内容正文:
第二单元 力
第9课时 压强
考向探究 培养能力
实验突破 提升素养
考点一
压力
垂直
定义 作用在物体表面上的力叫压力
方向 垂直于接触面,指向被压物体
作用点 被压物体表面。
压力示意图(如图所示)
单位 牛顿(N)
作用
效果 表现形式 使被压面发生形变
影响因素 ①压力的大小;②受力面积的大小
研究方法 控制变量法;转换法
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2
1. 按如图9-1所示的方法轻轻试一试,你的两根手指所受的压力大小
(选填“相同”或“不相同”),两指面凹陷程度 (选填“相同”或“不相同”),这说明 。
基础配练
图9-1
相同
不相同
压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显
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定义 物理学中,把物体所受压力的大小与 之比叫压强,用符号 表示
意义 压强是表示压力作用效果的物理量
公式 (适用于固、液、气体)
单位 (符号:Pa);
1 Pa=1 N/m2
考点二
压强
受力面积
p
p=
帕斯卡
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(续表)
改变
压强 ①通过 压力、 受力面积等方法来减小压强;实例:骆驼宽大的脚掌,建筑物采用空心砖,铁轨下面铺放枕木,滑雪板等。
②通过 压力、 受力面积等方法来增大压强;实例:破窗锤,啄木鸟的尖喙等
减小
增大
增大
减小
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2. 一名体重为500 N的同学,其双脚站立时对地面的压强比行走时 ;某冰面能承受的压强为2×104 Pa,这名同学与冰面的接触面积至少为
m2,才不会使冰面破裂。
基础配练
小
0.025
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考点三
液体压强
产生
原因 ①液体受重力作用;
②液体具有流动性
计算
公式 p== ;
注意:此公式既适用于密度均匀的液体也适用于柱状固体压强的计算
测量
仪器 压强计
ρgh
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(续表)
液体
内部
压强
特点 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同种液体在同一深度,向各个方向的压强大小 ;
④液体的压强随深度的增加而 ;
⑤不同的液体,产生的压强大小与液体的 有关,在同一深度,液体的密度越大,液体的压强越大
应用 连通器:上端 ,下端 的容器(举例:茶壶、船闸等)
底
侧壁
向各个方向
相等
增大
密度
开口
连通
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3. 在装修房子时,工人师傅用一根灌有水(水中无气泡)且足够长的透明软管的两端在墙面不同地方做标记(如图9-2所示),这样做的目的是保证两点在
,用到的物理知识是 。
基础配练
图9-2
同一高度
连通器
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考点四
大气压强
定义 空气内部各个方向存在的压强叫大气压强,简称大气压,一般用p0表示
产生原因 ①空气受 作用;
②气体具有 性
验证存在 实验、覆杯实验、瓶口吞鸡蛋实验等
影响因素 海拔高低、温度、湿度等
测定大小 托里拆利实验(p0= mmHg≈1.013×105 Pa)
测量工具 气压计——汞气压计和空盒气压计等
应用 吸管吸饮料、吸盘挂钩、离心式水泵、活塞式抽水机等
重力
流动
马德堡半球
760
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4. 如图9-3所示,小明同学在做托里拆利实验时(当地大气压为标准大气压),管内外水银面高度差h=60 cm,则水银对玻璃管上部气体的压强为
cm水银柱;如果在玻璃管顶端开一个孔,管内水银柱会 (选填“上升”“下降”或“不动”)。
基础配练
图9-3
16
下降
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考点五
流体压强与流速的关系
定义 液体和气体统称为
特点 流体在流速大的地方压强较 ,流速小的地方压强较
应用 飞机机翼的升力产生原因(如图所
示):机翼形状下方平、上方凸起,当
气流迎面吹来时,在相同的时间内上方气流经过的路程大于下方气流经过的路程,因此上方气流流速 ,压强 ,下方气流流速 ,压强 。机翼上、下表面存在压强差,因而有压力差,向上的力大于向下的力,二者的合力是向上的(ΔF=F2-F1),这便是我们所说的升力
流体
小
大
大
小
小
大
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(续表)
常见
实例 口吹硬币跳越木块;向两张纸中间吹气,两张纸向中间靠拢;火车或轮船行驶时不能靠得太近等
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5. 如图9-4所示,向两张自然下垂的纸片中间吹气,可观察到两纸片靠拢,此实验现象说明:气体流速越大的地方压强越 (选填“大”或“小”)。
基础配练
图9-4
小
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例 1 (2024河南)如图9-5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,下列说法中正确的是( )
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
考向一
压力、压强的理解及相关计算
图9-5
C
考向探究 培养能力
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15
例 2 (2022梧州)如图9-6所示,所受重力为50 N、底面积为250 cm2的长方体A放在水平面上;一薄壁圆柱形容器B也置于水平面上,该容器足够高,底面积为100 cm2,内盛有4 kg的水。若将一质地均匀的物体C分别放在长方体A的上面和浸没在容器B的水中时,长方体A对水平面的压强变化量和水对容器B底部的压强变化量相等。则未放上物体C前,长方体A对水平面的压强为 Pa,物体C的密度为 kg/m3。(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
图9-6
2×103
2.5×103
考向探究 培养能力
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例 3 (2024吉林)质量为1.6×103 kg的新能源汽车停在水平地面上,轮胎与地面接触的总面积为0.08 m2。求:(g取10 N/kg)
(1)这辆新能源汽车受到的重力。
(2)这辆新能源汽车对水平地面的压强。
解:(1)这辆新能源汽车受到的重力:
G=mg=1.6×103 kg×10 N/kg=1.6×104 N。
(2)这辆新能源汽车对水平地面的压力:F=G=1.6×104 N,
这辆新能源汽车对水平地面的压强:p==2×105 Pa。
考向探究 培养能力
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例 4 (2024常州)如图9-7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。
考向二
液体压强的理解与计算
图9-7
<
<
考向探究 培养能力
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例 5 (2024齐齐哈尔)如图9-8所示,甲、乙两个质量、底面积都相等的容器,底面粗糙程度相同,静止在粗糙程度均匀的水平桌面上,装有同种液体,液面相平。甲、乙两容器内液体对容器底的压力分别为F1、F2,则F1
F2;用沿水平方向的力F3、F4分别缓慢推动甲、乙两容器在桌面上做匀速直线运动,且容器未倾斜,则F3 F4。(两空均选填“<”“=”或“>”)
图9-8
=
>
考向探究 培养能力
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例 6 (2024赤峰)下列选项是对图9-9中物理
现象的解释,其中错误的是 ( )
A.图甲:用吸管吸饮料利用了大气压
B.图乙:排水管的U形“反水弯”利用了连通
器原理
C.图丙:侧壁开孔的饮料瓶装上水,越靠下端
喷出的水流越急,说明液体压强随深度的增加而增大
D.图丁:往B管中吹气,A管中的水面上升,是因为流体流速越大的位置,压强越大
考向三
大气压强与流体压强
图9-9
D
考向探究 培养能力
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例 7 (2024烟台)春节期间,小明和父母乘飞机去旅游。在飞机上升的过程中,外界大气压强 (选填“变大”“变小”或“不变”);在飞机飞行过程中,座位上的小明相对于窗外的机翼是 (选填“静止”或“运动”)的;机翼 (选填“上”或“下”)方的空气流速大,压强小,因此获得了向上的升力。
变小
静止
上
考向探究 培养能力
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例 8 (2024成都A卷)物理与日常生活、工程实践密切相关,下列分析正确的是 ( )
A.用久的菜刀需要磨一磨,是为了减小压强
B.人行盲道有凸起,是为了增大受力面积,减小压强
C.有风吹过,窗帘飘向窗外,是因为窗外大气压变大
D.飞机受到升力,是因为机翼上下表面空气的流速不同
综合提升
D
考向探究 培养能力
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例 9 (多选)如图9-10所示,甲、乙、丙三个质量和底面积均相同、形状不同的容器中装有质量相同的三种液体,液面高度相同,则下列说法正确的是 ( )
A.甲容器底部受到液体的压强最大
B.丙容器底部受到液体的压力最大
C.甲容器对桌面的压力最小
D.三个容器对桌面的压强相等
图9-10
AD
考向探究 培养能力
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例 10 (2024广安)茶壶几乎是每家必备的常用器具。学习压强知识后,小淇想对家中的茶壶进行相关研究。她测得茶壶的质量为600 g,底面积为100 cm2,装入适量水后将它放在水平桌面上,测得水的深度如图9-11所示。请你接着她的探究完成如下任务。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取
10 N/kg)
(1)求水对茶壶底的压强。
图9-11
解:(1)水对茶壶底的压强:
p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.12 m=
1.2×103 Pa。
考向探究 培养能力
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(2)若水对茶壶底的压力是茶壶对桌面压力的0.6,则茶壶内水的质量为多少?
(茶壶壁厚度不计)
图9-11
(2)由p=可得,水对茶壶底的压力为
F水=pS=1.2×103 Pa×100×10-4 m2=12 N。
由题意可知,茶壶对桌面的压力F壶==20 N,
茶壶的重力:G壶=m壶g=0.6 kg×10 N/kg=6 N,
因茶壶对桌面的压力等于茶壶和水的重力之和,
所以,水的重力:G水=F壶-G壶=20 N-6 N=14 N,
则茶壶内水的质量:m水==1.4 kg。
考向探究 培养能力
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突破一
探究影响压力作用效果的因素
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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26
1.【实验主要器材】
小桌、砝码、海绵(或沙子、橡皮泥等容易发生 的物体)。(注意:不用木板是因为木板受力时不容易发生形变,不利于观察实验现象)
2.【实验操作】
如图9-12所示。
图9-12
形变
实验突破 提升素养
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3.【实验探究方法】
控制变量法和转换法。
(1)转换法:通过 来比较压力的作用效果。
(2)控制变量法:探究压力的作用效果和压力大小的关系应控制
不变;探究压力的作用效果与受力面积的关系应控制 不变。
图9-12
海绵的凹陷程度
受力面积
压力大小
实验突破 提升素养
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4.【实验结论】
①比较图甲和图丙可知:当受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显;
②比较图乙和图丙可知:当压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
图9-12
实验突破 提升素养
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例 1 图9-13是某小组在做“探究压力的作用效果与哪些因素有关”的实验操作:
(1)实验中是通过比较海绵的 来比较压力的作用效果。这种实验方法叫 法。
(2)通过比较图甲和图乙两次实验,探究压力
的作用效果与 的关系;通过比
较图 和图 两次实验,探究
压力的作用效果与受力面积的关系;这种实
验方法是 法。
图9-13
凹陷程度
转换
压力大小
乙
丙
控制变量
实验突破 提升素养
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(3)实验结束后,同学们做了进一步的交流讨论,分析静止在水平桌面上的固体,它对桌面的压力和它受到的重力大小相等,这是因为它对桌面的压力与桌面对它的支持力是一对 力,它受到的重力与桌面对它的支持力是一对 力。
图9-13
相互作用
平衡
实验突破 提升素养
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(4)做完上述实验后,同学们又将该小桌和砝码放在如图丁所示的木板上,比较图丙中海绵受到的压强p丙和图丁中木板受到的压强p丁的大小关系为p丙
(选填“>”“<”或“=”)p丁。
· 实验拓展
图9-13
=
实验突破 提升素养
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突破二
探究液体内部的压强
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1.【实验主要器材】
U形管压强计。(注意:实验前需检查装置的气密性,用手指压橡皮膜,观察U形管两侧液面是否有高度差。若有,说明气密性良好;若高度差几乎不变,说明装置漏气,需要重新安装)
实验突破 提升素养
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2.【实验探究方法】
(1)转换法:根据U形管 来判断液体压强的大小。
(2)控制变量法:
①保持液体密度、探头在液体中的深度不变,改变探头方向,探究液体内部同一深度各个方向的压强是否相等;
②保持液体密度不变,改变探头在液体中的深度,探究液体压强与
的关系;
③保持探头在同一深度,换用不同的液体,探究液体压强与
的关系。
两侧液面的高度差
深度
液体密度
实验突破 提升素养
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3.【实验结论】
分析实验数据,可得出液体内部压强的特点:①同一液体、同一深度液体内部朝各个方向的压强都 ;②液体密度相同时,液体压强随
的增加而增大;③液体内部压强的大小还跟液体的密度有关,在深度相同时, 越大,压强越大。(液体压强的计算式:p=ρgh)
相等
深度
液体的密度
实验突破 提升素养
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例 2 (2024河南改编)在探究“液体压强与哪些因素有关”时,同学们根据生活经验,提出如下猜想:①可能与液体深度有关;②可能与方向有关;③可能与液体密度有关。
(1)请写出能支持猜想①的一个生活现象: 。
(2)为了验证猜想,他们利用如图
9-14所示的装置进行实验。实验
前,应观察U形管两侧液面是否
。
图9-14
堤坝做成上窄下宽的形状
相平
实验突破 提升素养
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(3)比较图中 两次实验可得出液体压强与深度的关系;比较乙、丙两次实验可得出:同种液体内部同一深度,液体向各个方向的压强 。
(4)为探究液体压强与液体密度的关系,他们将探头放入另一杯浓盐水中,使探头在盐水中的朝向及 与图乙相同,观察比较U形管两侧液面高度差。
(5)为使U形管两侧液面高度差更
明显,可将U形管中的液体换成密度
(选填“更大”或“更小”)
的液体。
图9-14
甲、乙
相等
深度
更小
实验突破 提升素养
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(6)用如图9-15(a)所示的容器也可以探究液体内部的压强。容器中间用隔板分成互不相通的左右两部分,隔板上有一圆孔用薄橡皮膜封闭,橡皮膜两侧压强不同时其形状发生改变。用此容器进行的两次实验,情形如图(b)所示,由此可推断:a、b两种液体密度的大小关系是ρa ρb,a、c两种液体密度的大小关系是ρa ρc。
· 实验拓展
图9-15
<
>
实验突破 提升素养
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