内容正文:
专项三 力学
重难点11 固体和液体产生的压强
【重点知识梳理】
11.1影响压力作用效果的因素
1.压力大小:受力面积一定时,压力越大,压力作用效果越明显。
2.受力面积:压力一定时,受力面积越小,压力作用效果越明显。
11.2压强的定义与固体产生的压强的计算
1.压强(符号:p):物体所受压力大小与受力面积之比。单位:帕斯卡(简称帕);符号:Pa。
2.压强的计算公式:p= 。F—压力,单位:N;S—受力面积,单位:m2。1Pa=1N/m2
变形公式:F=pS ;S= 。
11.3固体产生的压强的增大与减小方法
1.增大压强的方法:增大压力或减小受力面积。
2.减小压强的方法:减小压力或增大受力面积。
11.4液体产生的压强的特点与计算
1. 液体产生的压强的特点:在液体内部的同一深度,向各个方向的压强都相等。深度越深,压强越大。液体内部压强的大小还跟液体的密度有关,在深度相同时,液体的密度越大,压强越大。
2.计算公式:p=ρgh。ρ—液体的密度,单位:kg/m3;h—深度,单位:m。
变形公式:ρ= ;h= 。
11.5连通器
1.连通器:上端开口,下端相连的容器。
2.连通器中液体的特点:连通器里的同一种液体不流动时,各容器中的液面相平。
3.常见的连通器:茶壶;锅炉水位计;水塔与自来水管;船闸;下水道的弯管;公路涵洞等。
【难点知识突破】
11.1涉及固、液体混合的压强计算
固体和液体压强、压力计算的公式比较
物理量
固体
液体
压力
一般地,F=G=mg
F=pS=ρghS
压强
p=F/S
p=ρgh
注意:1.压力不一定是由物体受到的重力引起的。物体由于受到重力的作用,可以产生压力,但压力的大小不一定等于物体的重力。
2.受力面积,指相互接触的面积,不要错认为受力面积就是物体的某一面的表面积。
【例题分析】
【例1】(2020巴中24) 如图所示,一个重为 5N的薄壁容器, 底面积为100cm2, 放在水平桌面上,内装有4.5kg 的酒精,深度为30cm,则容器对桌面的压强为____ Pa, 酒精对容器底部的压力为___ N。(ρ酒精=0.8×103kg/m3,g=10N/kg)
【答案】 5000 24
【解析】 容器对桌面的压强为p= = = = = =5000Pa。
酒精对容器底部的压强为p酒=ρgh=0.8×103kg/m3×10N/kg×0.3m=2400Pa;酒精对容器底部的压力为F=p酒S=2400Pa×100×10-4m2=24N。
【例2】(2020重庆A)如图19,水平卓面上放有圆柱形温水杯、它的重为3N、底面积为300cm2、溢水口距杯底20cm.内装水的深度为18cm将一体积为1000cm3 、密度为0.9 g/cm3 的正方体木块缓慢放人水中不计溢水杯厚度,求:(1)木块的质量m;(2)木块放入前,水对溢水杯底的压力F;(3)木块放人水中静止后溢水杯对桌面的压强p。
【答案】(1)0.9kg (2)54N (3)2100Pa
【解析】(1)m物=ρ物V物=0.9g/cm3×1000cm3=900g=0.9kg
(2)p水= ρ水gh水=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.18m=1800Pa;
F水=p水S器=1800Pa×300×10-4m2=54N
(3)由于木块密度小于水的密度,所以木块会漂浮。水对容器底部的压强为:
p水′= ρ水gh水′=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa;
水对容器底部的压力为:F水′=p水′S器=2000Pa×300×10-4m2=60N;
容器对桌面的压力为:F器=F水′+F器=60N+3N=63N;容器对桌面的压强为:
P= = =2100Pa。
2.液体产生的压强大小和压力的大小的比较
液体对容器底部的压力与液体的重力的关系
容器形状
压力与重力的关系
F<G
F=G
F>G
【例题分析】
【例3】(2021杭州)如图所示,一个装有水的平底密闭矿泉水瓶,先正立放置在水平桌面上,再倒立放置。两次放置时,瓶对桌面的压力分别为F甲,则( )
和p乙,瓶对桌面的压强分别为p甲和F乙
A. F甲<p乙
D. p甲<F乙
C. F甲>p乙
B. p甲>F乙
【答案】D
【解析】AC.水瓶放在水平桌面上,它对桌面的压力等于水瓶的重力,即F=G,B错误,D正确。选D。<p乙可知,在压力F一定时,受力面积S越小,压强p越大,水瓶倒立时桌面的受力面积更小,压强更大,即p甲,A、C错。
BD.由公式p= =F乙,正立和倒立时,水瓶的重力不变,压力大小也不变,即F甲
【巩固练习】
1.(2021成都)任何物体能够承受的压强都有一定的限度,超过这个