内容正文:
第13讲 液体压强、大气压强
一、知识点梳理
液体压强
1、液体压强产生的原因
(1)液体由于受到重力作用,对支持它的容器底部有压强
(2)液体没有固定的形状,具有流动性,对阻碍它流动散开的容器壁也会产生压强
(3)液体内部由于各相邻部分液体相互挤压,液体内部产生各个方向的压强
2、探究液体内部压强的特点
(1)测量工具:密度计
(2) 实验前准备:检查气密性:用手按压探头上的橡皮膜,观察U型管中的液柱是否变化,若变化,则气密性良好。(U型管调平:不平是因为橡皮管中有气体,应拆除橡皮膜重新安装。)
(3) 实验方法:转换法、控制变量法
(4) 实验结论:
液体压强随着深度的增加而增大
在同一深度,液体各个方向的压强大小相等
在不同液体的同一深度,液体密度越大,压强越大
3、液体压强的大小
公式:
(1)液体的压强只与液体的密度和液体的深度有关,而与液体的质量、体积、重力、容器的底面积、容器形状均无关。
(2)液体的深度指从被研究点到自由液面的垂直距离。左下三幅图中h都是液体的深度,a都是自由液面。
【重点】非柱状容器中液体的重力与液体对容器底部压力的大小关系
气体压强:
1、大气压强概念: 大气对浸在它里面的物体的压强叫做大气压强,简称大气压,
注意:“大气压”与“气压”(或部分气体压强)是有区别的,如高压锅内的气压——指部分气体压强,高压锅外称大气压。
2、产生原因:空气受重力并且具有流动性。
3、大气压的存在证明:历史上著名的实验——马德堡半球实验。
4、大气压的实验测定(托里拆利实验):
实验过程:在长约1m,一端封闭的玻璃管里灌满水银,将管口堵住,然后倒插在水银槽中放开堵管口的手指后,管内水银面下降一些就不在下降,这时管内外水银面的高度差约为760mm。
☆原理分析:在管内,与管外液面相平的地方取一液片,因为液体不动故液片受到上下的压强平衡。即 : 向上的大气压=水银柱产生的压强。
难点1:
如果将玻璃管加粗或者改细一点,对该实验都不会产生影响,测量出来的结果仍然是760mm水银柱。
如果将玻璃管向上提起一些,水银柱会管内下降,但距水银槽中水银面高度仍是760mm。
如果将玻璃管向下按压一些,也不会影响到测量结果。
难点2:
如果将玻璃管倾斜,管中水银会上升,水银柱长度增加,但这时如果测量其竖直高度仍然是760mm。
难点3:
☆实验前玻璃管里水银灌满的目的是:使玻璃管倒置后,水银上方为真空。
若未灌满如果玻璃管中混入了少量的空气,玻璃管中水银由于受到了一部分气体向下的压强,所以水银柱会下降一些,这时水银柱的高度将会小于760mm,也就是说比真实的气压值要小一些。
难点4:
如果在玻璃管顶端凿一小孔,管中由于能够进入空气,玻璃管中水银柱的上表面也就受到了大气压强,由于这个压强和水银槽中水银面上方受到的大气压强相等,管中水银就会由于自身的重力而下降,直到和水银槽中水银面相平。
其实在管顶凿一小孔后,玻璃管和水银槽就构成了一个连通器,因此这时水银在不流动时各液面将保持相平。
难点5:
(请与难点4区别记忆)
如图所示,在标准气压下把一端封闭的玻璃管装满水银后竖直地倒立在水银槽内,管的顶端高出水银槽中水银面36cm,这时管中的水银不会下降,因为标准大气压能够支持760mm的水银柱。所以这时管顶会受到水银柱向上的76cm-36cm=40cm的压强。如果这时在管顶开一个小孔,水银柱会不会向上喷出呢? 因为很多学生能够认识到管顶受到水银柱向上有压强,所以认为这时水银柱会向上喷出,但实际上开个小孔后,空气由小孔进入玻璃管,玻璃管中的水银同样受到了大气向下的压强,所以答案仍然是水银柱下降,直到和管外液面相平。
补充知识点: ☆本实验若把水银改成水,则需要玻璃管的长度为10.3 m
5、大气压的特点:
空气内部向各个方向都有压强,且空气中某点向各个方向的大气压强都相等。
大气压随高度增加而减小,且大气压的值与地点、天气、季节、的变化有关。
一般来说,晴天大气压比阴天高,冬天比夏天高。
6、沸点与压强:
一切液体的沸点,都是气压减小时降低,气压增大时高。
7、密闭容器的压强:
质量一定的气体,温度不变时,气体的体积越小压强越大,气体体积越大压强越小
8、流体与流体压强
①流体:物理学中把具有流动性的液体与气体统称为流体,如空气、水等。
②流体的压强:前面学过的液体的压强与大气压强,它们是流体静止时的压强,流体流动时也有压强,此时的压强叫流体的压强。
③探究流体压强与流速的关系
(1)对着两张平行放置的纸的中间吹气,使得两张纸中间的气流速度增大,这时两张纸外侧的气流速度相对较小,两张纸会向中间靠扰,这说明纸两侧的空气对纸的压力大于纸中间空气对纸的压力,可见空气流速大的地方压强小,流速小的地方压强大。
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