可列
出方程并求得结果。
答案:过左管中
水银面取水平面,该水平面上左、右管中A,B两处压强相
ppp75cm10cm
等,
即
p
,
p
高水银柱,
p
高水银柱,
pp
A
,
AB0h0
h
所以
p
厘米高水银
柱
85
高水银柱。
cm
(7510)
方法提练:这里的U形
管不能看成是连通器,但这里分析问题所用的方法
与研究连通器问题的取液方法相同,有些同学由于不理
解所取水平面上管中部分
压强相等,右管中该水平面上的压强为何等于
p
0
p
h
,从而对这种处理问题的
方法感到不好接受。
[例7] 中医常用“拔
火罐”治疗风湿等病症,其方法是将一酒精棉球点燃放入广
口瓶中,过一会儿将广口瓶瓶口扣在疼处,广
口瓶就会吸在皮肤上,这是为什么?
解析:任何气体受热,其体积会大幅膨胀,若气体原先是用敞口容
器盛装,
则气体受热后,会有一部分气体到容器外,使得容器内瞬间气压降低。当广口瓶
内的空
气被点燃的酒精棉球加热时会有一部分空气跑到瓶外、致使瓶内空气变得
稀薄气压减小。
答案
:广口瓶中的空气受热膨胀,有一部分到瓶外,使瓶内空气稀薄,气压
减小,外界大气压大于瓶内气压,
广口瓶就被吸在皮肤上。
拓展延伸:“拔火罐”“瓶口吞鸡蛋”等均属此类题,若认为
酒精球点燃消
耗了空气中的氧气,使瓶内空气稀薄,气压减小,则是这类题的解题误区。
[例8] 如图6所示的是一种公厕自动冲洗水箱的装置,水箱内有一个倒放的L型
管子,此管
子通过箱底与排水管相连,当水箱内水位到达图中的哪点时,排水管
开始大量排水?
图6
解析:水位到达A点,倒“L”型管中不排水,学生很容易判断,到底是到
达
B点还是D点,倒“L”型管内开始大量排水,学生很难作出回答,当水位到
达B点时,倒“L”管中也
会进水,用“液片法”结合大气压的知识就会迎刃而
解。
答案:当水箱内水位到达图中B点时
,在倒L型管的最高处取一液片C,
并设液片向右的压强为p
1
,受到向左的压强为p
2
,则
p
因为
p
gh
1
<
br>01
水
,又因为
h
1
h
2
,所以
p
1
p
2
排水管开始大量排水。
pp
gh
2
02
水
方法提练:这是一道液体压强、大气压与物体受力分析的
综合题,它是将所
学的知识用来解决日常生活中的问题,这类题是中考或竞赛的热点题。