第十章《压强和浮力》导学案.docx

1、第十章压强和浮力导学案压强和浮力导学案【知识梳理】1压强 压力：垂直作用于物体表面的力叫做压力压力属于弹力压力的作用效果主要表现为使物体发生形变压力的方向垂直于受力物体的表面并指向物体的内部 压力与重力之比较：压力与重力的区别 联 系压 力重 力当物体静止放置在水平支撑面上时，压力的大小等于物体重力的大小例如，人站在水平地面上时，人对地面的压力F = G力的性质相互挤压而产生的弹力地球的吸引而产生的场力力的方向垂直于受力面竖直向下力的作用点在接触的物体表面等效为在物体的重心上施力物体放支承的物体地球有些压力是由重力引起的，有些压力与重力无关即使是由重力引起的压力，其大小也不一定就等于重力，如静

2、止在斜面上的物体，对斜面施加的压力是由物体的重力引起的，但压力小于重力固体能沿着压力的方向大小不变地传递压力 压强：物体单位面积上受到的压力叫做压强压强是表示压力作用效果强弱的物理量P = F/s；式中P表示压强，F表示压力，S表示受力面积受力面积是指受压力作用的物体与施加压力的物体相互接触并相互挤压的那部分面积，受力面积不一定等于施加压力的物体的底面积，如一块砖平放在桌面上，只有2/3 的底面积与桌面接触，这时的受力面积是砖底面积的2/3，而不是整个底面积单位 在S1中，压强的单位是帕斯卡，简称帕，符号是1Pa = 1N/m2一张报纸平摊在桌面上时对桌面的压强约为0.5 Pa，一粒西瓜籽平放

3、在桌面上时对桌面的压强约为20Pa；一块砖平放在地面上时对地面的压强约为103Pa；一个人站立在地面上时对地面的压强约为104Pa。液柱压强静放在水平面上的柱体，当水平面的受压面积与柱体的底面积相等时，柱体对水平面的压强 P = gh式中P表示液体压强，单位是Pa；表示柱体的密度，单位是kg/m3；g = 9.8 N/kg；h表示柱体的高度，单位是m。压强变化量若受压面积不变，当压力改变F时，压强P = F/S。 增大和减小压强的方法：为将某一物体顺利地压入另一物体中，就需要增大另一物体受到的压强任何物体所能承受的压强都有一定的限度，若超过了这个限度，物体就会被压坏，为防止物体被压坏，就需要设

4、法减小物体受到的压强 增大压强的方法 增大压力如：压路机上碾子的质量很大 减小受力面积如：短道速滑运动员的冰鞋上装有冰刀；刀刃要磨得很锋利；图钉的一端做得很尖等 增大压力的同时减小受力面积如：投掷飞标 减小压强的方法 减小压力如：货车要限载 增大受力面积如：滑雪运动员脚上穿滑雪板；推土机有宽大的履带；铁轨铺在枕木上；房屋建在地基上；书包带做得较宽等 减小压力的同时增大受力面积如：红军过沼泽地时，丢掉一些装备并利用较宽的木板2液体的压强 液体产生压强的原因：因为液体受到重力的作用且具有流动性，所以液体对支撑它的容器底部和阻碍它散开的容器侧壁部有压强，液体内部向各个方向都有压强 影响液体内部压强大

5、小的因素：液体内部的压强只与液体的密度和深度有关，与液体的形状、质量、重力等因素无关同种液体内部在同一深度向各个方向的压强相等；同种液体内部，深度越大，压强越大；在不同液体的同一深度处，液体的密度越大，压强越大 说明 深度：深度是指从自由液面到某点的竖直距离如图中A点的深度h应如图所示 液体内部压强的公式：从液面向下取一个竖直的小液柱（这是一个物理模型），利用P = F/S推导出液体内部的压强公式P = 液gh式中各个物理量的配套单位是：P（Pa）、（kg/m3）、g（N/kg）、h（m.）. 液体内部压强知识的应用示例： 大型储油罐不能做得太高，而是做得粗一些； 建拦河坝时，必须把坝做成下宽

6、上窄的形状； 潜水员潜水时，必须穿上强度大耐高压的潜水服； 潜水艇必须用强度大耐高压的金属做外壳； 护士给病人输液时，常将盐水瓶吊高一些，使盐水顺利地进入病人体内3气体的压强 大气压及其产生的原因：地球被厚厚的大气层包围着，大气对浸在它里面的物体产生的压强叫做大气压强，简称大气压由于大气受到重力的作用且具有流动性，所以大气内任何一处向各个方向都有压强马德堡半球实验有力地证明了大气压的存在 大气压的测量：大气压既可据压强普遍适用的公式 P = F/S，设计实验进行测量，也可据液体内部压强的公式P = 液gh设计实验进行测量，如托里拆利实验说明 托里拆利设计的测大气压的实验，巧妙地将难测的大气压等

7、值转换为易测的液体压强，其原理是二力平衡在与槽内水银面齐平的管中取一个水平的小液片（这是一个物理模型），其受到的向上的大气压力与向下的水银压力二力平衡，结合F = PS可知：大气压P = P液=gh，这是一种等效法 由于水银有毒，所以现在在课堂上一般不做托里拆利实验，若用其他液体来代替水银，则所需的托里拆利管较长，操作不方便 标准大气压的数值：由于大气压的值不是固定不变的，通常把76 cm高的水银柱产生的压强称为l个标准大气压（1 atm）1 atm = 76 cmHg = 1.0l05Pa 大气压的变化： 大气压随高度变化：由于大气压是因为大气受到重力的作用而产生的，而大气密度不均匀，所以大

8、气压随高度的增加而减小是不均匀的在海拔2 km的范围内，可以近似地认为高度每增加l2 m，大气压下降l mmHg（即133 Pa）。 大气压随天气变化：随着天气变化空气中水蒸气的含量不同，使空气的密度发生变化，一般地说，空气干燥时，水蒸气含量较少，空气的密度较大，气压较高因此，晴天比阴雨天的气压高，冬天比夏天的气压高 气压计：测量大气压的仪器叫气压计，通常有水银压计和金属盒气压计，水银气压计是根据托里拆利实验制成的，它测量的结果比较准确，但携带不便，常用于气象站金属盒气压计（如图所示）主要部分是一个圆弧形波纹金属盒，盒内空气已被抽出，为使金属盒不被大气压压扁，盒盖用弹性钢片向外拉着，气压改变时

9、，波纹盒的厚度发生变化，使得固定在盒面上的连杆通过传动机构带动指针偏转，指示出气压的大小，氧气瓶上所用的压力表，就是一种无液气压计金属盒气压计充分运用了转换观察法和放大法金属盒气压计也可以制成高度计，因为大气压随高度的增加而减小，一定的高度通常有对应的大气压值，因此把金属盒气压计刻度盘上的气压值换成对应的高度值，这就成了高度计 液体的沸点与液面上气压的关系及其应用： 关系：液体的沸点随液面上气压的增大而升高，随液面上气压的减小而降低 应用：现代家庭普遍使用的高压锅，锅内气压能达到2atm，水的沸点能升到l20使食物更易煮熟工业上要提纯酒精或熬蔗糖，由于它们的沸点低于水的沸点，所以要用低压锅高压

10、锅和低压锅的制作原理基本一样，都是利用密闭的锅盖，控制锅内的气压，进而控制液体的沸点如图所示，高压锅上有出气孔，出气孔上有安全阀，当锅内气压超过一定限度时，安全阀被顶起来，从出气孔中排出部分气体，使锅内气压降到安全范围内低压锅则不断向外抽气，使锅内气压保持在允许约范围内 液体压强与流速的关系及其应用：气体和液体都具有流动性，统称为流体 关系：在流体中流速越大的地方压强越小，流速越小的地方压强越大 应用：如图（a）所示，由于机翼上凸下凹的特殊造型，当一股气流沿着机翼流过时，机翼上方通过的气流流速比机翼下方通过气流速大些，于是机翼上方所受气流的压强小于下方所受的压强，以致向上的压力大于向下的压力，

11、就形成了机翼的升力如图（b）所示，水翼船的下部也有类似飞机机翼的水翼，船在高速航行时，浸在水中的水翼便会获得升力，减小船体与水的接触面，从而减小水对船体的阻力，提高航速如图（c）所示，有的跑车的尾部设计安装了一种“气压偏导器”，它的上表面平直，底部凸弧形凸起，相当于一个倒置的翅膀，跑车在高速行驶时，“气流偏导器”上方气流的速度小于下方气流的速度，上方受到的气压大于下方受到的气压，使跑车获得向下的空气压力的合力，这样跑车对地面的压力增大，跑车受到地面的摩擦力增大跑车易于控制、不易翻车打乒乓球和踢足球中的弧线球，是靠球两侧的空气流速不同产生压强差而使球在空中做曲线运动的火车站月台上有一条警戒线，火

12、车进站时人要站在黄色警戒线的外面4浮力：液体对浸在其中的物体施加的竖直向上的托力，叫做浮力，浮力的作用点叫做浮心，浮心的位置在被排开的那部分液体的重心 浮力产生的原因：如图所示，设想一个长方体物块浸没在液体中，它的六个表面都受到液体的压力由于左、右两侧面浸在液体中的深度相同，受到液体的压强相等，又由于左、右两侧面面积相等，所以受到液体的压力也相等，对物体的作用互相抵消前后两侧面亦同，只有上、下两表面由于所处的深度不同，受到液体的压强不同，压力也不相等，这样就形成了上、下表面的压力差由于下表面在液体中的深度大，压强大，压力也大，使物体受到向上的压力的合力，这就是浮力浸在液体中的柱体受到的浮力：F

13、浮=F压合=F向上F向下推论 当柱体的上表面露在液面上时，F向下 = 0，F浮 = F向上 当柱体的下底面与容器的底部密合时（它们之间没有液体），F向上不存在，F浮也不存在（如桥墩） 在失重状态下，浮力不存在说明一般情况下，物体浸在液体中的那一部分的外表面受到的液体的压力的合力，就是液体对物体的浮力(特殊情况下还要考虑大气压) 阿基米德原理：浸在液体中的物体所受浮力的大小等于被物体排开的液体的重力公式：F浮 = G排液 = 液gV排，式中各量的配套单位：F浮 N；液 kg/m3；g N/kg；V排 m3说明 “浸在”包括部分浸在和浸没两种情况，部分浸在时V排 V乙）分别放在水平地面上，它们对地

14、面的压强相等，若把乙放在甲上面，甲对地面压强增加P1，若把甲放在乙上面，乙对地面压强增加P2，则P1、P2的大小关系为 （ ）APl P2 BPl = P2 CPl P2 D无法判断12把同种材料制成的甲、乙两个正立方体，放在水平桌面上，甲、乙对桌面的压强分别为P1，和P2，如图所示，如果把甲放在乙的上面，则乙对桌面的压强为 （ ） AP1 + P2 BP12 + P22 C(P13 + P23)/P22 D(P13 + P23)/P1213如图所示，甲、乙两支完全相同的试管，分别装有质量相等的液体，甲试管竖直放置，乙试管倾斜放置，两试管液面相平，设液体对两试管底的压强分别为P甲和P乙，则 （

15、 ） AP甲 P乙 D条件不足，无法判断14如图所示，开口容器的底部有一个小孔，装水后，水不断从小孔流出下图中能够粗略反映水流出时，容器底部受水的压强p与时间t的关系图像是 （ ）15小亮同学从超市买来一个玻璃瓶装的铁皮盖罐头，想把瓶盖打开，可是怎么也拧不动小亮的哥哥用螺丝刀沿瓶盖的边轻轻撬了几下，一拧就打开了，这主要是因为用螺丝刀撬瓶盖可以（ ）A增大瓶盖直径，减小瓶盖侧壁对瓶的压力 B 减小瓶盖与瓶口的接触面积C减小瓶内外气体的压力差 D由于撬了盖的一边，而增大了盖的另一边的压力16在五一游艺晚会上，小陈演示了如图所示的实验，排在一条线上的三个碗，中间碗内放一个乒乓球，当用小管向斜上方吹气

16、，乒乓球将 （ ）A仍静止 B运动到左碗 C运动到右碗 D无法确定17肺与外界的气体交换是通过呼吸运动实现的当胸廓容积扩大时，其内压强与大气压的关系是 （ ）A大于大气压 B等于大气压C小于大气压 D先大于大气压，后小于大气压18一端开口、一端封闭的玻璃管，开口向下插人水银槽中，不计玻璃管的重力和浮力，用竖直向上的力F提着保持平衡，此时管内外水银面的高度差为h，如图所示，如果将玻璃管向上提起一段距离，待稳定后，此时的F和h与上提前相比 （ ）AF、h都增大 BF增大，h不变 CF不变，h增大 DF、h都不变19下列图示表示的四种局部环流形式图中，错误的是 （ ）20如图所示，在甲、乙、丙三个相

17、同的容器中盛有质量相等的不同种类的液体，将三个相同的铁球分别下沉到各容器底部，当铁球静止时，试比较三容器底部所受铁球的压力 （ ）A甲最小 B乙最小 C丙最小 D大小一样21如图所示，质量为60kg的滑雪运动员，其脚下每块滑雪板长2 m、宽0.1 m、重10 N求运动员站立时，水平雪面受到的压强某同学求解如下：已知：m = 60kg，a =2，b = 0.1 m；求P解：运动员站立时水平雪面的受力面积为S = ab =2m0.1 m = 0.2 m2运动员的重力为 G = mg = 60 kgl0 N/kg = 600 N，因为运动员站立在水平雪面上，所以水平雪面受到的压力为F = G，由压强

18、公式得P = F/S = 3103 Pa。答：运动员站立时，水平雪面受到的压强是3103Pa。请检查该同学的解题过程与结果，指出其中的错误并加以更正自行车净重200 N行驶时轮胎与地面接触的总面积50 cm2轮胎承受的最大气压2.0lO5Pa车轮直径0.61 m匀速行驶过程中的总阻力总重力的0.05倍22体重为400 N的小明同学骑自行车上学，在水平路面上匀速行驶，有关数据如下表所示.试求： 行驶过程中，车轮对地面的压强是多大? 小明骑行过程中能载的货物最多是多少?23一块边长为a的正方体合金块，是由密度分别为1、2的两种金属合成的，当将它放在水平桌商上时，对桌面的压强为p，求合金块中两种金属

19、的体积之比（V1/V2）24如图（a）所示，底面积Sl = 20cm2的圆柱形容器，在其底部放一截面积S2 = 5cm2的平底薄试管（其质量不计），试管内装有质量为100 g的沙子 求试管对容器底部的压强 在容器至少加多少克水，才能使试管对容器底部的压强刚好为零 这时若从试管中取出60克沙子，求试管上升的距离是多少?25高压锅是家庭厨房中常见的炊具，利用它可以将食物加热到l00以上它省时、高效，深受消费者欢迎 请问高压锅的设计运用了哪些物理知识? 小明在有关媒体上看到了由于出气孔堵塞，致使高压锅爆炸的报道后，给厂家提出了一个增加易熔片（熔点较低的合金材料）的改进建议现在生产的高压锅已普遍增加了

20、含有易熔片的放气孔（如图甲所示）试说出小明建议的物理道理 小明测得家中高压锅出气孔的直径为4mm，压在气孔上的安全阀的质量为80g，通过计算并对照图像（如图乙所示），说明利用这种高压锅烧水时，最高温度大约是多少?假若要把这种高压锅向西藏地区销售，你认为需要做哪方面的改进，如何改进?（小明家中大气压为latm）26家庭常用的高压锅（图甲）与普通锅主要不同之处在于它的密封性好图乙是高压锅的结构示意图，它的盖子有三个气孔，带有活塞的气孔1使锅内与外界连通，此时锅内气压与外界大气压相等（外界大气压为l.0105Pa）当锅内温度升高至100时，锅内气体会把气孔1的活塞顶起，这时锅被密封锅内温度继续升高，

21、气体压强增大，当压强增至最大值时，气体就会冲开气孔2上的限压阀气孔3正常情况下无作用，图乙中未画出设锅内气压每增加3.6103Pa，水的沸点相应增加1锅内水的初始温度为20限压阀被冲开前，锅内水在升温阶段单位时间内升高的温度相同 锅内温度升高到110时，锅内的气压是多大? 此高压锅限压阀的质量为70g，气孔2的面积为7mm2，则锅内的最高温度可达到多少?（g取10 N/kg，结果保留整数） 若“压强每增加3.6103Pa，水的沸点相应增加l”这一条件以及限压阀的质量和气孔2的面积均未知，请用一只手表及题中的其他条件，估测出锅内的最高温度（说明：写出锅内最高温度的表达式，并指出表达式中各测量量的

22、含义）27李静同学进行了如图所示的实验：她先测量出容器中水深为20cm，然后将一挂在弹簧测力计下的长方体物块缓慢地浸入水中（完全浸没时水不会溢出）实验过程中，记下弹簧测力计的示数F，并测量出对应情况下容器中水的深度h，实验数据如下表：（g取l0N/kg，水=1.0l03kg/m3） 在物块未浸入水中时，水对容器底部的压强为多少? 在物块完全浸入水中时，其受到的浮力为多大? 分析表中数据变化规律，你能得到什么结论?28某物理课外小组利用弹簧测力计、物块（材料、大小等均未知）、烧杯、水、细线等器材做了如图所示实验，请你根据图中信息，求出与该未知物块有关的物理量（至少求出三个物理量，并写出计算过程，

23、g取10 N/kg）29如图所示的木块浸没在水中，细线对木块的拉力是2N剪断细线、待木块静止后、将木块露出水面的部分切去，再在剩余的木块上加1 N向下的压力时，木块有20 cm3的体积露出水面求木块的密度（g取10 N/kg 、水=1103kg/m3）30如图所示，底面积为400 cm2的圆柱形水槽内盛有适量的水，把质量为1 kg、高为12 cm、横截面积为l00cm2的柱形物块，用弹簧测力计悬挂后让其浸入水中的深度为2 . 弹簧测力计的测量范围为010 N，在刻度盘上从0从10 N之间的长度为l0cm，g取10 N/kg，试求： 此时弹簧测力计的示数 向水槽内至少注人多少千克水，弹簧测力计示数恰好为零?（柱形水槽容积足够大，以确保水不溢出）31如图所示，放在水平桌面上的薄壁圆柱形容器重4 N，底面积l00 cm2，弹簧测力计的挂钩上挂着重为10 N的物块，现将物块浸没在水中，容器内水面由16 cm上升到20 cm（g取10 N/kg）求： 物块未放入水中时，容器底受到的水的压强 物块的密度 物块受到的浮力 物块浸没在水中后，容器对桌面的压强32三峡水库比原计划提前一年蓄水到156 m高的水位，一天可多发电4.7亿度，6月6日对三峡围堰进行了爆破拆除（