内容正文:
教材梳理 夯实基础
考向探究 培养能力
第二单元 力
第13课时 压强 液体压强
实验突破 提升素养
动态思维导图
考点一
压力
1.压力
定义 作用于物体表面的力
方向 垂直于接触面,指向被压物体
作用点 被压物体的
单位 牛顿(N)
垂直
表面
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2
如图13-1所示是承受面在各种情况下所受压力的大小。(重为G的物体在承受面上静止不动)
比较
图13-1
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2.影响压力作用效果的因素: 和 。
压力大小
受力面积
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1. (2021徐州改编)根据《西游记》的描述,孙悟空的金箍棒的质量约为6750 kg,底面积约为0.03 m2,g取10 N/kg。求金箍棒竖立在水平地面上时,对地面的压强。
基础配练
解:金箍棒竖立在水平地面上时,对地面的压力:
F=G=mg=6750 kg×10 N/kg=67500 N,
对地面的压强:
p==2.25×106 Pa。
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2. 如图13-2所示,一物体静止于某一斜面上,请你画出物体对斜面的压力的示意图。
图13-2
解:如图所示
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考点二
压强
定义 物体所受的 与 之比
物理意义 压强是表示 的物理量
公式
单位 (符号:Pa);1 Pa=1 N/m2
改变压强 当压力不变时:①通过 受力面积的方法来减小压强;②通过 受力面积的方法来增大压强
当受力面积不变时:①通过 压力的方法来减小压强;②通过 压力的方法来增大压强
p=
压力
受力面积
压力作用效果
帕斯卡
增大
减小
减小
增大
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(1)一张报纸平放时对桌面的压强约为1 Pa;成人站立时对地面的压强约为1.5×104 Pa。
(2)放在大桌子上的直柱体(如圆柱体、正方体、长方体等)对桌面的压强可以用p=ρgh来计算。
点拨
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3. 下列实例中,为了增大压强的是 。
①拖拉机的轮子上安装履带
②缝衣针的针尖做得很尖
③汽车要限载
④菜刀钝了磨一磨,使它锋利些
⑤压路机的碾子质量很大
⑥书包带做得宽一些
②④⑤
基础配练
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考点三
液体的压强
产生原因 ①液体受重力作用;②液体具有流动性
公式 p=
影响因素 液体内部的压强大小与 和 有关
液体内部
压强规律 ①液体对容器 和 都有压强;
②液体内部 都有压强(因为液体具有流动性);
③在同一深度,向各个方向的压强 ;
④液体的压强随深度的增加而 ;
⑤液体的压强与液体的密度有关,在深度相同时,液体密度越大,压强越
ρ液gh
液体密度
深度
底部
侧壁
向各个方向
相等
增大
大
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(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)液体的深度是从自由液面到液体中某一点的竖直距离。
点拨
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4. 如图13-3所示为帕斯卡裂桶实验,在一个封闭的木桶内装满水,在桶盖上插入一根细长的管,向细管里只灌了几杯水,就把木桶压裂了。这个实验说明液体压强大小与下列哪个因素有关 ( )
A.液体的重力
B.液体的体积
C.液体的深度
D.液体的密度
图13-3
C
基础配练
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1.如图13-4所示,左手平压气球,右手手指顶住气球,气球静止。左手对气球的压力 右手手指对气球的压力,左手对气球的压强 (前两空均选填“大于”“小于”或“等于”)右手手指对气球的压强。右手手指顶住气球时,可以明显看到气球凹陷下去,说明力可以
。
教材图解
图13-4
等于
小于
改变物体的形状(或
使物体发生形变)
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2.小明利用铅笔来探究压力的作用效果。如图13-5所示,用两只手的食指分别压住铅笔的两端。将铅笔水平挤压在两手指间,按笔尖的手指较疼,说明压力大小相同时,受力面积越小,压力的作用效果越 (选填“明显”或“不明显”)。若这支铅笔笔尖的面积是0.5 mm2,尾端的面积是0.4 cm2,两个手指用4 N的力对压在铅笔的两端,则按笔尖的手指受到的压强是
Pa,按尾端的手指受到的压强是 Pa。
图13-5
明显
8×106
1×105
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3.如图13-6所示,河流堤坝的下部总要比上部建造得宽一些,是因为深度越深,液体压强越 ;在汛期,上涨的河水挟裹着比平时更多的泥沙,使得河水的密度变 ,对堤坝的压强变 。
图13-6
大
大
大
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4.如图13-7所示,在瓶中灌满水,然后在瓶的a、b(a、b两点在同一水平面上)、c处各扎一个大小相同的小孔,将会观察到的现象是
, 说明:
。实验时需不需要盖盖子密封? (选填“需要”或“不需要”)。
图13-7
a、b、c三孔都有
水喷出,且a、b两孔喷出水的距离相同,c孔喷出水的距离较远
在同
不需要
一深度,液体向各个方向的压强相等,且液体内部的压强随深度的增加而
增大
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例 1(2023岳阳)一个装满书的箱子,用如图13-8所示三种不同方式提起并保持静止。图甲中绳子对手的拉力为F甲,图乙中绳子对手的拉力为F乙,以下说法正确的是(所用两条绳子粗细均匀且相同)( )
A.F甲>F乙
B.F甲<F乙
C.比较乙、丙两图,图乙中绳子对手
的勒痕更深一些
D.比较乙、丙两图,图丙中绳子对手的勒痕更深一些
C
考向一
压力
图13-8
考向探究 培养能力
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17
例 2(2023徐州)如图13-9所示,请画出水坝上O点处受到水的压力F的示意图。
图13-9
考向探究 培养能力
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解:如图所示
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例 3(2023徐州)下列实例中,目的是减小压强的是 ( )
A.篆刻刀的锋利刀口
B.骆驼的宽大脚掌
C.注射器的尖锐针头
D.压路机质量很大的碾子
考向二
压强及其改变方法
B
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例 4(2024盐城二模)如图13-10所示,物体A原来静止在粗糙的水平桌面上,用水平拉力拉物体使物体的一部分逐渐露出桌面到整个物体离开桌面前的过程中,桌面受到的压力 ,物体对桌面的压强 ,物体受到的摩擦力 。(均选填“变大”“不变”或“变小”)
图13-10
不变
变大
不变
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例 5如图13-11所示,切蛋器装有一排很细的钢丝,能轻松地把熟鸡蛋切成片,请你解释其中的原因:
。
图13-11
钢丝很细,切蛋时鸡蛋受力面积小,钢丝对鸡蛋的
压强大,故能轻松地把熟鸡蛋切成片
考向探究 培养能力
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例 6(2024河南)如图13-12所示,把木板放在海绵上,木板上放一水杯,静止时木板保持水平。若水杯重为G1,木板重为G2,水杯底面积为S1,木板底面积为S2,下列说法正确的是( )
A.水杯对木板的压力就是水杯受到的重力
B.水杯对木板的压力和木板对水杯的支持力
是平衡力
C.水杯对木板的压强为
D.木板对海绵的压强为
考向三
压强的计算
图13-12
C
考向探究 培养能力
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例 7(2022徐州)要测量一张纸平放在桌面上时对桌面的压强,小明设计了如下实验方案:用 测量5张长方形A4打印纸的质量m;用 测量A4纸的边长a和b。则一张A4纸对桌面的压强p= 。
天平
刻度尺
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例 8(2023徐州一模)徐州马拉松已经成为徐州走向世界的城市名片,某参赛运动员质量为60 kg,他一只鞋的底面积为200 cm2,g取10 N/kg。求:
(1)该运动员的重力。
(2)当该运动员奔跑时,路面受到的压强。
解:(1)该运动员的重力:
G=mg=60 kg×10 N/kg=600 N。
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例 8(2023徐州一模)徐州马拉松已经成为徐州走向世界的城市名片,某参赛运动员质量为60 kg,他一只鞋的底面积为200 cm2,g取10 N/kg。求:
(2)当该运动员奔跑时,路面受到的压强。
(2)当该运动员奔跑时,路面的受力面积为一只鞋的底面积,则路面受到的压强:
p==3×104 Pa。
考向探究 培养能力
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例 9(2024无锡)如图13-13所示,将同一支压强计的金属盒依次放入装有同种液体的甲、乙、丙容器中,金属盒面的朝向不同,但U形管内液面的高度差相等,要观察到这样的实验现象,需要控制的实验条件是 ( )
A.同一个人操作
B.液体质量相等
C.操作时间相等
D.金属盒面的中心在液体中的深度相等
考向四
液体压强及其特点
图13-13
D
考向探究 培养能力
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例 10(2024常州)如图13-14所示,甲、乙两支完全相同的试管内分别装有质量相等的不同液体,甲试管倾斜、乙试管竖直,两试管内液面相平。甲试管内的液体密度为ρ甲,液体对试管底部的压强为p甲;乙试管内的液体密度为ρ乙,液体对试管底部的压强为p乙,则ρ甲 ρ乙,p甲 p乙。
图13-14
<
<
考向探究 培养能力
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例 11(2024扬州)如图13-15所示,底面积不同的圆柱形容器A、B放在水平桌面上,两容器中水的深度相等,水对容器底部的压强分别为pA和pB,则pA
pB;已知B容器底面积为50 cm2,总重为8 N,B容器对桌面的压强为 Pa;
图13-15
=
1600
考向探究 培养能力
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将压强计的橡皮膜朝下分别放入两容器的底部,压强计U形管两边液面的高度差分别为ΔhA和ΔhB,多次实验发现ΔhA均小于ΔhB,该现象产生的原因是
。
图13-15
将压强计的橡皮膜朝下分别放入两容器的底部,橡皮管及橡皮膜在水中排开
一定的水,由于A的底面积大,A中水上升的高度小,则A中水的深度小于B中
水的深度,A容器底部水的压强小于B容器底部水的压强
考向探究 培养能力
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例 12(2023徐州一模)生病输液时,通常使用的针头很尖;若出现“回血”现象(血液进入输液软管中),则需将药液袋举高。这两个现象的主要原因分别是
。
综合提升
针头很尖是为了减小受力面积,增大压强;举高药液袋可以增大针头
处的药液压强
考向探究 培养能力
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突破
探究影响液体内部压强的因素
如果视频无法正常播放,可以在实验视频文件夹中打开原视频
温馨提示|
实验突破 提升素养
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32
【实验设计】
1.实验前需检查装置气密性:用手指压橡皮膜,观察U形管两侧液面是否有高度差,若有说明装置气密性良好,若几乎无高度差,说明装置漏气,要重新组装。
2.转换法:根据U形管两侧液面的高度差来判断液体压强的大小。
【实验现象】
3.控制变量法:①保持探头在液体中的深度不变,改变探头方向,探究液体压强与方向的关系;②改变探头在液体中的深度,探究液体压强与深度的关系;③同一深度,换用不同的液体,探究液体压强与液体密度的关系。
实验突破 提升素养
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【实验结论】
4.分析实验现象得出结论:液体内部向 都有压强,并且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 ;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 。
【交流与反思】
5.影响液体内部压强的因素:液体的密度和深度,与容器的形状等其他因素
无关。
各个方向
大
大
实验突破 提升素养
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例 如图13-16所示,小强利用U形管压强计和装有水的大烧杯来探究液体内部压强的特点。
(1)如图甲所示,小强用手指轻按金属盒上的橡皮膜,如果发现U形管两侧液面发生灵活变化,说明该压强计 (选填“漏气”或“不漏气”)。金属盒上的橡皮膜应该选用 (选填“薄”或“厚”)一些的。实验中通过 显示液体内部压强的大小。
图13-16
不漏气
薄
U形管两侧液面高度差
实验突破 提升素养
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(2)小强将金属盒浸没于水中,发现随着金属盒没入水中深度的增大,U形管两侧液面的高度差逐渐变大,由此可知,液体内部的压强与
有关。
图13-16
液体的深度
实验突破 提升素养
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(3)小强保持图乙中金属盒的位置不变,然后将一杯浓盐水倒入烧杯中并搅匀,实验情形如图丙所示。比较乙、丙两次实验,小强得出了“液体的密度越大,其内部的压强越大”的结论。你认为他得出的结论是否可靠?答: ;原因: 。
图13-16
不可靠
没有控制金属盒所处深度相同
实验突破 提升素养
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(4)小强换用其他液体探究液体压强与液体密度的关系,当探头在液体中的深度相同时,U形管左右两侧液面的高度差对比不明显,则下面操作能使两侧液面高度差对比更加明显的是 (选填序号)。
①烧杯中换密度更大的液体;②U形管中换用密度更小的液体;③将U形管换成更细的。
①②
实验突破 提升素养
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(5)通过学习,小强利用掌握的液体压强知识测量实验所用盐水的密度,过程如下:
①向如图13-17所示容器中的左侧倒入适量的水,橡皮膜向右凸起;
②再向容器中的右侧缓慢倒入盐水,直至橡皮膜 ;
③测得水面到橡皮膜中心的深度为h1,盐水面到橡皮膜
中心的深度为h2;
④可推导出该盐水密度的表达式为ρ盐水= (用
h1、h2、ρ水表示)。
图13-17
恢复原状
ρ水
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$$