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※知识点1:压力
压力:垂直压在物体表面的力叫做压力。字母“F”,单位“牛顿”
方向:垂直于物体表面(受力面),并指向被压物体。
压力的示意图:力的作用点要画在受力面上,不能画在物体的重心上。
压力的特点:
①压力是发生在相互接触的两个物体的接触面上的接触力,任何彼此分离的物体是不会产生压力的。
②压力是与物体形变相关联的一种弹力,压力是由于物体之间相互挤压,彼此引起形变产生的。
③方向:垂直于物体表面(受力面),并指向被压物体。
压力与重力(参照尖P77图9-1,尖P78图9-2)
区别:
①从力的性质:压力-弹力;重力-引力。
②从力的作用点:压力作用在相互挤压的两个物体的接触面上;重力作用在物体的重心上。
③从施力物体:压力-产生挤压作用的物体;引力-地球。
④从力的方向:压力-垂直于接触面;引力-竖直向下。
⑤从力的大小:压力-由相互挤压发生形变的程度定;重力-G=mg。
⑥从产生原因:压力-物体间相互挤压;重力-地球吸引。
联系:
①有的压力是由重力产生的。
②只有处于水平面,且竖直方向上只受重力和支持力的物体,其对水平面的压力的大小、方向才跟物体自身重力的大小和方向相同。
但此时压力仍不是重力。
※知识点2:压强
压强:物体所受压力的大小与受力面积之比叫做压强。字母“p”
物理意义:用来表示压力作用效果的物理量。单位面积上受到的压力。
公式:p=F/S(F:压力,单位N;p:压强,单位“帕斯卡”“Pa”;S:受力面积,单位“平方米”)
适用于:固体、液体、气体。
受力面积:实际接触的面积。
公式变换:F=pS;S=F/p。
柱形物体对水平面的压强可采用:p=ρgh。
压力与压强
压力:支撑面受到的全部垂直作用的力;和受力面积无关;
压强:单位面积上受到的力;压强与受力面积有关。
衡量压力作用效果的是压强。
比较压强的办法
压力相同时,比较受力面积;
受力面积相同时,比价压力;
受力面积与压力均不同时,公式计算。
※知识点3:增大压强与减小压强的办法
依据:公式:p=F/S
减小压强:
压力一定,增大受力面积。例:铁轨铺在枕木上,坦克安装履带。
受力面积一定,减小压力。例:易损坏的物体不能太高。
减小压力,同时增大受力面积。例:载重车限重,并安装很多轮子。
增大压强:
压力一定,减小受力面积。例:刀口磨得很锋利。
受力面积一定,增大压力。例:切菜时,用力切。
增大压力同时减小受力面积。例:钉铁钉时,针尖很尖,且用力。
※知识点4:液体的压强
液体压强产生的原因:由于液体受到重力的作用,而且液体具有流动性,因此液体对阻碍它流散开的容器底和容器侧壁都有压强,液体内部也产生了压U形管两边液面高度差强。
现象:矿泉水瓶的底部及侧壁有小孔时,都有液体流出,以及喷泉中的水向上喷出,表明液体对容器底、容器侧壁、以及液体内部都有压强。
液体压强计(尖P87图9-25):测量液体内部压强的仪器。
原理:当探头上的橡皮膜受到压强时,U形管两边液面出现高度差,两边的高度差表示压强的大小,压强越大,高度差越大。
实验方法:控制变量法。
①改变U形管压强计探头的方向;控制深度、液体密度:U形管两边液面高度差不变,即液体内部压强不变,说明液体内部压强与方向无关。
结论:液体内部向各个方向都有压强,同种液体在同一深度的各处,向各个方向的压强都相同。
②改变深度;控制液体密度,探头方向相同:U形管两边液面高度差变大,压强变大是由深度变大引起的。
结论:液体内部压强随深度的增加而增大。
③改变液体密度,控制探头方向,控制深度:U形管两边液面高度差变大,压强变大是由液体密度变大引起的。
结论:不同的液体,在同一深度产生的压强大小与液体的密度有关,密度越大,压强越大。
总结:液体对容器底与容器侧壁都有压强,液体内部向各个方向都有压强。
在同一液体的同一深度,液体向各个方向的压强相等。
液体的压强随深度的增加而增大。
不同液体的压强还与液体的密度有关,当深度相同时,液体密度越大,压强越大。
解析实验:①实验前应检查蒙在金属盒上的橡皮膜、连接用的橡皮管及各连接处是否漏气,方法是用一恒力作用一段时间看压强计两管液面的高度差是否发生变化,如不发生变化,说明不漏气。②不能让压强计两管中液面高度差过大,以免部分液体从管中流出。
※知识点5:液体压强的大小
液体压强公式的推导:设液柱模型高度为h,液柱下的液片面积为S,液柱的密度为ρ。
则这个液柱的体积V=Sh;
这个液柱的质量m=ρV=ρSh;
这个液柱对平面S的压力F=G=mg=ρShg;
平面受到的压强p=F/S=ρgh。
液体压强公式:p=ρgh。(h代表深度<液体的自由面到计算压强那一点的竖直距离>,非高度,单位是米,ρ的单位是kg/m3)
液体压强公式表明:
液体的压强只与液体的密度和液体的深度有关,与液体的质量、体积、重力、容器的底面积、容器的形状无关,与方向无关。
若液体不流动,可用此公式计算液体内部压强,若液体是流动的,此公式不适用。
公式p=F/S适用于固液气;p=ρgh适用于液体压强及柱体对水平面的压强。
※知识点6:连通器
连通器:上端开口,下端连通的容器。
判断要点:该装置是不是上端开口的多个容器。
条件:连通器内装的是同一种液体;液体不流动时液面高度相同。
原理:连通器里装的是同种液体,在液体不流动时,各容器中液面高度总是相同的。
常见的连通器:茶壶、锅炉水位计、过路涵洞、乳牛自动喂水器、船闸。
※知识点7:大气压强
大气压强:指地球周围的空气产生的压强。地球表面的空气受到重力的作用,并具有流动性,因此产生了大气压强。
大气压强向各个方向都有,在同一位置向各个方向的大气压强相等,其方向上是垂直于物体表面的。
大气的密度不均匀,不能应用液体压强公式。
我们平时不能感受到大气压强的原因:人体内也存在气体,身体内外空气相通,身体各部位内外所受压力相等。
我们用吸管喝饮料不是吸力,而是靠的大气压的力量。
证明大气压强存在的实验:马德堡半球实验;托利拆利实验;覆杯实验
大气压强常见实例:塑料吸盘;吸管吸饮料;活塞式抽水机。
※知识点8:大气压强的测量
托利拆利实验:
原理:水银柱产生的压强等于当时大气压所产生的压强。
具体做法:
在长约1m、一端封闭的玻璃管中灌满水银;
将管口堵住,倒立着浸没在水银槽中,松开管口,管内水银下降一些;
用刻度尺测出管内外水银面的高度差,这段水银柱产生的压强即为所测的大气压。
水银柱内外水银面的高度差是760mm,这个压强叫做标准大气压。
实验注意事项:
1、管内要充满水银,不能有气泡;
2、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,所以只要测量正确,玻璃管倾斜不影响实验结果。
3、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、长度无关。
4、玻璃管口在水银槽的深度不影响实验结果,管口向上提或向下按,只能改变水银上方真空部分的体积,而水银柱的高度不变。
5、大气压随高度、天气等变化而变化,1标准大气压=×10^5Pa。
6、当把托利拆利实验中的水银柱换成水时,在一标准大气压下,大气压支持的水柱高度h=p/gρ≈。
※知识点9:大气压的变化及应用
大气压随高度的增加而减小
在海拔3km以内,大约每升高10m,大气压减小100Pa;3km以上,高度增大,大气压值减小量逐渐变小。
其他影响因素:天气变化、气温变化、空气湿度、季节变化。通常,冬季气压高,夏季气压低,晴天比阴天气压高。
大气压与沸点关系
一切液体,气压越低,沸点越低,反之
高原解决沸点低的措施:高压锅。
大气压与体积的关系
在温度不变的条件下,一定质量的气体,体积减小时压强增大,体积增大时压强减小。
大气压与质量的关系
在体积和温度相同时,同种气体质量越大,压强越大。
大气压与温度的关系
在质量和体积一定时,温度越高,气体的压强越大。
大气压强与液体压强的不同
大气压强不能采用液体压强的公式,因大气密度不均。
大气压强随高度的变化不均匀,而液体压强变化均匀。
※知识点10流体压强与流速的关系
流体:气体和液体这类可以流动的物质统称流体。
液体或气体流动时的压强与静止时压强不同。
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。因此在流速不同的地方会产生压强差,进而产生压力。
这一现象最早由伯努利发现,称为伯努利现象。
常见现象:龙卷风掀飞房顶;水面的漩涡,中间流速快,比周围压强小,容易吸进漩涡;鸟类在空中飞行。
飞机的升力:
飞机升力的实质是气体对机翼上下表面的压力差,在相同的时间内,机翼上方的气体流速快,它对机翼的压强小,下方的气体流速小,对机翼的压强大,因此机翼上下表面产生了压力差。
飞机机翼的形状与鸟的翅膀形状相似,故原理相同。
导致流速大的原因:
外力导致流体流速变快,如吹气;
高速运动的物体带动流体流速变快,如列车周围的气体流速变快;
同一流体在同一时间内通过较大的路程处流速变快;
同一流体流经不同的横截面时,流过横截面小的位置流速大,如河道狭窄处流速快。